CITTA di FABRIANO PROVINCIA DI ANCONA. Polo bibliotecario e delle Arti visive. Recupero funzionale del Palazzo del Podestà

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2 Polo bibliotecario e delle Arti visive. Recupero funzionale del Palazzo del Podestà RELAZIONE TECNICA IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE E VENTILAZIONE Descrizione del progetto Il progetto prevede il rifacimento degli impianti termici e di ventilazione a servizio dei locali situati ai piani secondo e terzo dell edificio interessato dall intervento di recupero, a partire dalle tubazioni principali di adduzione provenienti dalle centrali termica e di refrigerazione esterne al fabbricato, le quali non sono interessate dal presente intervento; al piano primo infatti sarà mantenuto in opera l attuale impianto costituito da ventilconvettori a pavimento che risultano già allacciati alle medesime tubazioni di adduzione principali del solo caldo. Tutti i locali situati a tale piano non vengono quindi modificati rispetto al tipo di aerazione naturale preesistente. Per quanto sopra quindi, si prevede di ripristinare la situazione preesistente, per cui il piano primo risulterà servito dall impianto di riscaldamento e i piani secondo e terzo saranno serviti dagli impianti di riscaldamento, raffrescamento e ricambio di aria, con aggiunta del controllo dell umidità relativa ambientale. La climatizzazione della sala principale al piano secondo, da destinare a sala convegni, sarà ottenuta tramite centrale di trattamento aria del tipo a sezioni componibili alloggiata in apposito locale tecnico adiacente la sala stessa e collegata alle canalizzazioni di mandata, ripresa aria ambiente, espulsione e ripresa aria esterna. Tale unità sarà dotata di recuperatore di calore, batterie di riscaldamento e refrigerazione, umidificatore elettrico, filtri, ventilatori di aspirazione e mandata con motore ad inverter, silenziatore rettilineo, serranda motorizzata sulla ripresa dell aria esterna, sonde ambiente di temperatura e umidità. La climatizzazione della sala secondaria al piano secondo sarà ottenuta tramite unità termoventilante del tipo a sezioni componibili alloggiata sul soppalco della sala e collegata alle canalizzazioni di mandata, ripresa aria ambiente, espulsione e ripresa aria esterna. Tale unità sarà dotata di recuperatore di calore, batterie di riscaldamento e refrigerazione, filtri, ventilatori di aspirazione e mandata con motore ad inverter, 1

3 silenziatore rettilineo, serranda motorizzata sulla ripresa dell aria esterna, sonde di temperatura e umidità sul canale di ripresa dell aria ambiente. La climatizzazione degli atrii ai piani secondo e terzo sarà ottenuta con ventilconvettori dotati di valvola di taratura ed elettrovalvola tipo on-off azionabile automaticamente tramite termostato ambiente locale. Il riscaldamento dei servizi igienici sarà ottenuta con radiatori a piastre in alluminio verniciato dotati di valvola termostatica autoazionata per singolo ambiente. Le tubazioni di alimentazione, sia del caldo che del freddo, saranno realizzate in acciaio nero con isolamento esterno di spessore e conducibilità rispondenti alle prescrizioni della vigente normativa in materia di risparmio energetico. Esse saranno installate sotto pavimento o all interno di appositi alloggiamenti in cartongesso limitatamente ai tratti verticali; all interno dei locali tecnici le tubazioni saranno installate a vista. Quanto sopra allo scopo di evitare l invasività rispetto alle strutture murarie dell edificio. L impianto è attualmente allacciato alla centrale termica ed al gruppo di refrigerazione, entrambi posti all esterno dell edificio, di potenzialità idonea anche rispetto alle nuove parti di impianto da realizzare. Dati di progetto Il progetto tiene conto dei seguenti parametri ambientali (variabili da estate a inverno): - temperatura interna invernale: 20 C - temperatura interna estiva: 26 C - umidità relativa interna ambientale: compresa tra il 45 e il 65% - condizioni esterne estive: temperatura 34 C, umidi tà relativa 50% - condizioni esterne invernali di progetto: temperatura 2 C, umidità relativa 80% - portata di aria primaria: 5,5x10-3 (m 3 /sec a persona) Si riporta di seguito il criterio di calcolo utilizzato, che è quello con prevalenza prestabilita al collettore e salto termico guida. Dati di progetto: Prevalenza al collettore: mm.c.a. Temperatura massima di progetto: 80 C Salto termico su corpo scaldante: 10 C La portata che deve avere ciascun circuito per fornire la potenza richiesta da ogni corpo scaldante, è stata determinata con la relazione seguente: 2

