NEL PROGETTARE GLI IMPIANTI DI

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1 Il nuovo insediamento industriale della società Knorr-Bremse ad Arcore è costituito da due zone ben distinte, sebbene direttamente collegate tra loro: la palazzina uffici e il capannone di produzione. La palazzina uffici si sviluppa su tre piani con una superficie complessiva di circa m 2 e con una configurazione interna che prevede in prevalenza ambienti open-space. L edificio è caratterizzato da una facciata con vetri a tutta altezza, con esposizione prevalente verso a Nord. La vetrata, dotata di intercapedine di 12 mm, presenta una lastra esterna basso-emissiva: la conducibilità è di 1,8 W/m 2 K ed il fattore solare pari a 0,62. Al fine di ridurre il carico dovuto alla radiazione solare sono stati previsti schermi interni con veneziane. Al secondo ed ultimo piano, destinato alla direzione, sono inoltre presenti dei pozzi di luce coperti da lucernari in policarbonato. La struttura del capannone di produzione presenta una superficie di circa m 2, un altezza sotto trave di 7,5 metri ed una copertura a shed. Per le due zone sono stati previsti impianti di diversa tipologia, ma accomunati dalla caratteristica di garantire elevate condizioni di benessere unitamente a ridotti consumi energetici: per il capannone si è optato per un impianto di riscaldamento del tipo a pannelli radianti a pavimento, mentre per gli uffici la scelta è caduta su un impianto di climatizzazione del tipo a travi fredde ed aria primaria. Il riscaldamento a pannelli radianti a pavimento risulta molto vantaggioso nel caso di ambienti di elevata altezza come quello del capannone in questione. Il riscaldamento dell ambiente non avvieclimatizzazione l impianto del mese f di Luca Stefanutti UFFICI E CAPANNONE INDUSTRIALE BENESSERE E RISPARMIO NEL PROGETTARE GLI IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE E DI RISCALDAMENTO DI UN EDIFICIO ADIBITO AD UFFICI E AD ATTIVITÀ INDUSTRIALE, CI SI È POSTI COME OBIETTIVO L OTTIMIZZAZIONE IN TERMINI DI COMFORT TERMICO E DI RISPARMIO ENERGETICO. LA SOLUZIONE? PANNELLI RADIANTI E TRAVI FREDDE ne, infatti, mediante riscaldamento dell intera massa d aria (che poi, per differenza di peso specifico, si traduce in un elevata stratificazione dell aria calda nella parte alta), ma per irraggiamento. Si ottiene quindi un notevole risparmio energetico dovuto al mancato riscaldamento di tutta la massa dell edificio e si evitano accumuli di masse d aria calda inutilizzabili ad altezze non occupate. Essendo poi la temperatura dei pannelli pressoché costante, anche la distribuzione e il comfort in ambiente risultano uniformi in ciascun punto del capannone. Inoltre, essendo l impianto di tipo statico, in ambiente non risultano i movimenti d aria e di polvere 32 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica DICEMBRE 05

2 ENERGETICO Fig. 1 La facciata principale della palazzina uffici con vetri a tutta altezza I PROTAGONISTI DELL IMPIANTO Committente finale Knorr-Bremse spa Arcore (Milano) Progetto architettonico arch. Armando Villa Liscate (Milano) Progetto impianti ing. Luca Stefanutti - Milano Impresa generale Edim spa Milano Installazione impianti Idraulica Mario Selinunte Pogliano M.se (Mi) I fornitori Gruppo frigorifero: Generatori di calore: Pannelli radianti: Unità di trattamento aria zona uffici: Condizionatore roof-top zona mensa: Travi fredde: Bocchette: Pompe e valvolame: Regolazione automatica: Clivet ICI Ennetiesse Cerini Climaveneta Fläkt Woods Climaproduct Wilo Sauter Per quanto riguarda l impianto a travi fredde utilizzato per la zona uffici, la scelta è stata fatta innanzitutto sulla base di considerazioni legate all elevato livello di comfort che esso garantisce, che si traduce, peraltro, in un aumento della produttività. Altri aspetti ritenuti vantaggiosi dall utente finale sono stati lo sfruttamento completo della superficie a pavimento e l assenza di manutenzione sui terminali. Ad eccezione delle caldaie, tutte le apparecchiature sono state installate all esterno sulla copertura piana della palazzina uffici. dovuti ai sistemi di ventilazione meccanica, e non vi sono sorgenti di rumore. Si riducono anche i tempi di messa a regime dell impianto, poiché gli effetti benefici sul comfort delle persone sono avvertibili anche prima che le strutture dell edificio abbiano raggiunto il termine del transitorio di accensione, essendo l irraggiamento avvertibile al primo riscaldamento del pannello. L impianto per il momento è stato realizzato per garantire le condizioni di comfort soltanto nel periodo invernale ma in futuro potrebbe essere utilizzato anche per il raffrescamento ambientale se venisse alimentato con acqua fredda. La centrale termica Entrambi gli impianti sono serviti dalla stessa centrale termica, ubicata nell apposito locale tecnico posto nell area del capannone, con accesso diretto dall esterno. Sono state previste due caldaie del tipo in acciaio a condensazione con focolare cilindrico orizzontale in AISI 316 Ti della potenza di 419 kw al focolare, con pressione di esercizio 5 bar. Sono complete di tutta la strumentazione di regolazione e sicurezza posizionata nel pannello comando, con termoregolazione elettronica con sonda climatica esterna per compensazione. Il rendimento della caldaia è attorno al 106% a pieno carico. Il bruciatore, idoneo alla combustione di gas metano, è del tipo modu- DICEMBRE 05 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica 33

