Aumentare o diminuire il limite superiore della bocca del camino non  ha, in questo caso, alcun effetto sul rateo di combustione, che è anche del tutto indifferente al maggiore o minore tiraggio della canna fumaria. La variazione del tiraggio ha effetto solo sulla quantità di aria di ventilazione che è risucchiata dall'ambiente.

   Questi tre diversi metodi di alloggiare il combustibile all'interno di un focolare hanno conseguenze sul tipo di combustibile utilizzabile e sull'utilità o meno di una valvola che regoli il flusso di aria e gas.
   Come già detto, nel caso evidenziato in figura 3, il combustibile giace in una zona morta, appena lambita dal flusso di aria di ventilazione. Il rateo di combustione dipende quindi dalla rapidità con cui i gas prodotti dalla prima fase della combustione vengono rilasciati, emergono dal letto di combustibile e sono investiti dallo strato più basso e confinante di aria di ventilazione. La combustione è in effetti un processo di 'confine', che avviene al limite tra la massa solida e quella fluida. Tanto maggiore è la quantità di sostanze volatili rilasciate dal combustibile, tanto più rapida sarà la combustione. Questa rapidità dipende sia dalla temperatura del letto di braci, sia dalla natura stessa del combustibile. Combustibili con una alta percentuale di sostanze volatili, come legno, torba, tavolette di lignite o cilindri di segatura pressata, bruciano in questa situazione assai meglio del carbone, come l'antracite, o peggio ancora, il coke. Anche la temperatura del combustibile influenza notevolmente il processo di combustione. Tanto più alta la temperatura, tanto maggiore il rilascio di sostanze volatili. La temperatura del combustibile è data anche dal rapporto tra la sua massa e la superficie esposta, che produce irraggiamento. Tanto meno esposta è la superficie del combustibile, tanto minore sarà la perdita di temperatura per irraggiamento. Se il combustibile è molto disperso sul piano del focolare, la perdita di calore per irraggiamento, e per il raffreddamento dovuto al contatto con l'aria di ventilazione, può essere tale da far scendere la temperatura al di sotto del valore necessario a sostenere la combustione. Questo avviene più facilmente con il carbone. In sostanza, in un focolare senza grata sollevata si può bruciare solo legna. Sistemare più o meno strettamente il letto di braci ed i ciocchi di legno è l'unico metodo per regolare in qualche modo il rateo di combustione prodotto, e quindi la quantità di calore prodotta e di legna bruciata.
   I modi di alloggiare il combustibile descritti nelle figure 2 e 3, invece, consentono più facilmente di utilizzare combustibili più 'duri'. Costringere l'aria di ventilazione ad attraversare, almeno in parte, il letto di combustibile consente di aumentare la superficie di contatto tra le braci e l'ossigeno dell'aria, senza diminuire eccessivamente la dispersione di calore per irraggiamento, e quindi la temperatura di combustione. In una griglia del tipo in figura 2 possono essere bruciati carboni 'leggeri', in quella in figura 1 anche carboni 'pesanti'. Se si brucia legna, il rateo di combustione può diventare eccessivo, e la regolazione del tiraggio diventa indispensabile, tanto più che in questo tipo di sistemazione ha più effetto.

   Una valvola di limitazione posta sopra una griglia del tipo in figura 1 ha un effetto determinante nel regolare il rateo di combustione. Poiché tutta l'aria è costretta ad attraversare il letto di braci, diminuire la sezione di uscita ne rallenta fortemente il flusso, con conseguente minore ossigenazione del letto di braci e riduzione della combustione.
   Nel caso in figura 2, invece, l'utilizzo di una valvola ha scarso influsso sulla combustione se il camino ha una bocca di altezza normale e grata piuttosto bassa.  La maggior parte dell'aria continua a passare sopra il letto di combustibile, e chiudere la valvola influenza pochissimo l'andamento della combustione. Diverso l'effetto se si riesce ad aumentare la quota di aria che passo sotto la griglia, sia sollevando la grata verso la parte superiore della bocca, sia, viceversa, abbassando la bocca di entrata del camino. Tutto questo, comunque, è piuttosto macchinoso, e per niente bello da vedere.
   Nel caso in figura 3, infine, la valvola dell'aria non ha alcun effetto sul rateo di combustione, in nessun caso. Chiudere la valvola ha effetto solo sulla quantità di aria ambiente che viene risucchiata all'esterno attraverso la canna fumaria, ma non influisce in alcun modo sulla combustione.

