FACOLTÁ DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI CAGLIARI FACOLTÁ DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA Laurea Magistrale in Archite>ura L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE Modulo Impianti a.a RISCALDAMENTO Docente: Ing. ROBERTO RICCIU 1

2 I componenti fondamentali degli impianti di riscaldamento (ma anche di condizionamento) sono: Centrali di produzione del calore (o del freddo) Reti di distribuzione del fluido termovettore Unità terminali in ambiente Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

3 I sistemi di produzione del calore sono i sistemi attraverso i quali viene prodotta l acqua calda destinata al riscaldamento degli ambienti e agli usi sanitari (igiene personale, usi di cucina ecc.) e talvolta anche quella destinata all alimentazione degli impianti di riscaldamento, sempre che questo non abbia un impianto di produzione separato. Gli impianti e gli apparecchi per la produzione e la distribuzione dell acqua calda sanitaria possono essere autonomi o centralizzati. Gli impianti autonomi sono quelli installati nei singoli appartamenti e gestiti in modo indipendente da ogni utente, mentre gli impianti centralizzati sono quelli che servono più appartamenti La produzione dell acqua calda può avvenire attraverso sistemi che possono essere classificati come: - a serbatoio d accumulo (o bollitori) - istantanei - misti Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

4 Le Centrali di produzione del calore (o del freddo) a loro volta si suddividono in base al tipo di alimentazione; perciò possono essere: - a combustibile 1) solido (a biomassa come legna, pellet e cippato) 2) Liquido (gasolio) 3) Gassoso (metano, GPL) - elettriche (pompe di calore) le quali sfruttano le energie cosiddette rinnovabili che sono: 1) aria 2) acqua 3) terra Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

5 La legge che regolamenta la progettazione dell impianto centralizzato di distribuzione di acqua calda sanitaria e il D.P.R n 412. Essa prescrive: 1. negli impianti termici di nuova installazione e da ristrutturare, la produzione centralizzata dell energia termica per la climatizzazione degli ambienti e per la produzione di acqua calda sanitaria, per una pluralità di utenze, deve essere effettuata con generatori di calore separati; 2. La UNI 9182 prevede che gli impianti di produzione centralizzati di acqua calda debbano prevedere un serbatoio di accumulo di acqua calda di capacità adeguate. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

6 Il D.L. del 19 agosto 2005 n 192 prescrive l obbligo all utilizzo di fonti di energia rinnovabili, sia per quanto riguarda la produzione di energia elettrica che termica. L obbligo è previsto per i nuovi edifici pubblici e privati, per le ristrutturazioni di impianti esistenti e per le nuove installazioni di impianti termici. In particolare deve essere coperta da fonti rinnovabili l energia termica necessaria alla produzione del 50% di acqua calda sanitaria (il 20% nei centri storici). Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

7 Il fabbisogno di acqua calda di una famiglia è di circa l/giorno/persona alla temperatura di utilizzo di circa 40 C, nell arco della giornata le ore di punta sono, mattina, mezzogiorno e sera. Al fine del dimensionamento delle reti occorre tenere in considerazione anche l entità dei consumi nell arco dell anno e la tipologia di utenza. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

8 Dimensioni dei bollitori Scelta rapida dei bollitori Consumi medi dell acqua calda a 40 C nei normali apparecchi sanitari Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a Basse temperature dell acqua di accumulo fanno aumentare notevolmente il volume dei bollitori. Accumulare acqua calda a 60 C è in genere un buon compromesso, compatibile anche con i limiti imposti dalla attuale UNI

9 Dimensioni dei bollitori Scelta rapida dei bollitori La tabella che consente una scelta rapida dei bollitori è stata ricavata tenendo in considerazione questi dati: Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

10 Dimensioni dei bollitori Scelta rapida dei bollitori La tabella scelta rapida dei bollitori: (1) I consumi previsti vanno moltiplicati per il fattore di contemporaneità (F) che dipende dal numero di alloggi (n) (2) 1,5 h periodo di punta da considerare per alberghi e pensioni con consumo concentrato: ad esempio quelli posti in zone di sport invernali o frequentati da comitive turistiche; (3) 2,5 h periodo di punta da considerarsi in alberghi e pensioni con consumo d acqua normale: ad esempio alberghi commerciali di città. (4) Il periodo di preriscaldamento può normalmente variare da 1 a 7 ore in relazione ai tempi che intercorrono fra i turni di lavoro. (5) È esclusa l acqua calda per lavastoviglie e lavatrici, da determinarsi in relazione alle specifiche (temperature e tempi di lavoro) delle macchine da utilizzarsi. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

