POR CALABRIA FESR 2007/2013 ASSE II - ENERGIA OBIETTIVO SPECIFICO LINEA DI INTERVENTO

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1 POR CALABRIA FESR 2007/2013 ASSE II - ENERGIA OBIETTIVO SPECIFICO LINEA DI INTERVENTO AVVISO PUBBLICO PER IL SOSTEGNO ALLA REALIZZAZIONE DI MODELLI PER LA DIMINUIZIONE DEI CONSUMI NEGLI USI FINALI SOSTITUZIONE DELL'IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE CENTRALIZZATO PRESSO LA FACOLTA' DI INGEGNERIA CON UN NUOVO IMPIANTO CENTRALIZZATO AD ALTA EFFICIENZA CON POMPE DI CALORE AD ESPANSIONE DIRETTA E VOLUME DI REFRIGERANTE VARIABILE

2 Relazione Generale 1 Generalità Il Dipartimento di Ingegneria dell Università Mediterranea di Reggio Calabria è un complesso composto da tre edifici all interno dei quali si svolgono le normali attività universitarie, ubicato nell area di Feo di Vito di Reggio Calabria in un area compresa fra il Torrente Annunziata e la collina di Vito. L edificio denominato come EDIFICIO I è disposto su 7 livelli fuori terra. Ai piani più bassi si trovano i vari laboratori disposti prevalentemente al piano terra su doppia altezza; al piano 3 si trovano le aule ed infine agli ultimi piani trovano posto gli studi del personale docente e dei ricercatori. Ai piani alti su due livelli trova posto anche la sala del consiglio. Il secondo edificio denominato EDIFICIO II è invece più basso disposto su 4 livelli fuori terra. Anche per il secondo edificio ai piani alti trovano posto gli studi del personale docente mentre al piano terra si trovano le aule grandi mentre al primo piano altri laboratori. L edificio denominato EDIFICIO III è l edificio in cui sono ubicate l aula magna e l attuale caffetteria. Il presente progetto sorge a valle di un processo di risparmio energetico e di riefficientamento degli impianti che sta interessando la Mediterranea, anche in ragione di un progressivo decadimento degli impianti esistenti. Il progetto è stato finanziato dalla Regione Calabria nell ambito del sostegno alla realizzazione di modelli per la diminuzione dei consumi negli usi finali. L intervento rientra nell ambito di un progetto POR CALABRIA FESR 2007/2013 ASSE II - ENERGIA OBIETTIVO SPECIFICO LINEA DI INTERVENTO I lavori da realizzare includono tutte le opere civili necessarie (realizzazione delle strutture di supporto delle apparecchiature in copertura, previa verifica della consistenza strutturale dei solai sui quali verranno posati le strutture stesse, successivo rifacimento dell impermeabilizzazione, opere di protezione dagli agenti atmosferici delle apparecchiature installate all esterno, e quant altro necessario per consegnare l impianto perfettamente funzionante e completo di tutte le apparecchiature, materiali ed accessori d installazione. La descrizione tecnica, di seguito riportata, ha lo scopo di indicare la soluzione impiantistica proposta, soluzione che sarà appaltata attraverso procedura pubblica come previsto dal D.lgs 163/06 e smi. La posizione, il tipo e le quantità dei componenti dell impianto da realizzare sono validi e coordinati con le altre opere, rimarrà tuttavia l'obbligo di verificare in sede esecutiva una verifica delle opere da eseguire prima dell inizio lavori per adeguare al dettaglio tali componenti. L impianto previsto si intende completo e perfettamente funzionante, completo di tutte le apparecchiature e di tutti i materiali principali ed accessori di installazione, di consumo e di tutto quanto necessario per la sua completa realizzazione ad eccezione di quanto non specificatamente indicato nel computo metrico estimativo. 1.1 Descrizione degli impianti esistenti