   Tutto questo discorso è servito, in sostanza, a giustificare le seguenti osservazioni:
   Se il camino fa fumo, il motivo può essere lo scarso tiraggio disponibile. Aumentare il rateo di combustione significa inviare più calore in canna fumaria, e quindi aumentare il tiraggio, che, come abbiamo visto nella sezione sulle canne fumarie, dipende anche dalla temperatura dei fumi.
Poiché un eccesso di aria di ventilazione raffredda eccessivamente i fumi e provoca un fortissimo attrito in canna fumaria, chiudere la valvola ha l'effetto di aumentare la temperatura dei fumi, aumentando il tiraggio positivo, e di diminuire le perdite di carico diminuendo il volume di aria forzato a passare in canna fumaria. Tuttavia la stessa presenza di una valvola, strozzando i fumi,   costituisce di per sé una fortissima perdita di carico. Non è detto quindi che il suo impiego sia risolutivo, anche se è comunque raccomandabile. Molto dipende dal tipo e dalla forma di valvola utilizzata.
   L'altro modo per aumentare la temperatura dei fumi, e quindi il tiraggio, è aumentare il rateo di combustione. Nei camini aperti questo è possibile solo intervenendo sulla qualità del combustibile e sulla sua sistemazione. Tagli di legno più piccoli aumentano la superficie di scambio tra il combustibile e l'aria, accelerando la combustione, tagli di legno più grandi la rallentano. Legna molto secca produce più calore della legna verde. Sollevare la legna su una griglia accelera sicuramente il rateo di combustione, aumentando notevolmente il tiraggio. Tuttavia, tutti questi metodi aumentano notevolmente anche il consumo di legna.
   Se si vuole evitare di trasformarsi in fuochisti costantemente impegnati nell'alimentazione di un focolare, il modo migliore è costruire un camino che abbia delle perdite di carico così basse da non richiedere un fortissimo tiraggio per funzionare.
   Di questo parliamo nel prossimo paragrafo.

Fig. 4

   Una cosa salta immediatamente agli occhi: in un focolare aerodinamicamente corretto, il flusso dell'aria e dei gas di combustione è un flusso decisamente laminare, con gli strati più alti dell'aria ambiente che aderiscono al lato interno della parete frontale del camino ed i fumi di combustione che salgono verticalmente aderendo strettamente alla parete di fondo del focolare e della canna fumaria.
   La maggior parte degli strati d'aria più bassi, che si muovono vicino al pavimento, cominciano a salire verso la verticale prima di aver raggiunto lo strato di combustibile. Il fuoco, quindi, brucia in uno spazio quasi morto e del tutto indifferente al flusso di aria di ventilazione proveniente dall'ambiente.

   La densità delle linee di flusso aumenta man mano che la gola si restringe, indicando la particolare importanza aerodinamica della cappa e dell'allaccio alla canna fumaria.

   Più o meno all'altezza delle spalle, solo una parte dell'aria ambiente viene risucchiata verso il basso ed entra nel focolare. L'aria rimanente sale lungo la facciata della cappa e crea un vortice circolare contro il soffitto della stanza. Questo indica che, a meno che l'ingresso di aria fresca nell'ambiente non avvenga all'altezza del soffitto, il ricambio di aria prodotto da un camino, di per sé,  non è per niente ideale. Se, in particolare, l'aria esterna entra nell'ambiente all'altezza del pavimento, tramite una presa d'aria bassa, o sotto le porte, i piedi e le gambe dovranno

Fig. 5

illustrato in un'altra sezione.

  Se la velocità dell'aria di immissione aumenta di molto, il flusso è spinto ancora più in verticale, e la zona morta in cui brucia il fuoco si allarga, provocando qualche mulinello di fumo. 
   Questo mostra, che, con la legna giacente sul fondo del camino e non sollevata su una griglia, anche un forte tiraggio non è in realtà in grado di aumentarne sensibilmente il rateo di combustione.
   Più aria di ventilazione raffredda i fumi e la parete di fondo del focolare, tuttavia la laminarità del flusso viene in generale mantenuta, anche se la creazione di qualche vortice all'interno del focolare è possibile.