11 Dimensioni dei bollitori Scelta rapida dei bollitori La tabella scelta rapida dei bollitori: (1) I valori riportati si riferiscono ad alberghi con consumi normali (2) I valori riportati non considerano l acqua calda per lavatrici e lavastoviglie Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

12 Dimensioni dei bollitori Scelta rapida dei bollitori La tabella scelta rapida dei bollitori: (1) I valori riportati si riferiscono ad alberghi con consumi normali (2) I valori riportati non considerano l acqua calda per lavatrici e lavastoviglie Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

13 Dimensioni dei bollitori Scelta rapida dei bollitori La tabella scelta rapida dei bollitori: (1) I valori riportati si riferiscono ad alberghi con consumi normali (2) I valori riportati non considerano l acqua calda per lavatrici e lavastoviglie Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

14 Le caldaie o generatori di calore sono apparecchi nei quali avviene la produzione di calore attraverso la fiamma generata dal bruciatore nella camera di combustione e la successiva cessione di calore ad opera dei fumi di combustione ai tubi percorsi dal fluido termovettore e conseguente espulsione dei fumi attraverso la canna fumaria. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

15 Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

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17 Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

18 Rendimento di una caldaia Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

19 Rendimento caldaia a condensazione Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

20 Il potere calorifico superiore (Δ c H so ) è la quantità di calore che si rende disponibile per effetto della combustione completa a pressione costante della massa unitaria del combustibile, quando i prodotti della combustione siano riportati alla temperatura iniziale del combustibile e del comburente. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

21 RISCALDAMENTO: Elementi costitutivi Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

22 - Caldaie a biomassa (a legna) Componenti caldaia a legno 1. Camera di combustione di grande volume a pareti bagnate di facile accesso per la pulizia ordinaria e straordinaria 2. Porta inferiore per l eventuale caricamento manuale del combustibile di grossa pezzatura e per la periodica pulizia del braciere 3. Porta superiore per pulizia fascio tubiero 4. Fascio tubiero 5. Intercapedine d acqua 6. Pannelli di controllo 7. Attacchi per l applicazione delle sonde di controllo 8. Attacco idraulico d andata. 9. Pannello isolante antiradiante ad alta intensità 10. Tubi fumo in acciaio 11. Cassa fumaria 12. Pannellatura di tamponamento in acciaio verniciato con vernici protettive 13. Attacco idraulico di ritorno. 14. Attacco idraulico rubinetto di scarico 15. Serpentina acqua sanitaria Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

23 - Caldaie a biomassa (a legna) Dati di targa caldaia a legno 1 kw = 859,84 kcal/h 1 kcal/h = 0,0012 kw Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

24 - Caldaie a biomassa (a legna) Dati di targa caldaia a legno Le caldaie a legna vengono installate direttamente nell ambiente in cui Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

25 Caldaie a biomassa (a pellet) Componenti caldaia a pellet 1. Isolamento multistrato per aumentare le prestazioni termiche 2. Sistema di ottimizzazione del rendimento 3. Sistema di regolazione 4. Ventilatore a tiraggio indotto a velocità variabile con monitoraggio per la massima sicurezza di funzionamento 5. Serbatoio con alimentazione autonoma del pellet 6. Sportello per pulizia con isolamento termico 7. Cassetto cenere 8. Rimozione automatica cenere 9. Scambiatore di calore a più circuiti per il funzionamento modulante della caldaia. La struttura a 3 tiraggi dello scambiatore di calore garantisce la massima separazione della cenere 10. Griglia scorrevole per rimozione automatica della cenere; per un funzionamento senza manutenzione 11. Elemento di tenuta della caldaia Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a Struttura di sostegno del ciclone con insonorizzazione incorporata. 2 5