4 G = Q / 6 x DT = Q / 6 x 10 = Q / 11,6 in cui : G = portata del circuito (l/h) Q = potenza termica richiesta dal circuito che alimenta il corpo scaldante o la macchina dell aria (W) DT = salto termico guida (10 C) In base alla lunghezza di ciascun circuito è stata poi determinata la perdita di carico lineare media che deve avere il circuito con la relazione empirica seguente: r m = H x f / L in cui : f = coefficiente che tiene conto delle perdite di carico localizzate (nel nostro caso si assume f = 0,4 in presenza di elettrovalvole) r m = perdita di carico lineare media (mm. c.a. / m.) H = prevalenza prestabilita al collettore (mm. c.a.) L = lunghezza totale del circuito (m.) Il diametro della tubazione del circuito viene poi determinato dai valori tabellati per le tubazioni in acciaio, in base ai due parametri sopra calcolati (G, r m ). In questa fase è stato verificato che per ogni circuito la velocità del fluido non sia superiore a 0,8 m/sec, in modo da evitare rumori, danni alle valvole ed erosione delle tubazioni. Sala principale (piano secondo) L impianto sarà del tipo a tutta aria con parziale ricircolo dell aria ambiente. Esso consentirà di effettuare la climatizzazione estiva ed invernale, la regolazione dell umidità relativa ambientale e di avere una quantità di aria di rinnovo commisurata all affollamento previsto (considerato al massimo pari a 200 persone). L espulsione e la ripresa di aria esterna saranno effettuate tramite canali indipendenti con sbocco in copertura, dotati di griglie in acciaio con reti antivolatile. Il canale di ripresa dell aria esterna sarà dotato di serranda motorizzata ad azionamento automatico o manuale per la regolazione della quantità di aria primaria immessa, in modo da ottimizzare le dispersioni di energia in caso si scarso affollamento. La regolazione della temperatura interna sarà effettuata sia in estate che in inverno tramite sonda su canale di ripresa aria, la quale sarà in grado di comandare con azione modulante le elettrovalvole poste sulle tubazioni di alimentazione delle batterie del caldo e del freddo. 3

5 La regolazione dell umidità ambientale sarà effettuata tramite sonda di umidità posizionata anch essa sul canale di ripresa dell aria, la quale sarà in grado di comandare l umidificatore elettrico a bordo macchina. Portate d aria La portata di aria trattata di progetto è pari a m 3 /h. Per il calcolo della portata di aria trattata si è fatto riferimento a quella necessaria per il controllo della temperatura nel caso invernale che, considerate le caratteristiche dell involucro dell edificio, dei carichi termici ed igrometrici e dei parametri ambientali interni da rispettare, rappresenta il caso più gravoso. In questo caso si ha: g i (T) = -Q ti / g u (T limax T Ai ) (kg/sec) in cui : g i (T) = portata di aria da introdurre in inverno per il controllo della temperatura Q ti = carico termico invernale massimo contemporaneo (kw) g u = calore specifico a pressione costante dell aria introdotta (1,01 kj/kg C) T limax = temperatura massima ammissibile del punto di introduzione invernale (32 C) = temperatura di progetto invernale dell ambiente (20 C) T Ai da cui: g i (T) = 19,8 / 1,01 (32-20) = 1,63 kg/sec (4.900 m 3 /h) In ogni caso si assume una quantità di aria trattata di almeno m 3 /h pari ad almeno 5 volumi ambiente / ora. Una frazione di tale portata è presa direttamente all esterno in modo da assicurare l idonea quantità di rinnovo. Per quanto sopra riportato la portata di aria primaria è valutata pari a m 3 /h, idonea per un affollamento superiore a 200 persone. In questo caso, considerata una portata di aria primaria pari a m 3 /h (6.000 kg/h di aria secca) ed una capacità di umidificazione, nelle peggiori condizioni, pari a 3,0 gr/kg, si ha una portata dell umidificatore di 3,0 x = gr/h (18 kg/h di vapore acqueo). Canalizzazioni dell aria La canalizzazione di distribuzione dell aria all interno della sala sarà costituita da canale microforato in rame di forma circolare, del diamtero pari 80 cm., il quale sarà sospeso alla copertura in posizione centrale al di sopra dei tiranti delle capriate in legno. Nel tratto interno al locale macchina il canale sarà a sezione rettangolare e sarà 4