   La laminarità del flusso di aria  e gas che entrano nel focolare è stata anche recentemente testata.
   La McNear Brick, un costruttore americano di caminetti tipo Rumford ( un tipo di camino la cui sezione è illustrata a fianco) ha condotto un test di temperatura nel laboratorio di prova del Virginia Politechnical Institute, sistemando due termocoppie nei punti indicati come 5 (la parete interna della cappa) e 6 ( più o meno al centro del flusso di aria e gas) distanti tra di loro non più di 6/7 cm. in profondità.
   Con una temperatura del fuoco stabilita a circa 930 °C, la termocoppia sistemata nel punto 5 registrava non più di 25 °C, mente quella nel punto 6 registrava quasi 380 °C.
   Il flusso di aria e gas nel camino è decisamente laminare.

   In effetti il flusso aria ambiente agisce come uno scudo invisibile che trattiene il fumo dietro di sé, mentre entrambi salgono nel focolare e nella canna fumaria. L'aria di ventilazione, insomma, preme il fumo verso la parete di fondo del camino, tanto più quanto è maggiore l'afflusso dell'aria. La pressione dell'aria è minore in basso, appena sopra il fuoco, lasciando più spazio alla fiamma, ma a livelli più alti il gas di combustione è ridotto ad una strato sottile schiacciato contro la parete di fondo. Questo è un fenomeno riscontrabile con ogni disegno di focolare, ed in particolare, con ogni disegno della parete di fondo del focolare, e deve essere tenuto presente in qualsiasi studio della forma, posizione, dimensione e manifattura dei materiali da costruzione  del focolare.

   Per chi sia ancora interessato ad un camino aperto come fonte di riscaldamento, questo schema di funzionamento non è in realtà molto favorevole. A parte il minimo irraggiamento offerto dalla fiamma, il restante calore, più del 75%, viene trasportato dai fumi verso l'alto e lungo la parete posteriore del camino, che in genere è una parete perimetrale della casa, mentre la parete frontale del camino, rivolta verso l'interno  dell'ambiente, è in pratica raffreddata dal flusso di ventilazione immesso nel focolare.

   Le varie linee di flusso illustrate in Fig. 4 possiedono anche diverse velocità. La velocità più alta, nel modello rappresentato, è a circa 30/40 cm. da terra, il che spiega perché si ha la sensazione di avere i piedi freddi di fronte ad un camino. La velocità del flusso naturalmente aumenta con l'ingresso dell'aria nella bocca del focolare e con l'approssimarsi alla gola, con un punto di particolare accelerazione intorno al limite superiore della bocca e poi nell'ingresso in canna fumaria, che fanno di questi due punti quelli aerodinamicamente più delicati. Nella gola vera e propria, la velocità del flusso è, in media, sei volte superiore alla velocità di ingresso nella bocca del focolare, in dipendenza, comunque, delle dimensioni effettive della gola.

Fig. 6

   In figura 6 è evidenziato un camino con la gola troppo ampia. In un camino del genere, anche se il focolare è per gli altri aspetti ben conformato, la temperatura e la velocità dei fumi sono troppo basse, il flusso dell'aria di ventilazione diventa incerto, ed alle spalle della cappa possono formarsi dei vortici che, mescolando l'aria di ventilazione con i gas di combustione, tendono ad invertirne almeno parzialmente il flusso e a provocare degli sbuffi di fumo nell'ambiente.
   Questo effetto è accentuato nel caso che anche la canna fumaria sia molto ampia. I fumi tendono sempre ad addossarsi alla parete di fondo e non riescono a riempire l'intero volume a disposizione. 

