COMUNE DI QUARTU S.ELENA PROVINCIA DI CAGLIARI PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO ADEGUAMENTO ALLE NORME DELL EDIFICIO SCOLASTICO SCUOLA PRIMARIA VIA CIMABUE RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO Aprile 2010
INDICE PROPOSTA PROGETTUALE...3 Criteri risparmio energetico... 4 ANALISI DIVERSE SOLUZIONI PROGETTUALI...5 SCELTA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO...6 DESCRIZIONE DELL IMPIANTO...7 La termoregolazione... 8 LAVORAZIONI PREVISTE...8 Impianto di riscaldamento (zona 1-2-3)... 8 RIFERIMENTI LEGISLATIVI...9 RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO 2
PREMESSE Facendo seguito a quanto proposto in sede di progetto preliminare ed approvato dall'amministrazione, con quanto segue si intende descrivere gli interventi da intraprendere sull impianto di riscaldamento, per garantire il rispetto delle normative vigenti e adempiere a quanto previsto dall incarico in oggetto. L edificio scolastico oggetto del presente progetto esecutivo,si estende su due livelli e, dal punto di vista impiantistico, può essere diviso in due zone distinte: Zona aule piano terra; Zona aule piano primo; La palestra che costituisce un corpo staccato e indipendente non rientra nei lavori compresi in questo appalto. Alla luce di quanto emerso in sede di progettazione preliminare, si ribadisce che l'impianto di riscaldamento attualmente installato non è a norma e si procede nel descrivere gli interventi previsti in questa fase progettuale. PROPOSTA PROGETTUALE Il D.Lgs 192/2005 così come modificato dal D.Lgs 311/2006, nello stabilire i criteri, le condizioni e le modalità per migliorare le prestazioni energetiche degli edifici al fine di favorire lo sviluppo, la valorizzazione e l'integrazione delle fonti rinnovabili e la diversificazione energetica, ha posto e pone una serie di adempimenti che necessitano, per poter essere espletati, di precise conoscenze e analisi dettagliate delle diverse situazioni possibili. In particolare il Decreto è chiamato, attraverso l'emanazione di appositi decreti attuativi, a disciplinare: - una metodologia per il calcolo delle prestazioni energetiche integrate degli edifici; - l'applicazione dei requisiti minimi; - i criteri generali per la certificazione energetica; - le ispezioni periodiche degli impianti di climatizzazione; - i criteri per garantire la qualificazione e l'indipendenza degli esperti incaricati sia della certificazione energetica che dell'ispezione degli impianti; - la promozione dell'uso razionale dell'energia attraverso l'informazione e la sensibilizzazione degli utenti finali; - la formazione e l'aggiornamento degli operatori del settore. Alcuni di questi decreti attuativi, come il DPR 59/09, sono stati pubblicati e prevedono una serie di prescrizioni, livelli prestazionali e rispetto di specifici parametri ai quali è necessario attenersi scrupolosamente in tutte le scelte progettuali ed impiantistiche. In ogni caso, seguendo le precise richieste dell Amministrazione appaltante, si è data innanzitutto assoluta priorità a quanto previsto dalle normative di sicurezza, passando poi a quelle di igiene per gli edifici RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO 3
scolastici, per finire poi con quelle relative alla qualità e il benessere delle persone nei luoghi di lavoro. Pertanto si è concentrato l intervento progettuale sui seguenti punti principali: 1. Rispetto delle normative di sicurezza della Centrale Termica e adeguamento alle norme ISPESL sempre nel rispetto del contenimento dei consumi energetici e della salvaguardia dell ambiente; 2. Rispetto delle normative di igiene e delle condizioni di abitabilità previste dal D.M. 18/12/1975 sugli edifici scolastici; 3. Rispetto della normativa sulla qualità e il benessere delle persone nei luoghi di lavoro. Criteri risparmio energetico In Italia, circa un terzo dei consumi energetici totali è dovuto al settore civile; di questi una buona percentuale, nonostante la mitezza del clima italiano, è dovuto al riscaldamento degli edifici. Questo è da attribuire principalmente alla scarsa qualità degli involucri che per circa i due terzi sono di costruzione anteriore alla legge 373/76 e non hanno subito interventi di riqualificazione energetica. Dal punto di vista normativo, già con la legge 10/91 il nostro Paese ha tentato di regolare i consumi energetici degli edifici introducendo concetti innovativi riferiti al sistema integrato edificio-impianto, anche se di fatto la mancanza di controlli e la mancata emanazione dei Decreti attuativi ne ha reso vana l'attuazione e l'efficacia sul miglioramento dell'efficienza energetica degli edifici. Il D.lgs 192/2005 