3 climatizzazione l impianto del mese BENESSERE E RISPARMIO ENERGETICO DATI DI PROGETTO Località Arcore Latitudine Longitudine 9 19 Altitudine 193 m s.l.m. Gradi giorno 2470 GG Zona climatica E Periodo convenzionale di riscaldamento 183 gg. Condizioni termoigrometriche esterne Estate Temperatura b.s. 32 C Temperatura b.u 23.3 C Escursione termica giornaliera 9 K Inverno Temperatura b.s. -5 C Condizioni termoigrometriche interne Estate Uffici e mensa Temperatura b.s 26 C Umidità relativa 50% Capannone Condizioni non controllate Inverno Uffici e mensa Temperatura b.s. 20 C Umidità relativa 45% Capannone Temperatura b.s 18 C Umidità relativa non controllata Conducibilità termica strutture disperdenti Muratura esterna prefabbricata capannone Muratura esterna prefabbricata uffici Parete divisoria capannone/uffici Copertura Pavimento su terreno Soletta interpiano uffici Vetri (6-12-6) 1.28 W/m 2 K 0.74 W/m 2 K 1.90 W/m 2 K 0.87 W/m 2 K 1.00 W/m 2 K 1.34 W/m 2 K 1.80 W/m 2 K lante, atto a funzionare con una modulazione continua del regime di fiamma. Essendo quindi in grado di parzializzare la potenza termica erogata dal 100 al 12%, le caldaie garantiscono un ottimale funzionamento in regime di condensazione anche ai carichi parziali. Le canne fumarie sono in acciaio inox a doppia parete. La rete di distribuzione dell acqua calda a 45 C ha origine dal collettore dal quale partono i circuiti secondari di distribuzione alle seguenti utenze: batteria di preriscaldamento dell unità di trattamento aria; travi; pannelli radianti (n. 2 circuiti); radiatori. Tutti i circuiti (ad eccezione di quelli dei pannelli radianti) sono serviti da elettropompe gemellari a velocità variabile con inverter. Pannelli radianti nel capannone Gli ambienti destinati alla produzione sono riscaldati per mezzo di un impianto con pannelli radianti installati a pavimento, alimentati con acqua a 45 C. Sopra il magrone della soletta è stata posizionata una rete metallica elettrosaldata sulla quale è stato fissato, con apposite clips, il tubo in polietilene reticolato 18/14 (con barriera antiassorbimento ossigeno).dopo il posizionamento del tubo è stato gettato il sottofondo e posizionata una seconda rete elettrosaldata in modo da assorbire le tensioni del massetto. Ove richiesto sono stati previsti gli appositi giunti di dilatazione, per evitare che le sollecitazioni termiche siano eccessive e portino a rottura del massetto. Lungo le pareti perimetrali e le pareti interne sono stati posizionati i 37 collettori di distribuzione ai quali fanno capo tutti i circuiti radianti sotto pavimento. Il riscaldamento del capannone è stato diviso in due zone, ciascuna comandata da una pompa di circolazione posizionata all interno della centrale termica. Tale accorgimento permette di avere orari di funzionamento e condizioni termiche differenti in ciascuna zona. L installazione dell impianto ha richiesto una ventina di giorni per la posa delle tubazioni e per il fissaggio alla rete elettrosaldata. Travi fredde per gli uffici La zona uffici è trattata mediante un impianto di tipo misto ad aria primaria e travi fredde a 4 tubi che provvedono a garantire il controllo della temperatura ambiente, essendo alimentate in estate con acqua fredda a 15 C ed in inverno con acqua calda a 45 C. Le travi sono del tipo ad induzione essendo alimentate dall aria primaria che provvede ad assicurare il ricambio igienico ed il controllo dell umidità relativa. Esse sono integrate nei moduli dei controsoffitti avendo una larghezza di 60 cm ed una lunghezza di 1,2, 1,8, 2,4 e 3,0 metri. Complessivamente sono state previste 118 travi ognuna dotata di serranda di taratura ad iride per la regolazione della portata d aria. L unità di trattamento dell aria, del tipo a sezioni sovrapposte, è dotata di recuperatore di calore a flussi incrociati e prevede quindi, oltre al ventilatore di mandata, anche quello di estrazione. La 34 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica DICEMBRE 05