  Di conseguenza, una difforme distribuzione di temperature e velocità  può facilmente provocare una separazione dei flussi: una corrente di aria calda sale verso l'alto appoggiata al fondo del camino, mentre una corrente di aria fredda precipita verso il basso sul lato frontale della canna fumaria e del camino, e penetra nell'ambiente mista a fumo (vedi Figura 7).
   Questo avviene più facilmente se l'accesso di aria fresca nell'ambiente dove è posizionato il camino è impedito dalla mancanza di una presa d'aria, o da finestre e porte a tenuta stagna: l'aria segue sempre il percorso di minor resistenza, ed una camino sufficientemente ampio finisce per ospitare entrambe le colonne d'aria, cioè entrambi i 'vasi comunicanti' di cui si è parlato nella teoria dei camini, escludendo l'aria ambiente.
   Restringere la gola e la canna fumaria favorisce l'aumento della temperatura e la velocità ascensionale dell'aria di ventilazione fornita dall'ambiente, il che rende molto più difficile la penetrazione dell'aria esterna attraverso il comignolo ed elimina il pericolo di inversione del tiraggio e di contro-correnti discendenti.

Fig. 7

   Un altro che si è rivelato fondamentale è la forma del limite superiore della bocca del camino. 

Fig. 8

  Nella figura 4 si vede bene che questa forma è arrotondata. Gli esperimenti sul modello hanno dimostrato che una forma dotata di spigoli acuti in questo punto provoca dei vortici violenti, persino nella gola, come descritto in figura 8.
   Restringere la gola del camino per accelerare la velocità dei fumi aiuta a moderare questo vortice, ma non è in grado di estirparlo completamente, per lo meno non prima del limite in cui un eccessivo restringimento della gola rende impossibile smaltire l'intero volume dei fumi.
   Se inoltre la bocca del camino viene rifinita con un elemento sottile, verticale o  inclinato verso l'esterno,  come, ad esempio, un foglio di metallo, il vortice diviene addirittura catastrofico, 

come illustrato in figura 9, e nessun altro accorgimento, neanche la diminuzione dello spessore della gola del camino, riesce ad eliminarlo né ridurlo. Anche in questo caso, l'indebolimento della spinta verticale dell'aria di ventilazione, prodotto dai vortici, può lasciare spazio al formarsi di contro correnti discendenti in grado di spingere sbuffi di fumo negli ambienti.
   Nessun camino di produzione italiana, né di serie né artigianale, sembra tener conto di questo aspetto aerodinamico, dato che sempre presentano un limite superiore della bocca squadrato. Pure, non dovrebbe essere particolarmente complicato arrotondare questa parte, tanto più che può essere fatto senza incidere sull'aspetto esteriore del rivestimento.

Fig. 9

Fig. 10

   Un altro aspetto che incide negativamente sull'aerodinamica interna dei camini aperti è la presenza di quella che viene a volte definita 'camera dei fumi' o 'camera di calma', cioè un brusco allargamento orizzontale della sezione della gola prima dell'immissione dei fumi in canna fumaria, presente anche in molti camini di produzione italiana, in modo più o meno pronunciato. La sua presenza provoca dei violenti vortici dei gas di combustione che, se anche di per sé non sempre sono sufficienti a provocare ritorni di fumo, tuttavia costituiscono una notevole perdita di carico, cioè di spinta verticale, e provocano gravi depositi di fuliggine in un punto, per di più, difficilmente raggiungibile e praticamente impossibile da pulire.

   Infine, l'ultimo aspetto da considerare è l'inclinazione in avanti della parete di fondo del focolare. 
   L'utilizzo di questo particolare accorgimento, piuttosto diffuso, trova giustificazione nella consapevolezza che l'unico calore fornito da un camino aperto è il calore radiante: inclinando in avanti, con uno specifico angolo, il fondo del focolare, si intercettano e si riflettono verso l'ambiente le radiazioni verticali prodotte dal letto di braci e dalla fiamma, che altrimenti si perderebbero in canna fumaria.
   In effetti questo è quello che accade, tuttavia non ci sembra che una simile pratica sia realmente utile, né dal punto di vista termico, né tantomeno dal punto di vista aerodinamico.
   Dal punto di vista del rendimento termico, c'è da considerare