26 GENERATORI DI CALORE Componenti caldaia a pellet Il pellet viene fabbricato dalla segatura vergine residua dalla lavorazione del legno, opportunamente essiccata e pressata in modo da ottenere piccoli cilindri di varia grandezza. È un combustibile naturale, ecologico e ad alta resa. Ideale per alimentare apparecchi di riscaldamento. Brucia completamente con ceneri residue minime. Data la pressatura, nella fase di produzione, la densità energetica del pellet è circa il doppio di quella del legno. Il pellet è adatto per alimentare sia stufe per il riscaldamento di singoli locali che caldaie per il riscaldamento centralizzato è utilizzato con diversi sistemi di riscaldamento come: Stufe a pellet per riscaldamento ad aria Stufe a pellet per riscaldamento ad acqua Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

27 - Caldaie a biomassa (a pellet) Componenti caldaia a pellet Stufe a pellet per riscaldamento ad aria Le stufe a pellet ad aria riscaldano l'ambiente mediante lo scambio con l'aria per mezzo di un elettroventilatore; la diffusione del calore è limitato al perimetro della stanza in cui la stufa è posizionata. Garantiscono un riscaldamento veloce dell'ambiente in cui sono installate. Il serbatoio di stoccaggio del pellet è di capacità limitata 30Kg - 40Kg e l'apporto del pellet al bruciatore avviene, per mezzo di una vite senza fine, a caduta dall'alto verso il bruciatore. La combustione avviene all'interno di una camera protetta da un vetro termico. sistema di canalizzazione e distribuzione dell'aria calda Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a È necessario dotare la stanza in cui è installata la stufa di una presa d aria esterna. Occorre realizzare un condotto fumario a tenuta stagna che porti i prodotti della combustione al di sopra del tetto dell'edificio. 2 7

28 Caldaia a biomassa (a pellet) Componenti caldaia a pellet Termostufe a pellet per riscaldamento ad acqua Le termostufe a pellet il calore prodotto dalla combustione del pellet è ceduto all'acqua. Le termostufe quindi sono utilizzate per il riscaldamento degli ambienti mediante tubazioni che portano l'acqua nell'impianto di riscaldamento. Generalmente contengono al loro interno tutti gli elementi indispensabili per il funzionamento quali, vaso d'espansione, elettrocircolatore, valvole di sicurezza, pertanto sono molto facili da collocare all'interno di qualsiasi ambiente. Disponibili in varie potenze posso riscaldare ambienti di notevoli superfici e produrre anche acqua sanitaria istantanea. Possono essere abbinate in parallelo alla caldaia esistente per integrare e/o sostituire la produzione di riscaldamento e acqua calda sanitaria. Il serbatoio di stoccaggio del pellet in questi modelli ha una capacità di circa 40Kg, che nelle abitazioni di circa 100m² è sufficiente al funzionamento della stufa per una giornata. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

29 Caldaiea biomassa (a pellet) Componenti caldaia a pellet Principio di funzionamento: il pellet dal suo serbatoio passa attraverso una coclea che porta fino alla camera di combustione, qui cade in un braciere dove avviene la combustione che genera il calore che servirà a scaldare l aria e l acqua Da sinistra: Caldaia a pellet con camera di stoccaggio, boiler e serbatoio di accumulo Una caldaia a pellet è un'ottima soluzione per appartamenti in cui si vuole installare impianti ad energie rinnovabili. Solitamente è posta in stanze speciali nei seminterrati o in container all'esterno della casa (centrale termica). Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

30 Caldaiea biomassa (a pellet) Dati targa caldaia a pellet Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a Dimensioni: b x h x l = 951 x 962 x 768 mm 30

31 Caldaia biomassa (a pellet) Dati targa caldaia a pellet Le dimensioni di una caldaia a pellet sono circa pari a quelle delle caldaie a legna. Se ci riferiamo a caldaie ad uso centralizzato vanno aggiunte le dimensioni del serbatoio del pellet e del boiler d accumulo dell ACS. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

32 caldaia a gasolio Questo tipo di caldaia è solitamente costituita dalla relativa camera di combustione, realizzata solitamente in acciaio o ad anelli di ghisa, da un bruciatore o da un mantello per ridurre le dispersioni termiche verso l esterno. Le caldaie a gasolio possono essere: - a bollitore incorporato - a bollitore separato Nelle prime il bollitore, generalmente per caldaie unifamiliari di capacità dell ordine dei 200 lt. è inserito nel mantello del generatore di calore (minore ingombro) Nel secondo caso il bollitore è separato dal corpo caldaia. accumulatore Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