4 Fig. 2 Il gruppo frigorifero a servizio dell impianto per la zona uffici ha una potenza di 319 kw ed è dotato di 4 compressori scroll sezione di filtrazione prevede filtri piani EU 4 e filtro a tasche EU8 mentre l umidificazione dell aria è realizzata mediante un distributore di vapore prodotto da un umidificatore ad elettrodi immersi. Per la batteria di postriscaldamento viene utilizzata l acqua calda prodotta mediante il recupero parziale del calore di condensazione del gruppo frigorifero. Sulla mandata è previsto un silenziatore a setti. L aria primaria viene inviata ai piani con canali installati nel cavedio verticale mentre la distribuzione orizzontale ai vari piani avviene all interno dei controsoffitti. L aria viziata degli uffici viene estratta attraverso la battuta delle porte e con diffusori quadrati posti a soffitto nei corridoi e da qui convogliata ai canali di estrazione. Agli stessi canali viene convogliata l aria estratta dai servizi igienici mediante valvole di ventilazione. Nei servizi igienici e negli spogliatoi sono stati previsti radiatori ad elementi in ghisa dotati di valvola termostatica. La distribuzione dell acqua calda e fredda avviene mediante reti indipendenti di tubazioni in rame coibentate correnti nel controsoffitto, collegate mediante raccordi press-fitting. L acqua calda per il riscaldamento degli uffici viene prodotta dalle stesse caldaie installate per il riscaldamento del capannone nell apposita centrale termica. L acqua refrigerata viene invece prodotta mediante un gruppo refrigeratore a compressione, della potenza frigorifera di 319 kw, con condensazione ad aria, in versione supersilenziata (69 dba a 1 metro). L unità è provvista di 4 compressori scroll, con circuiti frigoriferi funzionanti con refrigerante R 407 C. È inoltre completa di kit idraulico, composto da pompe di circolazione, manometri ed organi di sicurezza. Sulla DICEMBRE 05 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica 35

5 climatizzazione l impianto del mese BENESSERE E RISPARMIO ENERGETICO Fig. 3 (a sinistra) Per la zona uffici è stata prevista un unità di trattamento aria del tipo a sezioni sovrapposte con recuperatore di calore a flussi incrociati Fig. 4 (sotto) L impianto per gli uffici è del tipo a travi fredde ad induzione integrate nel controsoffitto 36 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica DICEMBRE 05

6 Fig. 5 Il condizionatore roof top per la zona mensa è di tipologia specifica per ambienti ad elevato affollamento, progettato per trattare elevate portate di aria esterna mandata dell acqua è stato previsto un serbatoio di accumulo. L acqua refrigerata, prodotta a 7 C, viene inviata direttamente a questa temperatura (con ritorno a 12 C) all unità di trattamento dell aria, mentre alle travi fredde viene inviata a 15 C, temperatura ottenuta mediante una valvola di miscela a 3 vie installata sulla tubazione di ritorno del circuito delle travi. Il gruppo è dotato di sistema di recupero del calore di condensazione per il riscaldamento di acqua a 40 C da utilizzare per la batteria di postriscaldamento estivo. Sistema di regolazione e supervisione Per la regolazione delle centrali di produzione dei fluidi tecnologici, dell unità di trattamento aria e delle travi fredde sono stati previsti regolatori digitali a microprocessore (DDC) del tipo standalone. Per la centrale termica le unità digitali gestiscono il controllo ed il funzionamento in cascata dei generatori di calore a condensazione. È inoltre prevista un unità digitale per il controllo e la gestione dello spillamento dei vari circuiti dal collettore di mandata. Il controllo della temperatura di mandata dell acqua avviene agendo sulle valvole di regolazione a tre vie. Per il circuito delle travi fredde, in regime invernale il valore della temperatura di mandata viene compensato, in funzione della temperatura esterna, sulla base di una curva impostata secondo questi limiti: 45 C con temperatura esterna di - 5 C, 35 C con DICEMBRE 05 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica 37