Fig. 11

che l'inclinazione in avanti del fondo del camino obbliga a realizzare una valvola od una gola particolarmente ampia, che rende più difficile regolare l'efflusso di aria in canna fumaria, finendo per aumentare notevolmente la quantità di aria sottratta all'ambiente. In cambio di un minimo aumento dell'irraggiamento frontale (e locale) del camino, si finisce per favorire il più rapido raffreddamento del resto degli ambienti, richiamando una maggiore quantità di aria fredda dall'esterno.
   Dal punto di vista aerodinamico, inoltre, l'inclinazione del fondo può avere effetti catastrofici. Oltre al fatto spesso obbliga, per motivi di semplicità costruttiva, a realizzare una camera dei fumi i cui aspetti negativi sono già stati illustrati (Figura 10), l'inclinazione in avanti avvicina pericolosamente i fumi alla bocca del camino, facendo incontrare il flusso dei gas di combustione ed il flusso di aria di ventilazione con un angolo sfavorevole che facilita la formazione di vortici, oltre a rendere molto più facile il ritorno di fumi nell'ambiente in presenza di altri difetti aerodinamici, come quelli illustrati più sopra, con le figure da 5 a 9. La forma della valvola lunga e stretta è aerodinamicamente pessima e provoca una perdita di carico assai maggiore di una valvola rotonda o quadrata. Per di più, rischia di essere intasata dall'aria di ventilazione, ostacolando l'uscita dei fumi. Inoltre, almeno una parte degli strati più bassi di aria di ventilazione in ingresso vengono deviati verso il basso dall'inclinazione del fondo, producendo dei vortici che raffreddano il letto di brace abbassandone il rateo di combustione, diminuendo la temperatura dei gas emessi e riducendo quindi il tiraggio (Figura 11).
   Tutto sommato, considerando che l'utilizzo attuale di un camino aperto ha assai meno a che fare col riscaldamento di un tempo, riteniamo che questo aspetto possa serenamente essere messo da parte a favore di un miglior funzionamento e di una migliore qualità dell'aria.

   Se le falle sono uniformemente distribuite, il livello di pressione neutra, cioè il livello in cui la pressione interna è uguale a quella esterna, si troverà, più o  meno, a metà altezza dell'edificio, come nell'esempio a fianco.
   Se invece la casa ha un piano interrato, avrà la maggior parte delle sue falle ai livelli alti, e quindi il suo livello di pressione neutra tenderà ad essere più alto, come nell'esempio qui sotto.

   In pratica, nella maggior parte degli edifici, le falle sono concentrate ai piani alti e poiché il livello di pressione neutra tende ad approssimarsi alla quota delle falle più alte, sarà generalmente più alto del punto medio della casa,  anche perché normalmente si tende a sigillare con cura le falle ai piani inferiori, dalle quali si avverte l'ingresso di fastidiosi 'spifferi' di aria fredda, mentre più facilmente si ignorano le falle in uscita ai piani superiori, dato che le perdite di aria calda non vengono avvertite e sono meno fastidiose.

   Una finestra aperta ai piani superiori rappresenta una notevole 'falla', ed il livello di pressione neutra sale immediatamente alla sua quota, producendo una sensibile depressione ai piani inferiori, che può essere sufficiente a creare un ritorno di fumo in un camino. Se invece viene aperta una finestra al livello inferiore, il livello di pressione neutra scende alla sua quota, riducendo la depressione in quell'ambiente. Questo spiega perché, a volte, per correggere il cattivo funzionamento di un camino basti aprire una finestra nella stanza. Se entrambe le finestre sono aperte, il livello di pressione neutra tenderà a riposizionarsi a mezza altezza.

   Quando una canna fumaria è in funzione, contiene gas più caldi dell'aria esterna, che quindi salgono verso l'alto. Questo è il funzionamento normale di un camino. Vi sono però casi in cui la casa produce un 'effetto camino' migliore del camino stesso, il che accade assai più facilmente quando il fuoco non è acceso nel focolare, e l'aria fredda precipita giù per il condotto e penetra nella casa. 
   Si possono individuare due distinti motivi per cui questo accade.