33 Dati di targa caldaia a gasolio Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

34 Come funziona una caldaia a gasolio Il bruciatore di gasolio risulta essere quasi sempre del tipo ad aria soffiata. Il gasolio a mezzo di una piccola pompa dedicata, viene prelevato dalla cisterna (generalmente interrata) e tramite adeguati orifizi (un ugello) viene nebulizzato con l aria comburente generalmente prelevata dal locale dove si trova il generatore e quindi insufflata entro la camera di combustione della caldaia ove avviene la combustione vera e propria. Visto che il combustibile è gasolio e ancora più spesso la nafta, esso non è privo di impurità, la caldaia necessita di manutenzione più frequente rispetto a quelle alimentate a gas (metano o g.p.l.). L aumento dei costi dei prodotti petroliferi, le rigide normative antinquinamento, la metanizzazione diffusa, il minore ingombro delle caldaie a gas (a parità di potenza installata) e la silenziosità di queste ultime, ha orientato il mercato verso la realizzazione di impianti alimentati a gas limitando gli impianti a gasolio. La scelta dei combustibili gassosi è giustificata dalla necessità di minore manutenzione, anche se periodicamente obbligatoria; ed al fatto che il gasolio prima di essere usato debba essere acquistato, contrariamente al gas metano che prima viene consumato e poi pagato. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

35 caldaia a gas Questo tipo di caldaia a gas possono essere: - a produzione istantanea d acqua calda - con sistema di accumulo A produzione istantanea d acqua calda se con potenza termina 35 kw; si tratta di minicentrali termiche alle quali vanno allacciate solo le tubazioni dell impianto termico e quelle del gas combustibile, senza dimenticare quella del camino di scarico. Solitamente lo scambio termico per la produzione di A.C.S. avviene attraverso uno scambiatore a piastre. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

36 Dati targa caldaia a gas multistadio Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

37 caldaia a gas a condensazione Le caldaie a condensazione a differenza delle altre sfruttano oltre il potere calorifico della combustione tra combustibile e comburente anche il calore di condensazione del vapore acqueo contenuto nei fumi della combustione. Questo fa in modo che le caldaie a condensazione presentano rendimenti superiori al 100%. Dati di targa: Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

38 PdC Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

39 PdC ad aria - aria Le pompe di calore maggiormente diffuse sono alimentate elettricamente e utilizzano come sorgente fredda l'aria. Si distinguono poi a seconda del tipo di fluido di lavoro, che può essere ancora l'aria, oppure l'acqua. Le pompe di calore aria - aria presentano rendimenti inferiori rispetto alle pompe di calore che utilizzano altre sorgenti (per via della variabilità della temperatura dell aria durante il giorno e durante l intero arco dell anno), come il terreno o l'acqua. Questo è un fattore che va attentamente considerato: infatti, se da un lato le pompe ad aria hanno dei costi molto accessibili, dall'altro devono essere valutati tutti i reali benefici in termini di risparmio energetico e di comfort termico. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

40 PdC ad aria - aria Componenti fondamentali della pompa di calore elettrica: residenza Le pompe di calore ad aria presentano rendimenti (espressi dal coefficiente di prestazione (COP) inferiori rispetto alle pompe di calore che utilizzano altre sorgenti, come il terreno o l'acqua. Questo è un fattore che va attentamente considerato: infatti, se da un lato le pompe ad aria hanno dei costi molto accessibili, dall'altro devono essere valutati tutti i reali benefici in termini di risparmio energetico e di comfort termico. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

41 PdC ad aria - aria Componenti fondamentali della pompa di calore elettrica: L residenza Q a s s Q c e d Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