7 climatizzazione l impianto del mese BENESSERE E RISPARMIO ENERGETICO Fig. 6 Per la zona distribuzione pasti della mensa sono stati previsti diffusori quadrati a 2 feritoie UN LEADER MONDIALE Il gruppo Knorr-Bremse è leader mondiale nella produzione di sistemi frenanti per veicoli commerciali e ferroviari. La società venne fondata nel 1905 da Georg Knorr a Berlino e divenne subito il maggiore produttore europeo di freni per veicoli ferroviari. Negli anni 20 venne sviluppato il sistema frenante pneumatico per veicoli commerciali. Negli anni 30 il sistema frenante Hildebrand-Knorr veniva utilizzato sui treni di 17 paesi ed il 90% dei camion era dotato di freni Knorr. Alla fine della seconda guerra mondiale lo stabilimento di Berlino venne confiscato e smantellato e la sede della società venne trasferita a Monaco di Baviera. Oggi la società conta dipendenti mentre il fatturato del gruppo ha raggiunto 2,4 miliardi di euro. temperatura esterna di 20 C. È comunque possibile impostare i parametri di mandata minimo e massimo allo stesso valore ottenendo un controllo a punto fisso della temperatura di mandata. In regime estivo il valore impostato della temperatura di mandata viene controllato a punto fisso a 15 C ma è possibile ottenere anche in questo caso una regolazione compensata della temperatura di mandata in funzione della temperatura esterna, aumentandone il valore quando questa scende, ad esempio, sotto i 26 C. La regolazione della UTA viene effettuata mediante sonde di temperatura e di umidità che agiscono, mediante i regolatori digitali, sulle valvole a 2 vie installate sulle batterie di riscaldamento e raffreddamento e sull umidificazione. La temperatura di mandata dell aria è compensata in funzione della temperatura esterna sulla base di una curva impostata 38 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica DICEMBRE 05

8 Fig. 7 Pianta del secondo piano della zona uffici, con la disposizione delle travi fredde e le due serre che fungono da pozzi di luce, coperte da lucernari secondo questi limiti: 21 C con temperatura inferiore a 23 C, 15 C con 35 C esterni. Il controllo della temperatura dell aria di mandata viene effettuato agendo sulla valvola della batteria di post-riscaldamento. Per quanto riguarda la regolazione ambiente ogni trave è dotata di valvole di regolazione a 2 vie sulle tubazioni dell acqua calda e fredda. Ciascun ambiente è dotato di un proprio sistema di regolazione indipendente, con termostato, sonda ambiente e regolatore DDC per il comando fino a 4 travi. In ogni ambiente per ufficio è previsto un sistema di gestione personalizzata della temperatura che permette una correzione di +/- 3 C rispetto al setpoint centralizzato. Il sistema di regolazione è collegato ad un sistema di supervisione di tutto l edificio, dotato di personal computer, che viene utilizzato per comandare a distanza i regolatori digitali delle apparecchiature, visualizzare a distanza segnali ed allarmi, programmare le operazioni di manutenzione ordinaria. La mensa Per la climatizzazione della mensa si è optato per un impianto dedicato a tutta aria, basato sull impiego di un condizionatore roof-top. Esso è del tipo specifico per applicazioni in ambienti ad elevato affollamento che richiedono grandi portate d aria esterna. La portata totale di mandata è di circa m 3 /h, mentre quella esterna può arrivare fino a m 3 /h. La configurazione dell unità prevede una sezione di ripresa, espulsione, ricircolo e presa aria esterna, con ventilatore di ripresa. In funzionamento normale l unità funziona in modalità di miscela, con una quantità di aria esterna che può essere controllata in modo manuale oppure automatico (ad esempio sulla base di un segnale proveniente da una sonda di CO 2 che misura l effettivo affollamento). Nelle stagioni intermedie l unità funziona in free cooling, mentre per il rapido lavaggio dell ambiente l unità viene fatta funzionare a tutta aria esterna. Per portare velocemente in temperatura i locali non ancora occupati si ricorre invece al funzionamento a tutto ricircolo. I canali di mandata e di ripresa sono stati realizzati con condotte preisolate. Per la diffusione in ambiente sono stati utilizzati diffusori quadrati a 2 feritoie con finitura e dimensioni identiche a quelle dei quadrotti del controsoffitto. L impianto per la mensa comprende anche i ventilatori di immissione e di estrazione dall aria per la cappa a compensazione installata nel locale riattivazione pasti ed i ventilatori di estrazione per la dispensa e per il locale lavaggio. DICEMBRE 05 RCI riscaldamentoclimatizzazioneidronica 39