in attuazione della Direttiva Europea 2002/91/CE, aggiornato dal D.lgs 311/2006 e dal recente DPR 59/09, ha finalmente individuato in maniera decisa la necessità di valutare i consumi energetici degli edifici introducendo precisi valori di riferimento per le prestazioni energetiche. Tali decreti impongono la necessità di adottare un processo progettuale integrato indispensabile per raggiungere un progetto di qualità. Si richiede inoltre al progettista una maggiore consapevolezza anche su tematiche fino ad oggi poco considerate, quali la riduzione del fabbisogno energetico per la climatizzazione estiva, per l'illuminazione degli ambienti e l'uso di energie rinnovabili per la produzione di acqua calda sanitaria ed energia per usi elettrici. Elevati livelli sia di qualità ambientale sia di qualità del manufatto architettonico, possono essere raggiunti solo attraverso un processo progettuale integrato, in cui le differenti figure professionali che lavorano sul progetto sono chiamate a definire tecniche e strumenti per raggiungere specifici obiettivi energetico ambientali dell'edificio valutandone al contempo le ricadute su altri obiettivi progettuali. In un tale contesto le scelte formali architettoniche e funzionali dell'edificio devono armonizzarsi con le necessità di contenimento dei consumi energetici che sono oggi prioritari insieme al soddisfacimento dei requisiti di comfort globale. Pertanto una progettazione volta al risparmio energetico deve saper controllare in maniera puntuale e precisa tre aspetti molto importanti: ambientale, tipologico e tecnico costruttivo. Ambientale: è necessario realizzare una progettazione attenta al clima del luogo, che tenga conto delle diverse condizioni stagionali di temperatura, umidità relativa, ventosità, irraggiamento solare e ombreggiamento. Tipologico: si devono opportunamente considerare le caratteristiche di forma dell'edificio, di orientamento, di distribuzione interna degli ambienti, della loro destinazione d'uso, della distribuzione e orientamento delle RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO 4
superfici trasparenti al fine di poter sfruttare gli apporti solari diretti nel periodo invernale e controllare l'irraggiamento nel periodo estivo oltre ad ottenere un adeguato livello di illuminazione naturale. Tecnico costruttivo: il comportamento energetico dell'edificio è influenzato pesantemente dal preciso controllo di parametri tecnico-costruttivi quali ad esempio l'isolamento termico efficace delle pareti opache, le prestazioni termiche elevate degli infissi, l'uso passivo dell'energia solare, l'utilizzo di tecnologie solari attive (pannelli solari) e utilizzo di tecnologie impiantistiche ad alto rendimento. ANALISI DIVERSE SOLUZIONI PROGETTUALI Quanto sopra esposto è stato messo in pratica nella progettazione integrata della ristrutturazione dell'edificio in oggetto, prendendo in considerazione il reale diagramma di utilizzo annuale della scuola e valutando che la stessa resta inutilizzata per tutto il periodo più caldo (Luglio e Agosto). Pertanto si è ritenuto opportuno prevedere il solo impianto di riscaldamento invernale abbinato all'impianto di ventilazione meccanica controllata. Con particolare riferimento al fatto che con il presente appalto si rifaranno integralmente i pavimenti dell edificio scolastico, si sono analizzate preliminarmente diverse soluzioni progettuali dell impianto di riscaldamento per l edificio in oggetto, riguardanti sia gli elementi di produzione dell energia termica, sia i sistemi di distribuzione del vettore termico in ambiente. In particolare si è soffermata l attenzione sui seguenti sistemi: - Impianto di riscaldamento tradizionale con caldaia e radiatori - Impianto a pannelli radianti a pavimento alimentato con pompa di calore geotermica a bassa entalpia - Impianto a pannelli radianti a pavimento alimentato con caldaia a bassa temperatura L impianto con caldaia tradizionale e radiatori in ambiente è apparso subito una soluzione proponibile considerati i suoi costi contenuti, ma una attenta valutazione della fisionomia del fabbricato e della sua ampia zona centrale a tutta altezza, con il limitato grado di benessere degli occupanti e della ridotta efficienza energetica globale dell'impianto ha portato a sconsigliarne l'applicazione. Un impianto con pompa di calore condensata ad acqua la quale poi a sua volta cede e preleva calore, a seconda delle stagioni, dal terreno circostante attraverso opportune sonde geotermiche, è sicuramente una soluzione energeticamente molto valida ma una analisi costi benefici sviluppata soprattutto in funzione delle potenze termiche in gioco, ha portato ad avere dei