Intervento: Installazione di nuova pompa di calore idrotermica (acqua-acqua) a servizio dell Asilo comunale di Azzano Mella
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- Amedeo Fabiani
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1 Ente appaltante: COMUNE DI AZZANO MELLA Provincia: Brescia Programma Operativo Regionale ASSE 2 ENERGIA Linea d intervento Bando: Incentivi per la realizzazione di sistemi di climatizzazione per il soddisfacimento dei fabbisogni termici di edifici pubblici, attraverso pompe di calore Intervento: Installazione di nuova pompa di calore idrotermica (acqua-acqua) a servizio dell Asilo comunale di Azzano Mella RELAZIONE TECNICA SPECIALISTICA Progetto esecutivo 1
2 Oggetto L intervento candidato sarà realizzato presso la Scuola Materna Comunale di Azzano Mella. Si tratta di un impianto termico di generazione del calore, composto da una pompa di calore elettrica del tipo acqua-acqua ad elevato rendimento, posta in centrale termica Il sistema permetterà di ottenere delle prestazioni molto più elevate rispetto ad una soluzione tradizionale con caldaia a gas. Situazione precedente Attualmente è posato un impianto a pavimento e a radiatori alimentati dalla caldaia esistente a gas metano (Viessmann Vitocrossal 300 avente una potenzialità di 187 kw). Nuovo impianto e prestazioni Il nuovo impianto prevede l inserimento di una pompa di calore acqua-acqua alimentata con acqua di falda, mantenendo la caldaia esistente come generatore di emergenza. Il fatto di utilizzare un sistema con acqua di falda permette di ottenere dei rendimenti molto elevati con un COP molto alto. Rispetto al progetto definitivo, tra la pompa di calore e i collettori esistenti verranno interposti n 2 serbatoi inerziali di accumulo da litri ciascuno. Questo polmone permetterà alla pompa di calore di lavorare al meglio senza il rischio di continui accensioni e spegnimenti che a lungo andare danneggerebbero la pompa di calore stessa. Verrà quindi effettuato un collegamento tra il nuovo generatore e i due serbatoi e tra i serbatoi e i collettori esistenti dai quali partono i circolatori che alimentano le diverse zone. Nella tavola N 7 è importante sottolineare che tutto quanto specificato nel riquadro tratteggiato ed in grigio rappresenta l impianto esistente. L impianto nuovo da realizzare comprensivo delle nuove tubazioni è rappresentato a colori. 2
3 Da un confronto prestazionale con la situazione precedente si evidenzia come il nuovo sistema permetta di ottenere un consistente miglioramento in termini energetici: Valore precedente di EPH = 26,1 [kwh/m 3 anno] Valore fine intervento di EPH = 13,4 [kwh/m 3 anno] Il nuovo sistema impiantistico permetterà oltre ad un miglioramento in termini prestazionali un miglioramento in termini di benessere e di comfort. Infatti attualmente la caldaia a gas metano permette all impianto a pavimento (che in termini quantitativi rappresenta il sistema di distribuzione largamente prevalente nella struttura) di funzionare solo in modalità di riscaldamento. Inserendo una pompa di calore idrotermica, sarà possibile utilizzare il suddetto impianto a pavimento anche per il raffrescamento estivo. Verrà inoltre inserito un impianto di ventilazione meccanica controllata che attraverso due recuperatori di calore da mc/h ciascuno posti in copertura, permetterà nella stagione invernale un ricambio d aria meccanico con recupero del calore espulso (efficienza di recupero delle macchine: 93%), mentre nella stagione estiva lo stesso impianto verrà utilizzato per il controllo dell umidità in abbinamento al raffrescamento a pavimento. I due recuperatori saranno equipaggiati con due batterie alimentate attraverso due tubi che dalla centrale termica saliranno fino in copertura. La distribuzione avverra tramite canalizzazioni circolari che correranno nei controsoffitti dell edificio. Installando inoltre un generatore di tipo pompa di calore, ovvero scegliendo come energia primaria l energia elettrica anziché il gas, si ha un abbattimento di anidride carbonica ottenendo un impianto più pulito. Descrizione tecnica impianto La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un ambiente a temperatura più bassa ad un altro a temperatura più alta. Essa opera con lo stesso principio del frigorifero domestico. 3