42 PdC ad aria - aria Componenti fondamentali della pompa di calore elettrica: due unità separate, una interna ed una esterna, collegate tra loro da tubazioni nelle quali circola il fluido riscaldante. Gli elementi principali della sezione esterna sono: il compressore e lo scambiatore di calore, che funge sia da evaporatore (in fase di riscaldamento) che da condensatore (in fase di raffrescamento), la ventola e la valvola per invertire il ciclo caldo/freddo. Il blocco esterno viene installato sui terrazzi oppure fissato alle pareti, a seconda dello spazio disponibile. La sezione interna è invece una sorta di armadietto o più armadietti - dotati di scambiatore di calore, anch esso con funzioni alterne di condensatore o evaporatore, dal quale l aria calda o fredda viene immessa negli ambienti, con l aiuto di piccoli ventilatori. L aria può anche essere distribuita in più ambienti mediante canalizzazioni. L installazione ideale per la sezione interna è quella a controsoffitto, anche se la grande varietà di modelli presenti sul mercato consente una certa flessibilità impiantistica. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

43 PdC ad aria - aria Le pompe di calore composte da una sezione interna e da una esterna sono disponibili nelle due configurazioni: Monosplit: l unità interna è composta di un unico armadietto. Si tratta della soluzione più comune per le piccole taglie, fino a 2 kw, ideali per piccoli locali. Multisplit: l unità interna è composta di due o più armadietti. E la soluzione adatta per le taglie fino a 20 kw, ideali per riscaldare/raffrescare due o più locali. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

44 PdC ad aria - aria Esempio di sistema Multi il quale consente di collegare 4 unità interne ad un unica unità esterna Capacità Raffr. Max 9,6 kw Capacità Risc. Max 10,7 kw Unità esterna di dimensioni: 770x900x320 mm 2 unità Capacità Raffr. 2 kw/risc. 2,5 kw 1 unità Capacità Raffr. 2,5 kw/risc. 2,8 kw 1 unità Capacità Raffr. 3,5 kw/risc. 4 kw 4 Unità interna a parete di dimensioni: 289x780x215 mm Installazione applicabile in residenze, piccoli uffici, utenze commerciali sempre di dimensioni ridotte. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

45 PdC ad aria aria installazioni Installazioni in copertura o su terrazzi. È sempre bene che l unità esterna sia in parte celata ma mai occlusa; ad esempio: copertura piana dei palazzi o retro delle abitazioni. I climi rigidi (basse temperature) così pure le elevate temperature tipiche del periodo estivo influenzano negativamente il rendimento della pompa di calore. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

46 PdC ad aria acqua Le pompe di calore aria acqua possono produrre acqua calda sanitaria e per il riscaldamento e nel ciclo inverso, acqua fredda utilizzabile per raffrescare gli ambienti. A differenza delle pompe aria-aria, quindi, svolgono le funzioni di caldaia e condizionatore, utilizzando l acqua come fluido di lavoro all'interno degli ambienti. Anche queste pompe sono dotate di un unità interna e di un unità esterna. L unità interna ha le funzioni di caldaia, e nel ciclo inverso produce acqua refrigerata. Risultano essere più ingombranti rispetto alle aria aria, più complesse e quindi più costose. Avendo a disposizione acqua calda o acqua fredda per condizionare l'aria, il problema è la scelta dell impianto di distribuzione/diffusione interna da utilizzare per poter ottenere i diversi risultati stagionali. Ad esempio, i normali radiatori svolgono ottimamente la funzione di riscaldamento, ma non potrebbero mai svolgere quella del raffrescamento. Il modo migliore per sfruttare le potenzialità di riscaldamento e raffrescamento di queste pompe è quello di utilizzare un sistema a larga superficie di scambio termico (i pannelli radianti) oppure un sistema a ventilazione (ventilconvettori). Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

47 PdC ad aria acqua Le configurazioni impiantistiche con pompe aria-acqua possono essere ricondotte essenzialmente a due: Impianti monovalenti Se d inverno la temperatura dell aria esterna non scende sotto i 0 C, la pompa di calore può se opportunamente dimensionata - soddisfare da sola tutte le esigenze di riscaldamento. Impianti bivalenti Per installazioni in località che hanno inverni rigidi, è opportuno prevedere l integrazione tra la pompa di calore e un sistema ausiliario di riscaldamento. In inverno, quindi, la pompa di calore provvede al preriscaldamento dell acqua, che viene poi inviata alla caldaia per essere riscaldata fino alla temperatura impostata. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

