COMUNE DI LIZZANO PROVINCIA DI TARANTO PROGETTO ESECUTIVO ADEGUAMENTO DELLA CENTRALE TERMICA E DELL'IMPIANTO DI RISCALDAMENTO DELL'ISTITUTO COMPRENSIVO "ALESSANDRO MANZONI" - PLESSO A. MANZONI RELAZIONE GENERALE E SPECIALISTICA DATA Settembre 2013 IL RESPONSABILE DEL PROCEDIMENTO Arch. Rosanna BORSCI IL TECNICO Ing. Carlo CALO'
via Roma, 238 Lizzano (TA) 1/12 RELAZIONE GENERALE E SPECIALISTICA Premessa Il presente progetto riguarda l adeguamento della centrale termica a servizio della scuola elementare Alessandro Manzoni sita in piazza Giacomo Matteotti a Lizzano (TA) e facente parte dell omonimo Istituto Comprensivo. L Amministrazione Comunale ha avviato da qualche tempo una serie di procedure finalizzate alla messa a norma degli edifici scolastici facenti capo all Istituto Comprensivo citato. In particolare ha affidato ad altro tecnico, un incarico di progettazione ai fini dell ottenimento del Certificato di Prevenzione Incendi (CPI) del quale alcune scuole non sono ancora dotate perché carenti in alcuni aspetti che, per mancanza di fondi, hanno impedito ad oggi il rilascio del CPI da parte dei Vigili del Fuoco. Fra i vari interventi quello che assume maggiore importanza, anche ai fini economici, è l adeguamento della centrale termica del plesso Manzoni. L edificio è sede di una scuola elementare ed ospita circa 300 persone fra alunni e personale scolastico. La scuola si sviluppa su tre piani, dei quali il piano rialzato è destinato agli uffici, all aula magna e a qualche laboratorio didattico; mentre gli altri due sono destinati quasi totalmente ad ospitare le varie classi. Scuola elementare Alessandro Manzoni
via Roma, 238 Lizzano (TA) 2/12 Trattandosi di una struttura risalente agli anni 30, tutti gli interventi finalizzati alla realizzazione degli impianti tecnologici sono stati effettuati in tempi successivi e i vani tecnici sono stati costruiti in adiacenza alla struttura originale dal lato di nord-ovest. In particolare l impianto termico è stato realizzato verso la fine degli anni 90 ed è costituito da una caldaia in ghisa Pensotti modello Gardena 250 avente potenzialità utile intorno ai 320 kw dotata di un bruciatore a gasolio marca Seveso Vani tecnici modello 2F33/R con potenza modulabile in un range tra 256 kw e 523 kw. Stato di fatto La foto sottostante mostra la centrale termica allo stato attuale. Locale caldaia
via Roma, 238 Lizzano (TA) 3/12 L attuale impianto termico è in funzione dal mese di novembre del 1998, come si evince dall etichetta di collaudo in pressione posta sulla caldaia. Nel corso di questi quindici anni, con il verificarsi di avarie all impianto e con il susseguirsi dei vari interventi di manutenzione effettuati da tecnici Collaudo caldaia avvicendatisi nel tempo, la centrale termica presenta delle carenze che rendono necessario un completo rinnovo della stessa. Le ragioni che rendono indifferibili tale intervento possono essere così riassunte: La caldaia si è lesionata sul pannello anteriore di collegamento con il bruciatore e da qualche tempo non riesce a soddisfare efficacemente le esigenze del plesso scolastico dovendo funzionare a regime ridotto. La foto seguente mostra lo stato della caldaia prima dell intervento di rifacimento del pannello anteriore. Caldaia con lesione al pannello anteriore
via Roma, 238 Lizzano (TA) 4/12 Non essendo possibile la sostituzione, data la mancanza di ricambi originali in quanto la caldaia è fuori produzione, l attuale manutentore ha risolto parzialmente il problema ricostruendo artigianalmente la parte usurata. Tale soluzione tuttavia non offre nessuna garanzia sulla tenuta in pressione, in quanto il tecnico non può certificare l intervento come a norma non avendo competenze sulla tenuta dei materiali utilizzati. Probabilmente la caldaia si è lesionata a causa di uno shock termico dovuto a differenze di temperatura tra il fluido di uscita e quello d entrata per mancato funzionamento della pompa anticondensa non rilevato per mancanza di una logica di controllo automatica. La centrale termica presenta sulle pareti una umidità diffusa a causa di infiltrazioni sul tetto del locale e alla condensa che si forma durante il funzionamento la quale, per la mancanza di uno scarico, si deposita sul pavimento e viene assorbita dalle pareti adiacenti. Umidità per infiltrazione e condensa Recentemente per cercare di rimediare almeno allo smaltimento della condensa, è stata installata una tubazione di scarico alla base della canna fumaria che sversa il liquido all esterno. Le norme prevedono che la condensa essendo acida (nelle caldaie a condensazione questo problema è molto importante) deve essere neutralizzata e successivamente convogliata nello scarico fognario.