3 Attualmente il Dipartimento è servito da un impianto ad acqua di tipo tradizionale con radiatori ed aria primaria per le aree comuni e i laboratori mentre con fan-coil ed aria primaria per gli studi e le aule. Gli impianti sono alimentati ad acqua calda/refrigerata prodotta dalla centrale termica con generatori di calore a combustione alimentati a gasolio e da una centrale frigorifera con refrigeratori d acqua condensati ad aria funzionanti elettricamente. Il fluido termovettore prodotto stagionalmente è fatto circolare all interno degli edifici attraverso una distribuzione realizzata con linee in acciaio nero rivestite esternamente con isolante in elastomero. La tipologia impiantistica esistente porta ad un elevato dispendio economico dovuto alla centralizzazione dell impianto che non consente una corretta flessibilità e gestione nel funzionamento delle diverse zone dell edificio. Attraverso la stima dei carichi termici estivi ed invernali e dalla simulazione del comportamento termico dell edificio sono state effettuate delle valutazioni energetiche che hanno portato alla scelta degli impianti descritti di seguito ai paragrafi successivi. Al fine di limitare al massimo gli interventi che incidono sulla gestione e sul futuro energetico degli edifici del complesso di Ingegneria, non si procederà alla rimozione dell impianto esistente, lasciando al proprio posto sia le unite interne che le tubazioni, le canalizzazioni e l impianto elettrico dedicato; ciò per consentire l adozione di soluzioni energetiche strategiche e politiche che l Ateneo vorrà attuare attraverso interventi di co-trigenerazione o altre soluzioni attuabili. In un secondo momento, o nel caso rimangano economie di appalto, sarà invece possibile rimuovere le unità esterne guaste e procedere al loro idoneo smaltimento. 1.2 Suddivisione degli impianti Il presente progetto dei lavori da eseguire più specificamente descritti nel seguito, possono essere sinteticamente riassunti secondo i seguenti punti: Nuovo sistema di climatizzazione del tipo ad alta efficienza ad espansione diretta a volume di refrigerante variabile per gli edifici I e II Aria primaria e pompe di calore con lo stesso sistema precedente per la sala consiglio Nuovo sistema di produzione del fluido termovettore per l edificio III con una pompa di calore del tipo aria-acqua Sistema di supervisione Per il funzionamento degli impianti suddetti dovranno essere realizzate delle centrali tecnologiche dedicate per le tre utenze. Le centrali tecnologiche sono state individuate sulla copertura dei diversi edifici sia in funzione di una migliore collocazione rispetto alla zona servita sia rispetto alla disponibilità dei locali tecnici necessari per la specifica utenza. Le centrali frigorifere a servizio dell impianto di climatizzazione sono suddivise per zone e per piano, vista la specifica richiesta della committenza di rendere quanto più possibile autonomi e indipendenti gli impianti per le tre diverse utenze ed al contempo l esigenza di avere un impianto flessibile in termini di realizzazione e messa in servizio. Gli impianti sono stati suddivisi con la stessa logica con la quale sono state scelte le relative centrali, sempre nel rispetto del criterio guida di garantire la massima flessibilità ed economia di esercizio oltre che la possibilità di monitorare per singola zona la ripartizione dei costi di gestione. Relazione tecnica generale Rev.: 22/10/2013 Pag. 2 di 9

4 Data la notevole importanza del fabbricato, il controllo del funzionamento delle apparecchiature e dei parametri climatici di tutte le stanze climatizzate avverrà a distanza tramite il sistema di building automation. 2 Criteri di progetto Nell'osservanza dei criteri guida fissati, i criteri progettuali, adottati per ciascuno degli impianti, sono stati quelli di far corrispondere, ogni impianto, alle effettive esigenze del servizio, offrendo soluzioni nel rispetto delle garanzie: di progetto, a scopo dimostrativo, che garantisca le migliori condizioni operative, del comfort ambientale, e della sicurezza attiva e passiva agli occupanti; di risparmio energetico, considerando gli impianti integrati con le strutture dell'edificio, ed utilizzando tecniche di distribuzione dei fluidi moderne, in accordo con la tendenza della attuale tecnologia; di continuo ed ottimale funzionamento, perché gli