48 PdC ad terra acqua o geotermiche Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

49 PdC ad terra acqua o geotermiche Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

50 PdC ad terra acqua o geotermiche Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

51 PdC ad terra acqua o geotermiche Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

52 Centrale termica Si definiscono centrali termiche (o locali caldaia) quei locali all interno dei quali sono collocati i generatori di calore degli impianti di riscaldamento. La localizzazione classica della centrale termica: - al piano cantinato, - all ultimo piano dell edificio (piano di copertura); - locali completamente separati dall edificio stesso. La soluzione che vede la centrale termica separata dall edificio, rappresenta la soluzione più frequente nei grossi impianti di ospedali, centri commerciali, impianti di quartiere ecc Il d.m. 16/5/87 n 246 Norme di sicurezza antincendi per gli edifici di civile abitazione fornisce le indicazioni precise riguardanti le possibili ubicazioni delle centrali termiche in funzione della tipologia dell edificio e del tipo di combustibile utilizzato. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

53 Centrale termica Il d.m. 16/5/87 n 246 Norme di sicurezza antincendi per gli edifici di civile abitazione fornisce le indicazioni precise riguardanti le possibili ubicazioni delle centrali termiche in funzione della tipologia dell edificio e del tipo di combustibile utilizzato. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

54 Centrale termica Le apparecchiature accessorie al funzionamento dei generatori di calore e presenti nella centrale termica sono: - Uno o più generatori di calore - Elettropompe di circolazione - Collettori di distribuzione alle utenze - Vasi di espansione - Scambiatori di calore - Serbatoi accumulo acqua calda sanitaria - Sistema regolazione automatica - Organi controllo sicurezza a norma ISPESL - Camini - Linea adduzione carburanti (gas e gasolio) - Serbatoi di stoccaggio per impianti a gasolio e GPL - Quadro elettrico Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

55 Centrale termica_ubicazione La posizione della centrale termica è vincolata in parte dalla presenza ingombrante delle canne fumarie verticali che possono essere interne o esterne all edificio. Posizione quanto più possibile baricentrica della centrale termica rispetto all edificio allo scopo di ridurre i tratti orizzontali delle tubazioni che collegano la centrale stessa alle varie utenze. È conveniente la collocazione che la vede prossima agli spazi previsti per il passaggio delle tubazioni stesse (cavedi, cunicoli ecc.) Dal punto di vista funzionale, dalla centrale si diramano le tubazioni (mandata e ritorno dell acqua calda) che collegano le varie utenze. La localizzazione della centrale termica, dovrà tenere conto del tipo di combustibile utilizzato e quindi del sistema di alimentazione (liquido da serbatoio e gassoso con collegamento al contatore principale). Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

56 Centrale termica_ubicazione Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

57 Centrale termica_ubicazione Per i complessi costituiti da più edifici o comunque da utenze di grande potenzialità la soluzione più idonea è quella di posizionare la centrale termica all esterno dell edificio. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

58 Centrale termica Norme di riferimento Gli impianti termici a combustibili liquidi sono regolati dal d. m. del 28 aprile 2005 Regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, costruzione ed esercizio degli impianti termici alimentati a combustibili liquidi. Il decreto riguarda la progettazione, la realizzazione e l esercizio di impianti termici di portata superiore a 35 kw ( kcal/h), alimentati da combustibili liquidi, che alimentano impianti di climatizzazione, produzione centralizzata di acqua calda, surriscaldata e a vapore. Le centrali termiche ad alimentazione promiscua di nuova realizzazione devono osservare le norme più restrittive tra quelle relative all alimentazione a gas e a gasolio. È ammessa la coesistenza in una centrale termica tra un bruciatore alimentato a gasolio e uno alimentato a G.P.L. purchè: la centrale termica abbia accesso dall esterno, con soglia rialzata di altezza non superiore a 20 cm ad almeno 60 cm dall apertura di ventilazione. Più apparecchi termici installati nello stesso locale o in uno ad esso adiacente, sono considerati facenti parte di un unico impianto di portata termica pari alla somma delle portate termiche dei singoli apparecchi. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

