Impianti di climatizzazione a acqua

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1 Facolta di Architettura, Corso di Laurea Scienze dell architettura- Corso di Tecnica del controllo Ambientale Impianti di climatizzazione a acqua Fabio Peron Università IUAV - Venezia Sono i sistemi più utilizzati nell edilizia residenziale dove spesso sono di solo riscaldamento, ma possono anche essere di raffrescamento. Vantaggi: basso costo e semplicità di installazione; limitato ingombro delle apparecchiature: non si ha la centrale di trattamento dell aria e limitate dimensioni delle tubature; permettono di fornire calore in prossimità delle pareti perimetrali esterne; rapida risposta alle variazioni di carico; permettono di seguire con grande flessibilità i vincoli architettonici; permettono di sfruttare la grande capacità di trasporto del calore dell acqua. Svantaggi: non permettono il controllo dell umidità e della qualità dell aria; I m p i a n t i a d a c q u a Gli elementi fondamentali di un impianto ad acqua I terminali di un impianto a acqua Gli elementi fondamentali che costituiscono un impianto ad acqua sono i seguenti: un generatore di calore (un generatore di freddo) la pompa per la movimentazione dell acqua le tubazioni di collegamento i terminali (scambiatori di calore acqua-aria) il vaso di espansione una valvola di sicurezza Il terminale è lo scambiatore di calore che fornisce il calore all ambiente da riscaldare. Vi sono diversi dispositivi e i principali sono i seguenti: Termosifoni radiatori Piastre radianti Termoconvettori Ventilconvettori (fan coils) Aerotermi Pannelli radianti a pavimento, parete, soffitto Tubi alettati Tubi radianti Unità temoventilanti Terminali a induzione, induttori Aerotermi, tubi radianti, unità termoventilanti sono utilizzati soprattutto in campo industriale

2 I terminali di un impianto a acqua I terminali di un impianto a acqua Essenzialmente in ambito civile si utilizzano tre tipologie di scambiatore di calore acqua-aria perfornireilcaloredesiderato agli ambienti: Radiante a soffitto termosifoni - scambio parzialmente radiativo e soprattutto convettivo in regime di convezione naturale; pannelli radianti - grande superficie di scambio e trasmissione del calore soprattutto per via radiativa e in parte convettiva; ventilconvettori - scambio essenzialmente convettivo in regime di convezione forzata RADIATORI VENTILCONVETTORI Radiante a pavimento Radiante a parete RISCALDAMENTO RADIANTE A BASSA TEMPERATURA Le tubazioni di un impianto a acqua I terminali di un impianto a acqua Diverse temperature dell acqua utilizzata portano a diverse efficienze

3 Radiatori I terminali di un impianto a acqua: ventilconvettori Il radiatore, a rigore, scambia per irraggiamento solamente circa il 20-30% della potenza totale, mentre il resto viene scambiato per convezione. La superficie utile all irraggiamento è solo la frontale, mentre per la convezione conta la superficie totale del radiatore. In genere il radiatore è composto da singoli elementi assemblati. I terminali di un impianto a acqua: ventilconvettori I terminali di un impianto a acqua: ventilconvettori Si realizza una batteria alettata alloggiata in un contenitore. Si può avere circolazione per convezione naturale e si parla di convettori oppure circolazione forzata aumentando la velocità dell aria con l ausilio di un ventilatore e si parla allora di ventilconvettori. E in ogni caso prevalente lo scambio per convezione (90%) rispetto a quello radiativo (10%). Il ventilconvettore può essere utilizzato anche per il raffrescamento estivo; vi è possibilità di condensa sulla batteria t supbatt < t rugiada è necessario prevedere un sistema di raccolta dell acqua condensata. Sono utilizzati in edifici con occupazione discontinua uffici, sale conferenze. Spesso utilizzati in combinazione con impianto a aria primaria. In genere si ha una presa d aria dal basso o frontale e immissione in ambiente nella parte alta. E utile prevedere l installazione di un filtro che deve essere sostituito o manutenuto annualmente. Il ventilatore in genere ha diverse velocità. E quindi possibile regolare le portate d aria e la temperatura. Si ha un certo rumore fluidodinamico che può essere un problema per specifiche destinazioni d uso (sala conferenza). Gli impianti di questo tipo non sono molto costosi