impianti sono concepiti con ottimi materiali, con protezione e riserve opportune, con le aggiornate norme tecniche, ben sezionati per la manutenzione ordinaria e straordinaria; di durata nel tempo e di affidabilità, perché le apparecchiature sono state individuate e selezionate tra quelle dei migliori costruttori utilizzando schemi semplici e sicuri e protezioni a prova di deterioramento; di economia d'esercizio, sia per le spese di gestione che per quelle di manutenzione. L'architettura degli edifici e l orientamento planimetrico, che determinano rientrate di calore (specie per irraggiamento) differenziate, per l esposizione alle varie ore del giorno, sia in inverno (recupero del calore solare) che in estate, e l'accurato studio delle rientrate di calore e delle dispersioni, unito al calcolo dell'irraggiamento effettivo alle diverse ore del giorno per le varie stagioni, e non ultima la grande inerzia termica dell edificio caratterizzato da murarute portanti del tipo a sacco molto spesse, hanno fornito interessanti indicazioni per la redazione della progettazione degli impianti di climatizzazione. In particolare visto il lento mutare delle condizioni termiche della struttura che avrebbe caratterizzato lunghi tempi per la messa a regime dell impianto ci interessava sviluppare un sistema che riuscisse a portare velocemente a regime almeno il microclima interno, quello legato allo spazio occupato, sfruttando comunque la capacità di accumulo dell energia solare da parte dell edificio sia d inverno sia d estate nel primo caso per fornire apporti gratuiti in regime di riscaldamento e nel secondo per attenuare i picchi di carico dovuti all irraggiamento nelle ore centrali del giorno. In ragioni di queste considerazioni si è pensato ad un impianto modulare con facili tempi di messa a regime e che garantisse un livello di climatizzazione differenziato per ciascun ambiente a diversa esposizione. Gli edifici saranno provvisti di impianto di climatizzazione suddiviso in zone impiantistiche omogenee, tale da assicurare nei rispettivi locali le condizioni termoigrometriche di massimo comfort, le condizioni di massima igienicità dell aria nel rispetto della normativa vigente. controllo della temperatura in ogni ambiente ( tra 18 e 26 C), con possibilità di taratura locale nel campo +/- 1 C; Relazione tecnica generale Rev.: 22/10/2013 Pag. 3 di 9

5 contenimento della velocità terminale dell aria ambiente al valore massimo di 0,10 m/s (diffusione dell aria a bassa velocità terminale Vt); contenimento massimo dell inquinamento acustico dovuto all impianto (minima velocità di funzionamento delle apparecchiature ventilanti e diffusione di aria primaria a bassa Vt); 2.1 Scelta del tipo di impianto L impianto previsto per il riscaldamento e raffrescamento dell edificio utilizzerà un nuovo sistema centralizzato di climatizzazione in grado di assicurare, all interno degli ambienti, ottimali condizioni di comfort in qualunque periodo dell anno. In particolare per venire incontro alla necessità di avere un impianto di climatizzazione in grado di soddisfare contemporaneamente diverse esigenze quali la gestione centralizzata, la flessibilità, la versatilità di applicazioni, la possibilità di suddividere l'impianto in zone con controllo modulare e non ultimo il risparmio energetico, si è pensato di utilizzare due diversi sistemi di climatizzazione. Il primo del tipo ad espansione diretta a volume di refrigerante variabile, funzionante con gas refrigerante ecologico R410A, servirà per abbattere il carico termico estivo ed invernale dell edificio, il secondo di tipo tradizionale ad acqua calda/refrigerata a servizio delle le centrali di trattamento aria servirà per la produzione di energia termica o frigorifera per il controllo dell aria primaria, che date le condizioni variabili dell elevato affollamento dei locali serviti richiedono un maggior controllo della qualità e quantità dell aria immessa. Questa scelta impiantistica è stata determinata