maggiori costi di investimento che si ammortizzavano in un tempo pari alla vita utile dell impianto. Pertanto anche questa soluzione è stata scartata. Si è dunque adottata la soluzione con produzione di acqua calda attraverso una caldaia a gasolio a bassa temperatura e pannelli radianti a pavimento in ambiente. Oggi, considerati i diagrammi temporali di utilizzo dell'edificio scolastico quale quello in esame, il riscaldamento a pavimento è sicuramente la soluzione tecnicamente più valida per il riscaldamento degli edifici rispetto alle altre soluzioni impiantistiche disponibili. Infatti negli impianti di riscaldamento a pavimento, la particolare collocazione dei pannelli radianti e la cessione di calore per irraggiamento genera una distribuzione delle temperature che si avvicina RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO 5
maggiormente, rispetto ad esempio ad impianti a radiatori o ventilconvettori, alla curva ideale di benessere termico, che implica una zona leggermente più calda a pavimento e una zona più fresca a soffitto. SCELTA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO Gli impianti a pannelli radianti, possedendo una grande superficie di scambio termico, sono impianti che funzionano con fluido termovettore a bassa temperatura (nel caso in questione 36 C). Questo fatto rende molto conveniente l uso di sorgenti di calore la cui resa aumenta al diminuire della temperatura dell'acqua di mandata richiesta, come per esempio la caldaia a bassa temperatura scelta per questa applicazione. Il gradiente termico che si viene a creare fa si che le dispersioni termiche siano minori rispetto ad un impianto di riscaldamento tradizionale (caldaia e radiatori); inoltre lo stesso grado di benessere delle persone ottenuto con un impianto tradizionale, può essere ottenuto con un impianto a pannelli con una temperatura dell'aria di un grado inferiore. Con gli impianti di riscaldamento a pavimento non esiste il rischio di formazione di zone umide a pavimento e quindi non si generano le condizioni che favoriscono la formazione di acari, batteri o muffe nelle pareti. Per i calcoli relativi al riscaldamento invernale si sono considerate le condizioni climatiche esterne di progetto nella stagione invernale riferendosi principalmente alla temperatura e umidità relativa dell aria. Condizioni esterne Stagione Temperatura Umidità Relativa Inverno 3 C 70% Condizioni ambientali interne Stagione Temperatura Umidità Relativa Inverno 20 C 50% Portate aria esterna Spogliatoi Aule e mensa/refettorio Servizi igienici 2,5 vol-ambiente/ora 2,5 vol-ambiente/ora 6-8 vol-ambiente/ora Dai calcoli di dimensionamento dell'impianto a pannelli radianti eseguiti e considerando i limiti imposti dalla velocità dell acqua, dalle perdite di carico nelle tubazioni e dal salto termico di ciascun circuito si è ottenuta un passo di distribuzione delle tubazioni pari a 25 cm in tutte le zone dell'edificio. RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO 6
DESCRIZIONE DELL IMPIANTO Si tratta di un impianto di riscaldamento che consiste in anelli chiusi di tubazione (generalmente in materiale plastico) entro cui circola l acqua calda prodotta dal generatore di calore; questi circuiti sono annegati nel massetto portante del pavimento dei locali da riscaldare e vengono alimentati da uno o più collettori di distribuzione. La posizione dei collettori è fondamentale per il buon funzionamento dell impianto e deve essere più centrale possibile rispetto alla planimetria degli ambienti. La posa della tubazione avviene dopo la stesura del pannello di appoggio, il quale deve avere caratteristiche termiche tali da garantire il rispetto delle esigenze di isolamento imposte dalla normativa sugli impianti a pavimento. Ciò si ottiene con elevato spessore se il pannello è costituito di un materiale dalle scarsa capacità isolanti; con spessore ridotto se il pannello è di elevata qualità. La normativa UNI EN 1264 parte 4 prevede: Gli spessori di tabella derivano dalla conducibilità termica dichiarata dal produttore secondo gli standards stabiliti dalle normative europee di riferimento. È chiaro, quindi, che al momento della stesura dell impianto a pavimento devono essere disponibili spessori che tengano conto di: - ingombro del pannello isolante secondo UNI EN 1264-4; - diametro della tubazione; - spessore del massetto; - spessore della pavimentazione. Tali spessori devono considerarsi al netto della posa delle tubazioni idrauliche e/o elettriche e, quindi, escludendo lo strato di livellamento che viene normalmente fatto per la copertura di queste tubazioni. Lo spessore del pannello può variare da un valore minimo di 19 mm ad un valore