59 Centrale termica Luoghi d installazione degli apparecchi Gli apparecchi possono essere installati: - in locali esterni; - in fabbricati destinati anche ad altro uso o in locali inseriti nella volumetria del fabbricato servito; Installazioni in locali esterni La norma prescrive che i locali atti ad ospitare i macchinari siano ad uso esclusivo e realizzati in materiali incombustibili. Installazione in locali inseriti nella volumetria del fabbricato servito Gli impianti termici possono essere installati in qualsiasi locale del fabbricato che abbia almeno una parete, di lunghezza non inferiore al 15% del perimetro, confinante con spazio scoperto o strada pubblica o privata scoperta o, nel caso di locali interrati, con intercapedine ad uso esclusivo, di sezione orizzontale netta non inferiore a quella richiesta per l aerazione, larga almeno 0,6 m ed attestata superiormente su spazio scoperto o strada scoperta. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

60 Centrale termica Aperture di aerazione a) locali fuori terra: S Q x 6; b) locali seminterrati ed interrati, fino a quota -5 m dal piano di riferimento: S Q x 9; c) locali interrati, a quota inferiore a -5 m al di sotto del piano di riferimento: S Q x 12 con un minimo di cm 2. In ogni caso ciascuna apertura non deve avere superficie netta inferiore a 100 cm 2. Q esprime la portata termica in kw e S la superficie in cm 2. Le distanze tra un qualsiasi punto esterno degli apparecchi e le pareti verticali e orizzontali del locale, nonché le distanze tra gli apparecchi installati nello stesso locale, devono permettere l accessibilità agli organi di regolazione, sicurezza e controllo, nonché la manutenzione ordinaria. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

61 Centrale termica Locali di installazione di apparecchi per la climatizzazione, per la produzione centralizzata di acqua calda, acqua surriscaldata e/o vapore di edifici ed ambienti. I locali devono essere destinati esclusivamente ad impianti termici. Caratteristiche costruttive I locali posti all interno di fabbricati destinati anche ad altri usi devono costituire compartimento antincendio. Le strutture portanti devono possedere requisiti di resistenza al fuoco non inferiore a R 120, quelle di separazione da altri ambienti non inferiori a REI (R = resistenza E = ermeticità I = isolamento)120. Nel caso di apparecchi di portata termica complessiva inferiore a 116 kw e ammesso che tali caratteristiche siano ridotte a R 60 e REI 60. Le strutture devono essere realizzate in materiali incombustibili. L altezza del locale d installazione deve rispettare le misure minime, in funzione della portata termica complessiva: - non superiore a 116 kw: 2,00 m; - superiore a 116 kw e sino a 350 kw: 2,30 m; - superiore a 350 kw: 2,50 m. La soglia del locale deve essere rialzata di almeno 0,20 m rispetto al pavimento; Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a questa impermeabilizzata, assieme alle pareti perimetrali costituisce un bacino 61 di contenimento in caso di fuoriuscita accidentale di combustibile.

62 Centrale termica Locali di installazione di apparecchi per la climatizzazione, per la produzione centralizzata di acqua calda, acqua surriscaldata e/o vapore di edifici ed ambienti. Aperture di aerazione La superficie di aerazione, calcolata come previsto per le centrali termici alimentati da combustibili liquidi; non devono essere in ogni caso inferiore a cm 2. Disposizione degli apparecchi all interno dei locali Lungo il perimetro dell apparecchio è consentito il passaggio dei canali da fumo e delle condotte aerotermiche, delle tubazioni dell acqua, del combustibile, del vapore e dei cavi elettrici a servizio dell apparecchio. È consentita l installazione a parete di apparecchi per cui l installazione a parete è prevista. È inoltre consentito che più apparecchi siano posizionati a pavimento tra loro in adiacenza, a condizione che tutti i dispositivi di controllo e sicurezza siano raggiungibili. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

63 Centrale termica Locali di installazione di apparecchi per la climatizzazione, per la produzione centralizzata di acqua calda, acqua surriscaldata e/o vapore di edifici ed ambienti. Accesso L accesso può avvenire da: - spazio scoperto; - strada pubblica o privata scoperta; - porticati; - intercapedine antincendio di larghezza non inferiore a 0,9 m; L accesso dall interno può avvenire solo tramite disimpegno avente le seguenti caratteristiche: - per impianti di portata termica non superiore a 116 kw, deve essere garantita una resistenza al fuoco delle strutture e delle porte pari a REI 30; - per impianti di portata termica superiore a 116 kw, deve essere garantita una superficie minima netta in pianta di 2 m 2, una resistenza al fuoco delle strutture e delle porte pari a REI 60, aerazione a mezzo di aperture di superficie complessiva non inferiore a 0,5 m 2 realizzate su parete attestata su spazio scoperto, strada pubblica o privata scoperta o su intercapedine. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