4 La pompa di calore è costituita da un circuito chiuso, percorso da uno speciale fluido (frigorigeno) che, a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato di liquido o di vapore. Il circuito chiuso è costituito da: un compressore un condensatore una valvola di espansione un evaporatore All interno di questi organi avvengono delle trasformazioni che costituiscono il ciclo della pompa di calore: fornendo energia con il compressore al fluido frigorigeno, questo, nell evaporatore, assorbe calore dal mezzo circostante e, tramite il condensatore, lo cede al mezzo da riscaldare. Il vantaggio nell uso della pompa di calore deriva dalla sua capacità di fornire più energia (calore) di quella elettrica impiegata per il suo funzionamento. L efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione C.O.P. che è il rapporto tra energia fornita (calore ceduto al mezzo da riscaldare) ed energia elettrica consumata. Il C.O.P. è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento ed ha, in genere, valori compresi tra 3 (pompe di calore ariaacqua) e 5 (pompe di calore acqua-acqua). Questo vuol dire che per 1 kwh di energia elettrica consumato, fornirà 3/5 kwh di calore al mezzo da riscaldare. Altro vantaggio delle pompe di calore è la reversibilità, vale a dire che queste macchine possono essere utilizzate sia per il riscaldamento che per il raffrescamento. Altri vantaggi non trascurabili derivanti dall utilizzo delle pompa di calore sono legati agli aspetti economici, ecologici e di sicurezza dell impianto. Il risparmio è di circa il 60% - 70% rispetto ai comuni combustibili, mentre per quanto concerne l aspetto ecologico si possono eliminare sia le emissioni sia gli odori. L impianto da implementare previsto da capitolato è costituito dai seguenti elementi: Pompa di calore marca AXER mod. L161_R o similare 4
5 Unità polivalente ad esecuzione silenziata con funzionamento in modalità Pompa di Calore completa di inversione di ciclo lato refrigerante inversione di ciclo lato acqua. Caratteristiche tecniche necessarie: Riscaldamento: Potenza termica kw 207,16 Portata Acqua l/h DP scambiatore kpa 66 Portata Acqua Dissipatore l/h DP Dissipatore kpa 51 Potenza Ass.Totale kw 35,25 Corrente Ass. Totale A 71,09 Raffreddamento: Potenza Frigo kw 177,95 Portata Acqua l/h DP scambiatore kpa 54 Portata Acqua Dissipatore l/h DP Dissipatore kpa 7 Potenza Ass. Totale kw 30,93 Corrente Ass. Totale A 66,28 Corrente Massima (FLA)[Senza Accessori] A 102 Corrente di spunto (LRA)[Senza Accessori] A 298 Potenza sonora Lw Db(A) 71 Pressione Sonora Lp Db(A) 43 Alimentazione Elettrica 400 / 3+N / 50 Refrigerante R410A Dimensioni mm 1594H x 1653 x 781 Peso senza accessori kg 615 5
6 Pozzo per captazione falda acquifera a profondità di -70 m. da p.c., pompa per scarico acqua a profondità di -70m. da p.c., impianto di sollevamento E prevista n. 1 pompa sommersa, dotata di inverter, che emunge acqua in relazione alla necessità effettiva dell impianto sia per il funzionamento invernale che per quello estivo. La pompa del pozzo verrà spenta nel caso di mancanza di esigenze termiche dell edificio. Il funzionamento del sistema puo essere riassunto in questi termini: la pompa sommersa, in funzione della richiesta di acqua da parte della pompa di calore, preleva acqua dal pozzo di emungitura e la invia alla pompa di calore all interno della quale, attraverso un opportuno scambiatore di calore, è possibile riscaldare (in funzionamento invernale) o raffreddare (in funzionamento estivo) il fluido (acqua) che circola all interno dell impianto a pavimento. Una volta che l acqua prelevata dal pozzo di prelievo ha ceduto (in funzionamento invernale) o acquisito (in funzionamento estivo) parte del suo calore, essa viene convogliata al pozzo perdente. Unità di recupero del latente ad alto rendimento esterna, con scambiatore di calore in polipropilene a flusso laminare in controcorrente, batteria di postriscaldamento e raffreddamento e by-pass. Controllo a microprocessore programmabile Verranno installati sulla copertura dell edificio due recuperatori di calore marca LINDAB mod. RFI TOP 4500 mc/h aventi le seguenti caratteristiche: Scambiatore di calore modulare in polipropilene a flussi incrociati in controcorrente ad alta efficienza (93%). Ventilatori AC 230/400V-3-50/60Hz, regolati tramite inverter Filtri: - classe G4 per aria di estrazione 6