6 realizzato in lamiera d acciaio rivestita con isolante termoacustico. La ripresa dell aria esterna avviene, per ogni macchina, tramite apposita apertura ricavata sulle finestrature della copertura. La ripresa dell aria interna avverrà interamente dalla parte bassa della sala, tramite opportuna apertura sulla parete di fondo collegata tramite il vano della scala di servizio al locale tecnico soprastante. L apertura per la ripresa dell aria tiene conto di una velocità massima al punto di ripresa non superiore a 1,5 m/sec.. La velocità massima dell aria in tutti i canali di distribuzione non supererà i 6 m/sec in modo da contenere i livelli di rumorosità a livelli adeguati agli ambienti. Sala secondaria (piano secondo) L impianto sarà del tipo a tutta aria con parziale ricircolo dell aria ambiente. Esso consentirà di effettuare la climatizzazione estiva ed invernale, la regolazione dell umidità relativa ambientale e di avere una quantità di aria di rinnovo commisurata al mantenimento di un sufficiente livello di purezza dell aria, che considerando l ambiente privo di affollamento di persone si assume pari al massimo a 1 vol. ambiente/ora. L espulsione e la ripresa di aria esterna saranno effettuate tramite canali indipendenti con sbocco in copertura, dotati di griglie in acciaio con reti antivolatile. La regolazione della temperatura interna sarà effettuata sia in estate che in inverno tramite sonda di temperatura dell aria ambientale, la quale sarà in grado di comandare con azione modulante le elettrovalvole poste sulle tubazioni di alimentazione delle batterie del caldo e del freddo. La regolazione dell umidità ambientale sarà effettuata tramite sonda su canale di ripresa dell aria ambientale, la quale sarà in grado di comandare l umidificatore elettrico a bordo macchina. Portate d aria La portata di aria trattata di progetto è pari a m 3 /h. Per il calcolo della portata di aria trattata si è fatto riferimento a quella necessaria per il controllo della temperatura nel caso invernale che, considerate le caratteristiche dell involucro dell edificio, dei carichi termici ed igrometrici e dei parametri ambientali interni da rispettare, rappresenta il caso più gravoso. In questo caso si ha: g i (T) = -Q ti / g u (T limax T Ai ) (kg/sec) in cui : g i (T) = portata di aria da introdurre in inverno per il controllo della temperatura Q ti = carico termico invernale massimo contemporaneo (kw) = calore specifico a pressione costante dell aria introdotta (1,01 kj/kg C) g u 5

7 T limax = temperatura massima ammissibile del punto di introduzione invernale (32 C) = temperatura di progetto invernale dell ambiente (20 C) T Ai da cui: g i (T) = 5,85 / 1,01 (32-20) = 0,48 kg/sec (1.450 m 3 /h) In ogni caso si assume una quantità di aria trattata di almeno m 3 /h, pari a circa 5 volumi ambiente / ora. Una frazione di tale portata è presa direttamente dall esterno in modo da assicurare l idonea quantità di rinnovo. Per quanto sopra riportato la portata di aria primaria è valutata pari a 500 m 3 /h, pari a circa 1 volume ambiente / ora, considerato che non si avrà affollamento di persone. In questo caso, considerata una portata di aria primaria pari a 500 m 3 /h (600 kg/h di aria secca) ed una capacità di umidificazione, nelle peggiori condizioni, pari a 3,0 gr/kg, si ha una portata dell umidificatore di 3,0 x 600 = gr/h (1,8 kg/h di vapore acqueo). Canalizzazioni dell aria Le canalizzazioni dell aria saranno tutte realizzate in lamiera d acciaio rivestita con isolante termoacustico; esse si troveranno intermante all interno dei locali di installazione del locale climatizzato. La ripresa dell aria esterna e l espulsione avverranno tramite apposite aperture ricavate sulla copertura. La ripresa dell aria interna avverrà interamente dalla parte bassa della sala tramite canale rivestito con cartongesso. L apertura per la ripresa dell aria tiene conto di una velocità massima al punto di ripresa non superiore a 1,5 m/sec. L immissione di aria avverrà, per ogni sala, interamente dalla parte alta tramite canale in acciaio posto all estradosso del soppalco e dotato di bocchetta di immissione con griglia in acciaio zincato. Il terminale sarà in grado di garantire una idonea velocità dell aria di immissione (inferiore a 0,4 m/sec.). La velocità massima dell aria in tutti i canali di distribuzione non supererà i 6 m/sec in modo da contenere i livelli di rumorosità a livelli adeguati all ambiente. Allegato 1 calcolo delle dispersioni 6

