PROGETTO EDIFICIO-IMPIANTO: alcune questioni da considerare

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1 PROGETTO EDIFICIO-IMPIANTO: alcune questioni da considerare 1 Obiettivo del progetto edificio-impianto - sistema impiantistico che soddisfi le esigenze di: - comfort (termico, luminoso, acustico e della qualità dell aria interna); - sistema tecnologico composto da chiusure opache e trasparenti aventi le proprietà fisiche adatte a garantire: -la durata nel tempo dell involucro edilizio -limitare il consumo di energia termica ed elettrica (destinata alla climatizzazione invernale ed estiva e all'illuminazione artificiale dello spazio costruito). 2

2 Il progettista dovràcercare di ottenere il migliore compromesso tra esigenze di comfort e possibilitàdi ricavare spazi per condutture, vani tecnici, cavedi prevedendoli fin da subito nel progetto architettonico, evitando che: -le unitàimpiantistiche siano collocate in posizioni non strategiche dal punto di vista degli spazi occupati e del collegamento con gli altri dispositivi - le reti impiantistiche incassate nelle strutture vengano posate casualmente, con la conseguenza di moltiplicare le forature di solai e pareti e maggiore probabilità che la posa delle condutture avvenga in luoghi non adatti ai fini della manutenzione, o per il rispetto delle prescrizioni di sicurezza antincendio; - le reti impiantistiche posate a vista (canali di ventilazione e condizionamento, canaline per impianti elettrici, elettronici e controlli), abbiano una collocazione che interferisce con strutture, finestre, porte, impianto di illuminazione; - i terminali degli impianti termico, illuminotecnico (radiatori, ventilconvettori, bocchette, apparecchi illuminanti), abbiano collocazione non ordinata o interferiscano con alcuni aspetti formali caratterizzanti lo spazio interno. 3 Gli IMPIANTI AD ACQUA sono i sistemi piùutilizzati nell edilizia residenziale dove spesso le esigenze 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; 4

3 Gli elementi fondamentali che costituiscono un impianto ad acqua sono: SISTEMA di generazione (di calore o di freddo) SISTEMA di distribuzione (tubazioni di collegamento) SISTEMA di regolazione SISTEMA di emissione (terminali) Bisogna che ciascun sistema abbia la sua collocazione all interno o all esterno dell edificio. 5 Installazione di una caldaia tradizionale: 1) Regolatore; 2) Sonda esterna; 3) Corpi scaldanti; 4) Caldaia 6

4 TERMINALI Essenzialmente si hanno a disposizione tre tipologie di scambiatore di calore acqua-aria per fornire il calore desiderato agli ambienti: 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 7 Termosifoni in ghisa

5 Termosifoni in acciaio Termosifoni in acciaio

6 Termosifoni in alluminio Resa termica dei corpi scaldanti C = costante caratteristica; n = 1,25 1,3; q R = C (θ ma θ a ) n θ ma = temperatura media dell acqua calda (70 C 80 C); θ a = temperatura dell aria ( 20 C)

7 I diversi sistemi di distribuzione La distribuzione dell acqua ai diversi corpi scaldanti può essere effettuata con diversi layout. I principali sono i seguenti: distribuzione monotubo distribuzione a due tubi distribuzione con collettori distribuzione a quattro tubi (con raffrescamento) distribuzione a tre tubi (con raffrescamento) Circuito di distribuzione dell acqua a ritorno diretto Circuito di distribuzione dell acqua a ritorno inverso

8 Distribuzione monotubo Distribuzione a 2 tubi I corpi scaldanti: ventilconvettori

9 I corpi scaldanti: ventilconvettori I corpi scaldanti: ventilconvettori

10 Alcune caratteristiche degli impianti a ventilconvettori Temperatura dell acqua di alimentazione: inverno: fino a 55 c estate: 5 6 C Potenze termiche: in riscaldamento: da 2 kw a 15 kw in raffrescamento: da 800 W a 10 kw variabili a seconda delle dimensioni della batteria alettata Tubazioni di collegamento isolate Scarico condensa: èopportuno prevederlo I corpi scaldanti: pannelli radianti