oltre che da chiare esigenze architettoniche, che imponevano a ragione la minima interferenza con l edificio e le sue componenti rilevanti (volte, pavimenti, etc..), anche da valutazioni di carattere energetico che hanno fornito una chiara indicazione in tal senso. Poichè al mutare delle condizioni climatiche, e al variare quindi della radiazione solare e della temperatura esterna nell'arco di una stagione o addirittura nell'arco della stessa giornata, le richieste di caldo o di freddo all'interno dei locali sono variabili, la possibilità di usufruire di un sistema molto flessibile, che moduli la potenza termica adattandola alle richieste dell'ambiente, permette un considerevole risparmio energetico. Con la configurazione adottata dell impianto di climatizzazione siamo riusciti a coniugare l esigenza di un impianto misto, fan-coil + aria primaria, per mantenere la possibilità di un elevato controllo della qualità dell aria e dell umidità in particolare per gli ambienti affollati, con la necessità gestionale di un impianto altamente flessibile e modulare come il sistema a volume di refrigerante varaibile per utilizzarne in più i vantaggi legati all ottimo controllo della variabilità dei carichi termici degli ambienti rispetto all impianto tradizionale. Per meglio distribuire la potenza termica richiesta, gli ambienti climatizzati sono stati suddivisi su diverse zone impiantistiche, individuate raggruppando gli ambienti secondo una configurazione che permettesse la maggiore autonomia possibile dei diversi uffici, ottenendo più zone impiantistiche indipendenti. Trattandosi di un edificio esistente gli impianti di condizionamento sono stati progettati per limitare al massimo l impatto sull edificio. I componenti scelti per gli impianti sono stati integrati con il contesto architettonico. Per consentire un basso impatto acustico oltre che visivo, e stata posta particolare attenzione anche sulla localizzazione delle unità poste all esterno, in genere più rumorose, studiando nello specifico una sistemazione copertura ed insonorizzandole per abbattere il rumore prodotto dai ventilatori in funzione. Relazione tecnica generale Rev.: 22/10/2013 Pag. 4 di 9

6 La modularità di questo impianto di climatizzazione permetterà, inoltre, un elevata flessibilità nell esecuzione nell intervento di ristrutturazione: infatti, organizzando il cantiere per piani e/o per corpi dell edificio, è possibile limitare il disagio legato al trasferimento provvisorio del personale in altre sedi, consentendo di occupare i locali una volta ultimati i lavori, potendo rendere perfettamente funzionanti gli impianti delle aree già completate, pur con lavori in corso o da iniziare nelle restanti parti dell immobile. 3 Descrizione delle opere da realizzare 3.1 Impianto di climatizzazione a volume di refrigerante variabile I sistemi a volume di refrigerante variabile sono idonei a rispondere alle esigenze di comfort a livello individuale e di funzionalità impiantistica in modo da far fronte alle continue necessità di flessibilità che derivano dall evoluzione nel tempo degli ambienti di lavoro. Questo tipo di impianto rappresenta un sistema di climatizzazione estremamente evoluto che permette la climatizzazione con controllo individuale delle condizioni ambientali e che risulta in grado di adattarsi all espansione delle esigenze, tipiche degli edifici più sofisticati, offrendo la possibilità di apportare successive modifiche nella disposizione dei locali o di aggiungere unità interne supplementari (fino al limite massimo proprio dell unità esterna), adattandosi perfettamente ad applicazioni tipiche degli interventi di ristrutturazioni specie se trattasi di edifici storici, come nel nostro caso. L impianto servirà per riscaldare e raffrescare tutti gli ambienti che sono occupati da persone, uffici, corridoi principali e sale riunioni. Come consuetudine non è previsto la climatizzazione estiva dei servizi igienici. Nel caso specifico l impianto di