massimo di 80 mm a seconda della qualità del pannello isolante e della severità delle condizioni di temperatura sottostanti ai locali da riscaldare. La tubazione che poggia sul pannello isolante può avere diametri variabili. L impianto funziona con prestazioni migliori se il diametro è maggiore perché una sezione di passaggio maggiore per l acqua calda dell impianto comporta minore difficoltà per la stessa nel percorrere l impianto e, quindi, minore spesa energetica nel funzionamento della pompa e minore rischio di erosione meccanica della tubazione. Il massetto dovrà avere spessore minimo pari a 45 mm sopra la tubazione dell impianto o, comunque, sopra il punto più alto del sistema per garantire la resistenza meccanica necessaria per sopportare i pesi sovrastanti. È possibile ridurre tale spessore utilizzando massetti autolivellanti le cui prestazioni meccaniche siano garantite dai produttori. Infine, occorre considerare lo spessore della pavimentazione. Normalmente lo spessore è inferiore a 15 mm. La fattibilità dell impianto è quindi legata alla disponibilità dello spessore totale necessario: - 19-80 mm di pannello isolante a seconda della qualità dell isolante e delle condizioni sottostanti; - 18-20 mm per tubazione di veicolo dell acqua a bassa temperatura; - 45 mm sopra tubo per massetto di sostegno alla pavimentazione; RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO 7
- 15 mm di pavimentazione. La termoregolazione La regolazione dell'impianto radiante è del tipo climatica, ossia con adeguamento continuo alla situazione di temperatura esterna. La regolazione climatica è il sistema di regolazione più efficiente e consente il maggior risparmio energetico: la temperatura di mandata all impianto viene regolata in modo automatico in funzione della temperatura esterna, garantendo sempre le migliori prestazioni di comfort e di gestione. Per ottenere questi risultati si utilizza una centralina elettronica digitale alla quale sono collegate due sonde di temperatura (una di mandata all impianto e una esterna) ed un servomotore che aziona la valvola miscelatrice. La centralina elabora il segnale della sonda esterna e, in base al codice climatico più indicato per quel tipo di edificio, determina il valore ideale della temperatura di mandata, lo confronta con il valore reale misurato dalla sonda di mandata e, se necessario, agisce sulla valvola miscelatrice. È possibile impostare la centralina in modo da garantire la temperatura desiderata in un programma orario e settimanale. Al di fuori degli orari programmati la centralina consente di impostare un funzionamento a temperatura minima, che permette di ottimizzare il risparmio energetico. Alla centralina elettronica è collegata anche la valvola miscelatrice del circuito che alimenta l'asilo in maniera tale che anche questo venga regolato in funzione della temperatura esterna. Al fine di regolare la temperatura in ogni aula si è prevista l'installazione di termostati ambiente con relative testine elettrotermiche per quei locali. LAVORAZIONI PREVISTE Le lavorazioni previste in questa fase e suddivise per le diverse zone consistono quindi in: Impianto di riscaldamento (zona 1-2-3) All interno della Centrale termica esistente si prevede la sostituzione del generatore di calore con uno a bassa temperatura ed alto rendimento, qualora i suoi rendimenti attuali non fossero conformi con quanto previsto dal D.Lgs 195/2005 e 311/2006 e DPR 59/09. Si prevede ancora la realizzazione di nuova canna fumaria con relativo canale da fumo in acciaio inox coibentata, l installazione delle apparecchiature di sicurezza, protezione e controllo in accordo con le indicazioni ISPESL e della nuova Raccolta R edizione 2005, l installazione di sistema di regolazione climatica su tutti i circuiti in partenza dal generatore di calore in accordo con il DPR 59/09, l'installazione di nuove pompe di circolazione per circuito asilo e circuito scuola elementare ed infine la realizzazione dell impianto trattamento acqua di processo circuito di riscaldamento costituito da dosatore di polifosfati sempre in accordo con quanto stabilito dal DPR 59/09. Si prevede inoltre il rifacimento completo della rete di distribuzione del fluido vettore (acqua calda) passante, dove possibile all esterno dell edificio e poi in traccia a pavimento, realizzata con tubi in rame coibentati, completa di pompe di circolazione e valvole di bilanciamento idraulico. All interno degli ambienti, considerato RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO 8