7 - classe F7 per aria di rinnovo a bassa perdita di carico Configurazione orizzontale Telaio in alluminio; Doppia pannellatura in acciaio verniciato bianco a sandwich su isolante poliuretanico, spessore 40mm.; Basamento di supporto in alluminio 20/10mm.; Attacchi circolari sui pannelli di mandata e aspirazione; Spazi tecnici interni all unità per una facile ispezione/manutenzione; Soluzioni plug-n-play: completo di quadro elettrico e controllo elettronico a microprocessore CTR07 montati e pre-cablati a bordo macchina; Con serranda di by-pass 100% motorizzata; Con doppia batteria di raffreddamento Le macchine sono predisposte per la canalizzazione ed equipaggiate con ventilatori in grado di garantire elevati valori di prevalenza utile. Sistema di canalizzazioni circolari La ventilazione meccanica controllata ha il pregio di poter evitare diverse fonti di inquinamento di tipo indoor, tra cui: - fenomeni di condensazione superficiale nelle pareti ad esempio dovuti ad un ponte termico o ad un ambiente particolarmente umido - evitare il ristagno di gas radon dal sottosuolo - rinnovare l aria abbattendo la presenza di composti organici volatili, anidride carbonica, fibre minerali, batteri, muffe, ecc I problemi legati alla qualità dell aria sono fondamentalmente di due tipi: 1. concentrazione di vapore 2. presenza di anidride carbonica (CO2) Per contenere a livelli accettabili i due parametri sopracitati, è opportuno provvedere (in modo naturale attraverso l apertura delle finestre o in maniera controllata mediante un impianto) ad un ricambio d aria. Per la salute umana, ad ogni persona deve essere garantito un ricambio d aria di almeno 30 m³/h. E noto che il ricambio d aria comporta un inevitabile dispersione termica e 7
8 quando avviene in modo incontrollato attraverso l apertura delle finestre, può incidere notevolmente sulla dispersione globale dell involucro e quindi sui costi di gestione. Per limitare le dispersioni bisogna gestire le portate d aria in maniera intelligente, utilizzando un sistema di ventilazione meccanico con recuperatore di calore integrato. Nel caso in esame, la distribuzione dell aria avverrà tramite delle canalizzazioni circolari in lamiera che alloggeranno nei controsoffitti dello stabile. Tale controsoffittatura sarà opportunamente rimossa laddove verranno posizionati i canali e successivamente sarà riposizionata come ante operam. Tutte le tubazioni saranno opportunamente isolate per evitare qualsiasi formazione di condensa. Le tubazioni circolari del sistema scelto (LINDAB SAFE) offriranno numerosi vantaggi derivanti dal fatto che con la soluzione Lindab Safe ad elevata classe di tenuta si riesce ad avere: sistema di giunzione Safe, certificato Eurovent anche in assenza di test di pressurizzazione, che garantisce il rispetto della classe di tenuta D secondo la UNI EN Ciò significa una riduzione enorme delle fughe d aria 96% inferiore a quella di un impianto in classe A - con notevole risparmio d energia elettrica per il funzionamento dei gruppi frigoriferi e dei ventilatori, e quindi minori costi d esercizio; forte riduzione dei tempi di posa (25% stima da fonti indipendenti) grazie al sistema brevettato ad innesto con guarnizione Lindab Safe e alla riduzione dei punti di giunzione e staffaggio (-50%); riduzione, a parità di sezione, di oltre il 25% del peso complessivo delle canalizzazioni; riduzione, a parità di sezione, di circa il 25% del materiale necessario per l isolamento termico; possibilità di dimensionare il sistema per operare a velocità d esercizio più elevate pur mantenendo perdite di carico minime e livelli di rumorosità 8
9 verificabili. Questo plus della soluzione circolare riduce sensibilmente gli ingombri ed amplifica tutti i vantaggi precedenti; posa in opera del sistema più utilizzato in Europa, completamente standardizzato e industrializzato tale da garantire costantemente un omogenea qualità di installazione. La soluzione proposta inoltre ottempera alla recente norma UNI EN 13779:2005 Ventilazione negli edifici non residenziali. Requisiti di prestazioni per i sistemi di ventilazione e condizionamento. La norma introduce una relazione tra la classe di tenuta minima di un impianto e la destinazione d uso del medesimo ed in particolare prescrive come tutti gli impianti all interno di controsoffitti e/o sottoposti a pressioni(depressioni) superiori a 150 Pascal, debbano avere almeno classe di tenuta B. Regolazione per recuperatore di calore Regolazione caldo/freddo per impianto a pavimento DATA 03 MAGGIO 2012 Il Tecnico Guatta ing. Roberto 9
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