8 Polo bibliotecario e delle Arti visive. Recupero funzionale del Palazzo del Podestà RELAZIONE TECNICA IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE E VENTILAZIONE allegato 1 CALCOLO DELLE DISPERSIONI TERMICHE DEGLI AMBIENTI

9 LOCALE 1 - PIANO SECONDO - SALA CONVEGNI Calcolo delle dispersioni termiche finalizzate al dimensionamento della portata di aria da trattare codice struttura correzione esposizione K T ( C) SUP. (m 2 ) Q (W) struttura PROSPETTO NORD 1 FINESTRA TIPO 2 5 3, ,4 860,9 2 SOTTO FINESTRA 5 2, ,4 137,3 3 PARETE IN MURATURA TIPO 1 5 1, ,9 1378,7 4 FINESTRA TIPO 2 5 3, ,4 860,9 5 SOTTO FINESTRA 5 2, ,1 6 PARETE IN MURATURA TIPO 2 5 0, ,2 877, PROSPETTO SUD 1 FINESTRA TIPO 1 1 3, ,6 1032,0 2 SOTTO FINESTRA 1 2, ,1 3 PARETE IN MURATURA TIPO 3 1 0, , PROSPETTO EST 1 PARETE IN MURATURA TIPO 2 0, ,2 532, COPERTURA 1 LUCERNAI 1 3, ,52 256,5 2 EVACUATORE DI FUMO 1 2, ,5 149,1 3 SOLAIO DI COPERTURA IN LEGNO 1 1, , , DIPERSIONI DEL LOCALE Calcolo della potenza della centrale di trattamento aria finalizzato al dimensionamento delle tubazioni di adduzione portata aria portata aria (mc/h) (kg/sec) T ( C) Cp (kj/kg C) Q (kw) ARIA PRIMARIA ,67 29,17 1,01 49,1 49,1 ARIA DI RICIRCOLO , ,01 35,4 35,4 84,5 Si considera la temperatura in uscita dal recuperatore dell'aria immessa pari a 5,83 C secondo scheda tecnica (efficienza recupratore 43,32 %). Si considera inoltre una temperatura di riscaldamento dell'aria fino a 35 C.

10 LOCALE 2 - PIANO SECONDO - SALA SECONDARIA Calcolo delle dispersioni termiche finalizzate al dimensionamento della portata di aria da trattare codice struttura correzione esposizione K T ( C) SUP. (m 2 ) Q (W) struttura PROSPETTO SUD-EST 1 FINESTRA TIPO 1 3, ,4 756,8 2 SOTTO FINESTRA 2, ,66 145,6 3 PARETE IN MURATURA TIPO 4 0, ,5 997, PROSPETTO SUD-OVEST 1 FINESTRA TIPO 3 1,05 3, ,35 99,5 3 PARETE IN MURATURA TIPO 4 1,05 0, ,2 591, PROSPETTO OVEST 1 FINESTRA TIPO 2 1,05 3, ,8 589,5 3 PARETE IN MURATURA TIPO 5 1,05 1, ,5 1547, PROSPETTO SU VANO SCALA 3 PARETE INTERNA IN MURATURA TIPO 1 1 0, ,9 596, COPERTURA 1 LUCERNAI 1 3, ,88 64,1 3 SOLAIO DI COPERTURA IN LEGNO 1 1, ,2 3026, DIPERSIONI DEL LOCALE Calcolo della potenza della centrale di trattamento aria finalizzato al dimensionamento delle tubazioni di adduzione portata aria portata aria (mc/h) (kg/sec) T ( C) Cp (kj/kg C) Q (kw) ARIA PRIMARIA 500 0,17 29,17 1,01 4,9 4,9 ARIA DI RICIRCOLO , ,01 10,1 10,1 15,0 Si considera la temperatura in uscita dal recuperatore dell'aria immessa pari a 5,83 C (efficienza recuperatore 43,32 %). Si considera inoltre una temperatura di riscaldamento dell'aria fino a 35 C nelle peggiori condizioni in cui entra in azione l'umidificatore.