il rifacimento integrale di tutti i pavimenti, si prevede un impianto a pannelli radianti a pavimento completo di sistema di regolazione a zone e collettori complanari a muro. E da prevedersi infine la completa rimozione dell impianto di riscaldamento esistente, sia all interno degli ambienti e dove necessario anche in centrale termica.il Sulla base delle priorità individuate nel progetto preliminare, e sottoposte all Amministrazione, in questo primo stralcio funzionale non viene previsto in questa fase l'impianto di ventilazione meccanica controllata per le aule In ogni caso la potenza del generatore tiene conto dei ricambi d'aria previsti all'interno delle aule dal DM 18/12/1975 e dalla Norma UNI 10339. Portate aria esterna (D.M. 18/12/1975 - UNI 10339) Spogliatoi Aule e mensa/refettorio Servizi igienici 2,5 vol-ambiente/ora 2,5 vol-ambiente/ora 6-8 vol-ambiente/ora RIFERIMENTI LEGISLATIVI - Legge 9 Gennaio 1991, n 10: Norme per l attuazione del piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia - D.Lgs 19 Agosto 2005 n 192 e D.Lgs 29 Dicembre 2006 n 311. Attuazione della Direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico in edilizia - DPR 2 Aprile 2009 n 59 Decreto di attuazione del D.Lgs 192/2005 - DPR 28 Agosto 1993, n 412: Regolamento recante norme per la progettazione, l installazione, l esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici al fine del contenimento del consumo di energia, in attuazione dell art.4, comma 4, della legge n 10/1991 - DPR 21 Dicembre 1999, n 551: Regolamento recante modifiche al DPR del 26/08/1993, n 412 in materia di progettazione, installazione, esercizio e manutenzione degli impianti termici degli edifici al fine di contenere i consumi di energia - Legge 5 Marzo 1990, n 46: Norme per la sicurezza degli impianti - DPR n 447 del 6/12/1991: Decreto di attuazione legge 46/90 - Decreto 22/01/2008 n 37 Regolamento recante il riordino delle disposizioni in materia di attività di installazione degli impianti all'interno degli edifici - Norma UNI 10379: Riscaldamento degli edifici Fabbisogno energetico convenzionale normalizzato Metodo di calcolo e verifica - Norma UNI EN 832: Prestazione termica degli edifici Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento Edifici residenziali. - Pr EN 13790 Prestazione termica degli edifici Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento. - Norma UNI 10348: Riscaldamento degli edifici Rendimenti dei sistemi di riscaldamento Metodo di calcolo. RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO 9
- Direttiva 96/92/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 19 dicembre 1996 concernente norme comuni per il mercato interno dell energia elettrica - Decreto Legislativo 16 Marzo 1999, n 79 Attuazione della Direttiva 96/92/CE concernente norme comuni per il mercato interno dell energia elettrica - Decreto 24 Aprile 2001: Ministero dell industria del commercio e dell artigianato Individuazione degli obiettivi quantitativi per l incremento dell efficienza energetica negli usi finali ai sensi dell art.9, comma 1 del Decreto legislativo 16/03/1999, n 79 - Decreto 24 Aprile 2001: Ministero dell industria del commercio e dell artigianato Individuazione degli obiettivi quantitativi nazionali di risparmio energetico e sviluppo delle fonti rinnovabili ai sensi dell art.16, comma 4 del Decreto legislativo 23/05/2000, n 164. - Decreto 21 dicembre 2001: Ministero dell ambiente e della tutela del territorio Programma per l incentivazione dei frigoriferi ad alta efficienza energetica e di attuazione delle analisi energetiche degli edifici - D.M. 1 Dicembre 1975 del Ministero del lavoro e della previdenza sociale di concerto con il ministero dell industria del commercio e dell artigianato: Norme sicurezza degli apparecchi contenenti liquidi caldi sotto pressione - Raccolta R: Specificazioni tecniche applicative del DM del 1/12/1975 Edizione 2005 - Norma UNI 10412: Impianti di riscaldamento ad acqua calda Prescrizioni di sicurezza - Norma EN 12828: Impianti di riscaldamento degli edifici Progetto degli impianti di riscaldamento ad acqua calda. - Norma EN 12831: Impianti di riscaldamento degli edifici Metodo di calcolo del carico termico di progetto. - Circolare n 73 del 1971: Norme di prevenzione incendi delle centrali termiche e serbatoi di gasolio, - DPR del 22/12/70 e norme UNI 9615 e 7129: evacuazione dei prodotti di combustione - Norma UNI 7172: trasmittanza dei componenti opachi - Norma UNI-CT 1065 per il trattamento delle acque - Norma UNI 10339 che stabilisce le condizioni di portata, purezza e filtrazione per gli impianti ventilazione meccanica controllata a servizio degli edifici civili - Norma UNI 9182 per l impianto di alimentazione e distribuzione dell acqua calda e fredda. RELAZIONE SPECIALISTICA IMPIANTO DI RISCALDAMENTO 1