64 Centrale termica Locali di installazione di apparecchi per la climatizzazione, per la produzione centralizzata di acqua calda, acqua surriscaldata e/o vapore di edifici ed ambienti. Accesso Nel caso in cui l aerazione non sia realizzabile come indicato sopra è consentito l utilizzo di un condotto in materiale incombustibile di sezione non inferiore a 0,1 m 2 sfociante al di sopra della copertura dell edificio. c) Nel caso di locali ubicati all interno del volume di fabbricati soggetti ad m 2, l accesso deve avvenire affollamento superiore a 0,4 persone per direttamente dall esterno o da un intercapedine antincendio di larghezza non inferiore a 0,9 m. Porte Le porte dei locali e dei disimpegni devono avere un altezza minima di 2 m e larghezza minima di 0,8 m ed essere munite di dispositivo d autochiusura. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

65 Centrale termica Impianti che utilizzano combustibili gassosi Ubicazione dei locali I locali devono essere destinati esclusivamente agli impianti termici. Il piano di calpestio dei locali non può essere ubicato a quota inferiore a -5 m al di sotto del piano di riferimento. Almeno il 15% del perimetro deve essere confinante con strada o spazio scoperto, nel caso di locali interrati l intercapedine ad uso esclusivo dell aerazione deve avere una larghezza non inferiore a 0,6 m e attestata su spazio scoperto. L installazione di apparecchi alimentati con gas a densità maggiore a 0,8 e consentita esclusivamente in locali fuori terra, eventualmente comunicanti con locali anch essi fuori terra. I locali non devono risultare sottostanti o contigui a locali di pubblico spettacolo, ad ambienti soggetti ad affollamento superiore a 0,4 persone/ m 2 o ai relativi sistemi di uscita. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

66 Centrale termica Impianti che utilizzano combustibili gassosi Caratteristiche costruttive I locali posti all interno dei fabbricati destinati anche ad altri usi devono costituire comportamenti antincendio. Le strutture portanti devono possedere i requisiti di resistenza al fuoco non inferiore a R 120. Nel caso di apparecchi con portata termica complessiva inferiore a 116 kw e ammesso che tali caratteristiche siano ridotte a Rei 60. L altezza del locale di installazione deve rispettare le seguenti misure minime, in funzione della portata termica complessiva: non superiore a 116 kw: 2,00 m; superiore a 116 kw e sino a 350 kw: 2,30 m; superiore a 350 kw e sino a 580 kw: 2,60 m; superiore a 580 kw: 2,90 m. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

67 Centrale termica Impianti che utilizzano combustibili gassosi Aperture di aerazione La copertura e considerata parete esterna qualora confinante con spazio scoperto e di superficie non inferiore al 50% della superficie in pianta del locale. Le superfici minime libere S (espressa in cm 2 ), in funzione della portata termica complessiva Q (espressa in kw) non devono essere inferiori a: a) S Q x 10 per locali fuori terra; b) S Q x 15 per locali seminterrati e interrati, per una quota fino a -5 m dal piano di riferimento; c) S Q x 20 (con un minimo di cm 2 ) per locali interrati a quota compresa tra -5 m e -10 m al di sotto del piano di riferimento; In ogni caso ciascuna apertura non deve avere una superficie netta inferiore a 100 cm 2. Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

68 Centrale termica Impianti che utilizzano combustibili gassosi Centrale termica fuori terra_pianta Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

69 Centrale termica Impianti che utilizzano combustibili gassosi Centrale termica interrata_pianta Ing. ROBERTO RICCIU - Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a

70 Norme per prevenzione incendi: combustibili liquidi e gassosi D.M. 28 aprile 2005 Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, la costruzione e l'esercizio degli impianti termici alimentati da combustibili liquidi D.M. 12 aprile 1996 Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, la costruzione e l esercizio degli impianti termici alimentati da combustibili gassosi. 70