via Roma, 238 Lizzano (TA) 5/12 Scarico condensa L impianto elettrico è carente ed ha subito diversi interventi successivi rispetto alla sua originaria configurazione. Carenze all impianto elettrico Il quadro mostra la mancanza di coperchi di protezione, una elettrovalvola di zona non risulta collegata, le lampade sono sporche di nerofumo e insufficienti per l illuminazione del locale in caso di interventi in condizioni di
via Roma, 238 Lizzano (TA) 6/12 scarsa illuminazione; non ci sono prese di servizio per manutenzione, non c è una presa SELV per il collegamento di lampade portatili, non c è una lampada di emergenza e mancano i sistemi di allarme. Il circuito idraulico è diviso in due zone alimentate da un unica pompa su uno stesso collettore (ne esiste una seconda ma ha funzione di riserva e/o di funzionamento alternato). La pompa si trova a monte delle elettrovalvole di zona ed una chiusura di entrambe senza lo spegnimento del circolatore potrebbe danneggiare quest ultimo. Circolatori ed elettrovalvole di zona Oltre a quelli elencati, esistono ulteriori elementi a favore di un intervento di rifacimento della centrale termica: Da qualche anno il Comune di Lizzano è completamente metanizzato, pertanto in caso di intervento importante è consigliabile passare ad un bruciatore di nuova generazione a basso inquinamento, alimentato a gas. In adiacenza ai vani tecnici della scuola esiste una presa gas installata allo scopo. Presa alimentazione gas metano
via Roma, 238 Lizzano (TA) 7/12 Anche se non risultano essersi mai verificate anomalie di funzionamento tuttavia, da calcoli fatti, sembrerebbe dimensionato al limite il vaso di espansione di 250 litri in dotazione all impianto e sarebbe opportuno sostituirlo con uno di capacità maggiore. Elenco degli interventi Per le ragioni sopra elencate risulta evidente la necessità di intervenire massicciamente sull impianto attuale con un rifacimento completo della centrale termica: La sostituzione della caldaia, prevede lo smontaggio ed il rifacimento di tutte le connessioni idrauliche in quanto risulta improbabile che la nuova abbia gli stessi attacchi. Il rifacimento dell impianto idraulico permette un agevole modifica al sistema di distribuzione dei fluidi con separazione delle zone e con l inserimento di valvole a tre vie che mettono in sicurezza i circolatori anche in caso di anomalie al sistema di controllo. Il problema dell umidità deve essere risolto risanando il tetto del vano tecnico e creando una vasca di raccolta con pompa di sollevamento e scarico verso la fogna dopo opportuna neutralizzazione acida. Data la metanizzazione del Comune di Lizzano, risulta opportuno passare ad una alimentazione a gas con bruciatore a basso inquinamento. L impianto elettrico deve essere rifatto integralmente. Allo stato attuale nessun tecnico può certificare gli impianti a norma ai sensi del D.M. 37/08 e di conseguenza risulta impossibile ottenere il Certificato di Prevenzione Incendi. In definitiva, la messa a norma della centrale termica richiede nell ordine complessivamente i seguenti interventi: Rimozione e smaltimento dell attuale caldaia a gasolio e del relativo bruciatore. Bonifica del serbatoio di gasolio. Rimozione della parte idraulica e delle pompe. Rimozione dell impianto elettrico.