   Il caso più comune di inversione di tiraggio è quando il focolare è installato al di sotto del livello di pressione neutra ed è servito da una canna fumaria costruita all'esterno della casa. A fuoco spento, l'aria contenuta nella canna fumaria esterna può facilmente precipitare ad una temperatura inferiore a quella dell'ambiente interno, divenendo quindi più pesante. Poiché il focolare si trova al disotto del livello di pressione neutra, è esposto ad una leggera depressione, sufficiente però a risucchiare l'aria fredda contenuta nella canna fumaria.
   Una volta che l'inversione di tiraggio è iniziata, è difficile correggerla, dato che la canna fumaria è continuamente raffreddata dall'aria esterna che penetra attraverso il comignolo. L'inversione di tiraggio, quindi, si stabilizza, per cui diventa difficile accendere un fuoco senza spillare fumo negli ambienti.

   Questo tipo di inversione di tiraggio può essere evitato soltanto installando la canna fumaria all'interno degli ambienti. Anche il perfetto isolamento termico di una canna fumaria molto ben coibentata, ma esterna, non è in grado di prevenire il raffreddamento dell'aria contenuta al suo interno, dato il lungo periodo di tempo che in genere intercorre tra una accensione ed un'altra.
   Al contrario, una canna fumaria inserita all'interno della casa non sarà influenzata dalla pressione negativa degli ambienti più bassi dovuta all'effetto camino perché si troverà sempre ad una temperatura pari o superiore a quella della casa. Per di più, poiché il livello di pressione

neutra segue la quota delle falle, l'apertura relativamente grande del comignolo fa sì che il livello di pressione neutra della canna fumaria sia più alto di quello della casa. Il risultato è sempre un consistente flusso ascensionale di aria , anche a fuoco spento.

   Il secondo caso di inversione di tiraggio è illustrato nella figura a fianco. Si può notare come il comignolo sia più basso della parte più alta dell'edificio. Se il solaio dell'ultimo piano è mal sigillato, la casa può, anche in questo caso, essere un camino migliore del camino vero e proprio. Nella figura, la canna fumaria è posta all'interno, ma se fosse invece posta all'esterno, il problema sarebbe ancora più grave. 

   Per evitare l'inversione del tiraggio è necessario che il comignolo sia più alto della parte più alta della casa.
   Prolungare la canna fumaria potrebbe essere una soluzione, come illustrato a fianco, ma con qualche controindicazione, come l'estetica certo non esaltante, i problemi di stabilità ed il fatto che una canna fumaria con un tratto esterno così esposto sarebbe comunque soggetta ad un

 certo raffreddamento.
  Meglio, dunque, sarebbe ricollocare il camino in una zona più centrale della casa, dove può essere più alto senza problemi estetici o di stabilità, più caldo ed anche più efficace per l'eventuale riscaldamento degli ambienti. Il maggior costo dell'operazione troverebbe compenso in un impianto efficace e definitivo.

   Se tuttavia, per inevitabili ostacoli architettonici, fosse indispensabile mantenere la canna fumaria  all'esterno, una soluzione può essere rivestirla con un cavedio a sua volta isolato e posto in comunicazione con l'ambiente interno da feritoie adeguatamente posizionate. Le feritoie avrebbero il compito di mantenere la temperatura della canna fumaria uguale a quella della casa, ottenendo più o meno lo stesso risultato di una canna fumaria interna.

   Anche l'effetto del vento va tenuto in considerazione nel funzionamento di una presa d'aria passiva. Come abbiamo già visto nella sezione sui comignoli, un vento che incontri un ostacolo,

ad esempio una casa, crea una zona di surpressione nel lato esposto ed una zona di depressione nel lato riparato. Se la presa d'aria è posta nella zona di pressione, il vento forzerà l'ingresso dell'aria all'interno della casa, ma se la presa d'aria è posta sul lato riparato della casa, la zona di depressione prodotta dal vento molto probabilmente risucchierà l'aria fuori, contribuendo a depressurizzare la casa.

   Considerando che la depressurizzazione sul lato riparato della casa può raggiungere i 100 Pascal in caso di venti molto forti, se la presa d'aria è collegata direttamente con l'interno del focolare, il risucchio può essere tale da invertire non solo il tiraggio, ma anche la direzione dei fumi e delle fiamme verso l'esterno della casa, attraverso la presa d'aria, con reale pericolo di incendio.