4 I terminali di un impianto a acqua: pannelli radianti I terminali di un impianto a acqua: pannelli radianti I terminali di un impianto a acqua: pannelli radianti I terminali di un impianto a acqua: pannelli a pavimento Sono utilizzati per il riscaldamento, ma possono essere utilizzati anche per il raffrescamento. In questo caso è necessario un attento controllo dell umidità. La temperatura minima di alimentazione in estate 16 C. Si hanno grandi superfici di scambio e la temperatura di alimentazione dell acqua è bassa 35/40 C. Si ha una resa termica di W/m 2 in riscaldamento. Si ha una resa termica di 30 W/m 2 in raffreddamento. Controllare fenomeni di dilatazione con inserimento di giunti nel massetto sopra il pannello, massima superficie consigliata 40 m 2 Possono essere alloggiati negli elementi di involucro dell ambienti: a pavimento (i più diffusi) a soffitto (specie per raffrescamento) aparete Pregi Uniformità delle condizioni ambientali Minori vincoli per l arredamento Pavimento caldo Risparmio energetico con gestione specifica Accoppiamento ideale a caldaie a condensazione Taglio termico verso zone non riscaldate Difetti Elevata inerzia termica (in parte risolto) Maggiore spessore massetto Interferenza con altri impianti a pavimento Più costoso di impianti a radiatori e ventilconvettori

5 Impianti colonne montanti Impianti colonne montanti con collettore Distribuzione a collettori Distribuzione a collettori Numero limitato di colonne montanti Rapidità e facilità di costruzione Impianti autonomi nelle diverse zone Possibile contabilizzare l energia termica Circuiti indipendenti per ogni terminale Numero limitato di colonne montanti Rapidità e facilità di costruzione Impianti autonomi nelle diverse zone Possibile contabilizzare l energia termica Circuiti indipendenti per ogni terminale

6 Impianti centralizzati e autonomi Distribuzione a 2 e 4 tubi Vantaggi dei sistemi centralizzati Minore spesa di installazione Minore fabbisogno di energia fabbisogno totale < somma fabbisogni singoli Durata della caldaia Rendimento della caldaia Minori spese di manutenzione e controllo Sicurezza di gestione Delega della responsabilità Una rete di distribuzione a 2 tubi (mandata e ritorno) è in grado di fornire ai terminali o acqua calda o acqua fredda. Non è possibile operare in riscaldamento e raffreddamento contemporaneamente. In alcune situazioni può essere necessario in un edificio contemporaneamente riscaldare e raffrescare. Diverse esposizioni alla radiazione solare, presenza di grandi superfici vetrate, presenza di carichi termici concentrati quali sale server. E necessario avere un sistema di distribuzione che sia in grado di fornire sia acqua calda che acqua fredda a seconda delle specifiche esigenze. Si passa al sistema a 4 tubi(mandata calda, ritorno caldo, mandata fredda, ritorno freddo) 4 tubi 2 tubi Solaio a cunicoli ispezionabili Dove passano le tubazioni Dove passano le tubazioni Facciata attrezzata Corridoio attrezzato

7 contropareti contropareti Dove passano le tubazioni Dove passano le tubazioni false travi controsoffitto Facolta di Architettura, Corso di Laurea Scienze dell architettura- Corso di Tecnica del controllo Ambientale Impianti di climatizzazione a aria Fabio Peron Università IUAV - Venezia Sono sistemi utilizzati nel terziario: uffici, banche, ospedali, teatri, centri commerciali. Una parte dell aria utilizzata viene prelevata dall esterno una parte è invece aria di riciclo. La quantità di aria prelevata dall esterno è legata alle richieste di ventilazione, mentre il riciclo permette un notevole risparmio energetico e quindi economico. Vantaggi: permettono il controllo dell umidità e della qualità dell aria; contemporanea soddisfazione delle esigenze di ventilazione; facilità di impiego di recuperatori di calore. Svantaggi: notevole ingombro da parte dei canali in cui fluisce l aria; ingombro legato alla necessità di una centrale di trattamento aria. Necessità di un accurato bilanciamento della rete di canalizzazioni. I m p i a n t i a d a r i a