climatizzazione sarà del tipo ad espansione diretta ad inverter per la variazione di velocità dei compressori, a pompa di calore e volume di refrigerante variabile, funzionante con gas refrigerante ecologico R410A. Per effetto di un ciclo termodinamico particolare in inverno l unità esterna sottrae calore all aria e l unità interna lo trasferisce agli ambienti da riscaldare. In estate il ciclo è inverso: l unità interna sottrae calore all ambiente e l unità esterna lo trasferisce all aria. L energia primaria utilizzata dal sistema è quella elettrica, il fluido che fa da vettore per il calore è denominato gas refrigerante. In generale il sistema è composto da una unità posta all esterno e da una o più unità poste all interno dell ambiente distribuite nei vari locali, collegate fra di loro mediante una coppia di tubazioni in rame. Le unità esterne motocondensanti dei sistemi a volume di refrigerante variabile, così come la pompa di calore tradizionale, poggeranno, mediante supporti antivibranti, su appositi basamenti di supporto, in particolare modo per le unità poste sulla copertura dell edificio, per consentire la ripartizione dei carichi sulle strutture portanti e sul solaio. Nei locali in corrispondenza delle unità esterne, saranno utilizzati silenziatori e ed accorgimenti mirati per contenere l eventuale rumorosità dei ventilatori delle apparecchiature. Di seguito sono raffigurati due diversi esempi di canalizzazione dell aria di espulsione delle unità esterne. La modularità di questo impianto di climatizzazione permetterà, inoltre, un elevata flessibilità nell esecuzione nell intervento di ristrutturazione; infatti, organizzando il cantiere procedendo per piani e/o per corpi dell edificio, è Relazione tecnica generale Rev.: 22/10/2013 Pag. 5 di 9

7 possibile limitare il disagio legato al trasferimento provvisorio del personale in altre sedi, consentendo di occupare i locali una volta ultimati i lavori, potendo rendere perfettamente funzionanti gli impianti delle aree già completate, pur con lavori in corso o da iniziare nelle restanti parti dell immobile. I sistemi a volume di refrigerante varaibile permettono il collegamento ad un sistema di controllo generale degli impianti, sistema di Building Management System (BMS), comunicando tramite protocollo BACnet (connessione mediante Ethernet) e consentendo il collegamento di 256 unità attraverso Gateway BACnet. 3.2 Verifica limite di concentrazione gas refrigerante secondo normativa UNI EN 378 Per il gas frigorifero R410A il limite massimo di concentrazione è calcolato secondo la formula: Qmax=Lp x (Vloc+Vap/6) Dove: Qmax=Carica massima ammessa; Lp=limite pratico=0.44 kg/mc; Vloc=Volume del locale più piccolo; Vap=Portata d'aria del sistema di ricambio aria. Nel nostro caso: Vloc=900 Vap=5000 Qmax= Essendo la carica del sistema=20 Qsistema<Qmax La disuguaglianza risulta pertanto verificata. 3.3 Termoregolazione degli impianti a volume variabile Per il sistema di regolazione e controllo degli impianti meccanici è stata adottata una tecnologia di ultima generazione con la peculiarità che il Bus di processo è privo di master della comunicazione ed è uno standard BACnet, utilizzabile su diversi mezzi fisici di trasmissione standard quali LON, Ethernet, RS485,RS232, ecc.. L utilizzo di tale tipologia di bus permetterà il collegamento dei controllori ad un sistema di supervisione centralizzata che potrà essere previsto in futuro. I controllori, già in questa fase, possono comunicare tra di loro in rete LON direttamente senza l interposizione di alcun dispositivo hardware aggiuntivo, in particolare si è pensato di posizionare in centrale termica un display a cristalli liquidi grafico in grado di svolgere le seguenti funzioni: a) Visualizzazione e gestione di tutte le variabili di ciascuna periferica senza nessuna distinzione b) Gestione allarmi con finestra pop-up per riconoscimento, cancellazione, help con segnale sonoro e led di segnalazione c) Visualizzazione trend/storici d) Gestione grafica dei programmi orari e) Struttura gerarchica delle variabili per accesso strutturato Relazione tecnica generale Rev.: 22/10/2013 Pag. 6 di 9