11 Tubi in polietilene reticolato PE-Xa o polietilene ad alta densitàpehd con guaine isolanti (in polietilene reticolato espanso a celle chiuse) Dimensionamento 1 - determinazione della potenza termica e frigorifera di ogni locale; 2 calcolo della potenza termica per unità di superficie; 3 - determinazione della lunghezza complessiva del circuito; 4 determinazione della temperatura di mandata; 5 determinazione della portata di progetto; 6 valutazione delle perdite di carico e ridefinizione del numero dei circuiti

12 UNI EN / 2008 Per pavimenti scaldanti e soffitti raffrescanti, il flusso termico scambiato q èpari a: q = 8,92 θ S,m -θ i 1,1 (W/m 2 ) dove θ S,m èil valore medio della temperatura superficiale, [ C]; θ i èil valore nominale della temperatura operante interna, [ C]. Per altre tipologie di superfici scaldanti o raffrescanti, il valore del flusso termico q è fornito dalle espressioni: Parete riscaldante o raffrescante: q = 8,00 θ S,m -θ i (W/m 2 ) Soffitto scaldante: q = 6,00 θ S,m -θ i (W/m 2 ) Pavimento raffrescante: q = 7,00 θ S,m -θ i (W/m 2 )

13 I corpi scaldanti: pannelli radianti Pannelli radianti: distribuzione nei singoli ambienti

14 Pannelli radianti: distribuzione nei singoli ambienti

15 I corpi scaldanti: soffitto radiante Pannello a parete

16 I corpi scaldanti: un confronto DISTRIBUZIONE: COLLEGAMENTO TERMINALI-GENERATORE DOVE PASSANO I TUBI? Le tubazione degli impianti vengono installate sia a vista (in genere nella centrale termica e nei piani tecnici) sia integrate in pareti e solai o nella struttura (pilastri cavi) oppure alloggiate in cavedi e cunicoli. Per la distribuzione verticale - distribuzione su piano verticale interno: parete o corridoio attrezzato, - distribuzione su piano verticale esterno: facciata attrezzata, - distribuzione su volume tecnico: cavedio interno verticale, asole tecniche verticali. Per la distribuzione orizzontale - distribuzione su piano orizzontale interno: pavimento o controsoffitto attrezzato - tubazioni a soffitto 32

17 Distribuzione verticale : facciata attrezzata Distribuzione orizzontale : solaio a cunicoli ispezionabile Corridoio interno attrezzato 33 Finte travi per il passaggio degli impianti Distribuzione degli impianti a spina interna Vano tecnico laterale 34

18 35 GENERATORI DI CALORE 36

19 Impianti centralizzati: va previsto un locale tecnico per la collocazione del generatore 37 Impianti centralizzati Localizzazione delle caldaie (D.M.Interno 12/04/1996) I locali non devono sottostare a locali di pubblico spettacolo, ad ambienti con affollamento > 0,4 pp/m 2 o a vie d uscita 38

20 Dimensioni centrale termica a metano interrata 39 A) B) Dimensioni centrale termica a GPL A) e a Metano B), poste fuori terra 40

21 Stima dello spazio necessario per le centrali termiche Lo spazio occupato dalle centrali termiche è molto variabile e dipende da: -presenza o meno nella CT dei componenti accessori: pompe, serbatoi e scambiatori per la produzione dell acqua calda sanitaria -necessitàdi suddividere l intera potenzanecessaria ad un complesso edilizio, in piùgeneratoridestinati ad attivitàdiverse (residenza, uffici, attivitàcommerciali, artigianali, sportive, ricreative, scolastiche, ospedaliere) o per la stessa attivitàdestinati a funzioni molto diverse (riscaldamento locali, produzione acqua sanitaria, produzione divapore, ecc.). 41 Stima dello spazio necessario per le centrali termiche Per un progetto di massima si può stimare l area netta della pianta di una centrale a servizio di un impianto di solo riscaldamento, con laseguente formula empirica, valida da P=50 kw fino a P=2000 kw, per utenzecivili, comprese le apparecchiature accessorie : Area (m 2 ) = 1,5 P P = potenza bruciata in kw La potenza P ècirca 1,1 volte il fabbisogno di punta dell edificio e dipende dalle dispersioni per trasmissione attraverso l involucro e da quelle dovute alla ventilazione naturale o forzata dei locali ed infine della produzione di acqua calda sanitaria. 42