8 Fluido termovettore aria: azione su portate d aria q c = m& = m& p, aria p, aria ( hi hu ) c ( t t ) Per aumentare lo scambio termico si può agire su ciascuno dei due termini della relazione: & p ( t t ) m p, aria i, aria u, aria i u Fluido termovettore aria: azione su portate d aria Caso invernale La temperatura dell aria in ingresso deve essere maggiore di quella ambiente. Nella pratica comune per assicurare condizioni di comfort si accetta una temperatura t i massima di circa 40 C. Caso estivo La temperatura dell aria in ingresso deve essere inferiore a quella ambiente. Per assicurare condizioni di comfort non deve essere inferiore di C alla temperatura ambiente. Inoltre non deve essere inferiore alla temperatura di rugiada. Con t a =25 C, UR a =50% la temperatura di rugiada è di circa 13 C. Quindi nella pratica t i =15 C-18 C. Per quanto riguarda il salto termico tra ingresso e uscita dell aria si può agire solo sulla temperatura di immissione t i dato che quella di uscita è pari a quella dell ambiente ed è fissata da esigenze di comfort. Per quanto riguarda la portata, in genere si preferisce mantenerla costante tra estate e inverno. Quindi essa deve essere la più grande tra quella estiva e quella invernale. Per la portata modificata sarà variata poi la temperatura di immissione in modo da soddisfare il carico. Gli elementi fondamentali di un impianto ad aria Un impianto a aria Gli elementi fondamentali di un impianto ad aria sono i seguenti: un generatore di calore un generatore di freddo una macchina di trattamento dell aria che porta l aria alle condizioni desiderate per l immissione i canali di collegamento i terminali (sistemi di immissione dell aria nell ambiente)

9 Le macchine per il trattamento dell aria - MTA L aria viene portata alle condizioni di temperatura e umidità desiderata facendola passare attraverso alcune batterie di raffreddamento e riscaldamento e attraverso un saturatore adiabatico. Come appare una macchina per il trattamento aria Come appare una macchina per il trattamento aria Si capisce immediatamente che è un elemento ingombrante e che l architetto deve prevedere dove sistemarla Si capisce immediatamente che è un elemento ingombrante e che l architetto deve prevedere dove sistemarla

10 Macchina trattamento aria: dimensioni di massima I generatori di freddo: il chiller Si capisce immediatamente che è un elemento ingombrante e che l architetto deve prevedere dove sistemarla Come appare il chiller Batteria alettata Batterie alettate Si capisce immediatamente che è un elemento ingombrante e che l architetto deve prevedere dove sistemarlo

11 Ventilatori e silenziatori Canalizzazioni Sotto pavimento o in controparete o controsoffitto Terminali Terminali Diffusori a soffitto Diffusori ad alta induzione

12 Centre Pompidou Parigi Renzo Piano e Richard Rogers Centre Pompidou Parigi Renzo Piano e Richard Rogers Centre Pompidou Parigi Renzo Piano e Richard Rogers Lloyds building Londra Richard Rogers

13 mains services running vertically down the towers and connected into each level of the building through the raised floor and ceiling void. The layers of structure, services and cladding articulate the elevation Photos -connection of the services photos - services Strategy 2 the served and servant It was Kahn s notion of served and servant spaces inspired Rogers. In the case of Llyods, servant spaces concentrate in towers. Served zone Served zone Servant towers with incorporation of raised flooring system and ceiling viod Servant towers with incorporation of raised flooring system and ceiling void The services towers, 3 of them principally for fire fighting and escape. The other 3 for lifts, lavatories and risers, are the visual expression of the Kahnian doctrine of served and servant spaces Strategy 2 served & servant Servant tower plan

14 Power and electronic Served zone service risers with ducts for water, drains, power and electronics running vertically down the towers and connected into each level of the building Palazzo Ex Poste Bolzano Arch. Micael Power and electronic

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