8 3.4 Termoregolazione delle unità di trattamento dell aria Ciascuna delle unità di trattamento aria sarà costituita da un sistema di termoregolazione in grado di regolare le seguenti funzioni: Temperatura dell aria di mandata Umidità invernale dell aria ambiente I punti di misurazione saranno: Sonda di temperatura sulla mandata dell aria Sonda di umidità sulla ripresa dell aria La regolazione della temperatura avverrà mediante apertura o chiusura della valvola a solenoide che regolerà l ingresso o meno di fluido refrigerante all interno della batteria. La regolazione di umidità invernale avverrà mediante un umidificatore a pacco con pompetta per l acqua. I segnali di comando saranno: Segnale on/off di apertura/chiusura sulla valvola a solenoide Segnale on/off sulla pompa di immissione dell acqua di umidificazione Sulla centralina di regolazione verrà impostato il set-point della temperatura di mandata (22 C in inverno, 24 C in estate) e dell umidità relativa dell aria ambiente. In base al confronto fra il setpoint ed i valori di temperatura e umidità misurati, la centralina invierà un segnale di comando on/off alla valvola a solenoide ed all umidificatore. 3.5 Nuova macchina per la climatizzazione del tipo aria-acqua A servizio dell Aula Magna verrà installata una nuova macchina di climatizzazione del tipo aria-acqua con possibilità del recupero del calore per la produzione di acqua calda sanitaria. La nuova pompa di calore sarà installata all interno della piattaforma impiantistica posta all esterno a quota +88,00 metri, su un basamento in calcestruzzo rinforzato con rete elettrosaldata. Il fluido caldo/freddo sarà trasportato sino in Centrale Termica a quota +77,00 con tubazioni in acciaio da 3 e qui collegata alle linee esistenti a servizio dell Aula Magna. La nuova pompa di calore avrà una Potenza frigorifera nominale di 259 kw ed una Potenza termica nominale di 293 kw con possibilità di recupero fino a circa 90 kw di potenza ai fini della produzione di acqua calda sanitaria. 3.6 Gestione dei rifiuti Ai rifiuti sarà data un impronta di tipo ecologico-sostenibile, a tal fine si provvederà al loro smaltimento seguendo delle linee di riutilizzo e riciclaggio, solo la parte residua non rientrante nelle prime due categorie sarà portata a discarica a cura ed oneri dell Università e non rientra, pertanto, negli oneri del suddetto intervento. Nell ambito del cantiere saranno definite delle aree su cui depositare i rifiuti: Relazione tecnica generale Rev.: 22/10/2013 Pag. 7 di 9

9 Tutti i materiali provenienti da demolizioni e lavorazioni di tipo inerte saranno accatastata in cantiere per il loro prossimo utilizzo come MPS in rilevati e riempimenti dell adiacente costruenda urbanizzazione (parcheggio e strada di scorrimento). Ferraglia, oggetti metallici e legno saranno smaltiti a cura dell Università con Ditta dedicata allo smaltimento; Carta ed imballaggi ed altri materiali già smaltiti ordinariamente con le regole del riciclaggio utilizzeranno questo circuito già avviato. L Impresa realizzatrice dell impianto dal canto suo dovrà curare la separazione dei rifiuti e il deposito degli stessi nell aree di cantiere dedicate. Relazione tecnica generale Rev.: 22/10/2013 Pag. 8 di 9

10 Sommario 1 GENERALITÀ DESCRIZIONE DEGLI IMPIANTI ESISTENTI SUDDIVISIONE DEGLI IMPIANTI 2 2 CRITERI DI PROGETTO SCELTA DEL TIPO DI IMPIANTO 4 3 DESCRIZIONE DELLE OPERE DA REALIZZARE IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE A VOLUME DI REFRIGERANTE VARIABILE VERIFICA LIMITE DI CONCENTRAZIONE GAS REFRIGERANTE SECONDO NORMATIVA UNI EN TERMOREGOLAZIONE DEGLI IMPIANTI A VOLUME VARIABILE TERMOREGOLAZIONE DELLE UNITÀ DI TRATTAMENTO DELL ARIA NUOVA MACCHINA PER LA CLIMATIZZAZIONE ARIA-ACQUA GESTIONE DEI RIFIUTI 7 Relazione tecnica generale Rev.: 22/10/2013 Pag. 9 di 9