22 Il camino Il dimensionamento dei camini è effettuato sulla base di normative specifiche (UNI ,UNI , UNI 10640, UNI 10641) e di disposizioni legislative. A= 13 P H 2 [cm] P = potenza bruciata in kw H = altezza del camino in m ridotta di 0,5m per ogni gomito 43 Il camino 44

23 Canna Collettiva Ramificata a)comignolo o aspiratore statico; b)altezza minima al di sopra dell ultimo apparecchio, 3 m; c)condotto secondario; d)canale da fumo; e)apparecchio a gas; f)dispositivo rompitiraggio-antivento; g)apertura di ventilazione; h)aria; i)prodotti di combustione; l) collettore

24 GENERATORI: quale potenza? La potenza della caldaia viene valutata attraverso il calcolo del CARICO TERMICO INVERNALE. Tale potenza ècommisurata all entitàdelle dispersioni termiche per trasmissione attraverso l involucro edilizio e per ventilazione (infiltrazioni e aperture delle finestre). In piùsaràda aggiungere il fabbisogno di potenza per la produzione di acqua calda sanitaria. Esigenze di risparmio energetico implicano inoltre che un generatore sia scelto sulla base del suo RENDIMENTO (rapporto tra potenza termica prodotta ecombustibile richiesto). 47 Verifiche sulla caldaia ai sensi del D. Lgs. 311 Controllo dei fumi di combustione: -ogni 4 anni per impianti P n < 35 kw; -ogni 2 anni per impianti P n < 35 kw ma con anzianitàdi installazione di 8 anni; -ogni anno se P n 35kW Rendimento globale medio stagionale η g = ( Log P n )% P n = potenza nominale della caldaia [kw] Se P n > 1000 kw η g = 84% 48

25 REQUISITI DI PRESTAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI (DPR 59/09 art.4 commi 22-23) OBBLIGO DI FONTI RINNOVABILI PER COPRIRE ALMENO IL 50% DEL FABBISOGNO ANNUO DI ACS PER TUTTI GLI EDIFICI PUBBLICI E PRIVATI NUOVI E PER IMPIANTI TERMICI NUOVI O RISTRUTTURATI 49 REQUISITI DI PRESTAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI (DPR 59/09 art.4 commi 22-23) OBBLIGO DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA PER TUTTI GLI EDIFICI NUOVI E RISTRUTTURATI INTEGRALMENTE 50

26 Schema di impianto solare termico (circolazione forzata) Attenzione a prevedere un locale per l accumulo di acqua calda! 51

27 IMPIANTI VRF Fonte primaria: energia elettrica Unità esterne Distributore Unità interne Circuito Frigo

28 Impianti ad espansione diretta le tubazioni contengono fluido frigorigeno! Raffred. 5 Hp Riscald. Riscald. 5 Hp 5 Hp Impianti ad espansione diretta

29 Rilievo dei dati sul campo Prima del sopralluogo sarà importante impostare delle schede per il rilievo/verifica dei dati in campo. Materiali, tecnologie costruttive e spessori dei componenti opachi (pareti, solai) Serramenti: presenti o no? Se sì: tipo di telaio (legno, pvc, alluminio,..), spessore, tipo di vetro Impianto di riscaldamento: presente o no? Se sì: tipo di terminali, generatore Rilievo della posizione di canne fumarie, cavedi tra edifici contigui, ecc.. 57 Analisi preliminare del sito É fondamentale andare a reperire alcune informazioni preliminari riguardo al sito progettuale: -Numero di gradi giorno e zona climatica (individuazione dei requisiti termici per l involucro edilizio) - Esposizione al sole (valutazione della fattibilità del solare termico) -Fornitura di gas: la rete del gas arriva a Bagno Grande? (valutazione della tipologia di generatore da utilizzare) 58