via Roma, 238 Lizzano (TA) 8/12 Realizzazione di un apertura camino per l evacuazione del gas in caso di perdita accidentale. Manutenzione straordinaria delle superfici interne e tinteggiatura con materiali intumescenti. Realizzazione della linea gas secondo quanto indicato negli elaborati progettuali. Fornitura e posa in opera di una nuova caldaia alimentata con bruciatore a gas metano con potenza utile non inferiore a 350 kw. Sostituzione della canna fumaria. Connessione della caldaia all impianto termico con il sistema di pompe indicate in progetto. Coibentazione delle tubazioni. Installazione completa dell impiantistica idraulica, dei sistemi di controllo e del kit INAIL (ex ISPSEL). Realizzazione dell impianto elettrico e dei sistemi di sicurezza. Fornitura della cartellonistica di prevenzione incendi. Tutte le opere di assistenza muraria per la rifinitura del locale centrale termica. Dimensionamento dell impianto Caldaia e bruciatore Per il rifacimento della centrale termica, si è proceduto effettuando un analisi dell impianto e del fabbisogno dell edificio sulla base dell impianto termico esistente. Allo stato attuale le principali norme, leggi e decreti per la progettazione degli impianti termici fanno riferimento a: Legge 10/91 - Norme per l'attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso nazionale dell'energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia. D.P.R. 412/93 - Regolamento recante norme per la progettazione, l'installazione, l'esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia, in attuazione dell'art. 4, comma 4, della legge 9 gennaio 1991, n. 10
via Roma, 238 Lizzano (TA) 9/12 UNI 10351:1994 - Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità al vapore. UNI EN ISO 13790:2008 - Prestazione energetica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento. UNI/TS 11300-1:2008 - Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazione estiva ed invernale UNI/TS 11300-2:2008 - Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria UNI/TS 11300-4:2012 - Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria Dai calcoli effettuati sui tre piani dell edificio scolastico, si sono ottenuti i seguenti risultati: PIANO TERRA Volume netto m³ 4.038,84 Superficie lorda disperdente m² 2.093,23 Superficie netta calpestabile m² 897,52 Superficie lorda m² 1.065,33 Altezza netta media m 4,50 Capacità Termica kj/k 271.109,29 Carico termico (trasmissione + ventilazione + fattore di ripresa) - POTENZA kw 102,74 Fabbisogno Utile di Energia Termica per il Riscaldamento MJ 509.208,22 Fabbisogno di Energia Termica Utile per Riscaldamento kwh 141.446,73 PRIMO PIANO Volume netto m³ 4.054,59 Superficie lorda disperdente m² 1.038,58 Superficie netta calpestabile m² 901,02 Superficie lorda m² 1.065,33 Altezza netta media m 4,50 Capacità Termica kj/k 270.850,38 Carico termico (trasmissione + ventilazione + fattore di ripresa) - POTENZA kw 47,04 Fabbisogno Utile di Energia Termica per il Riscaldamento MJ 183.808,08 Fabbisogno di Energia Termica Utile per Riscaldamento kwh 51.057,80
via Roma, 238 Lizzano (TA) 10/12 SECONDO PIANO Volume netto m³ 3.745,04 Superficie lorda disperdente m² 2.086,82 Superficie netta calpestabile m² 902,42 Superficie lorda m² 1.065,33 Altezza netta media m 4,15 Capacità Termica kj/k 246.711,82 Carico termico (trasmissione + ventilazione + fattore di ripresa) - POTENZA kw 68,27 Fabbisogno Utile di Energia Termica per il Riscaldamento MJ 322.991,58 Fabbisogno di Energia Termica Utile per Riscaldamento kwh 89.719,88 TOTALE Volume netto m³ 11.838,47 Superficie lorda disperdente m² 5.218,63 Superficie netta calpestabile m² 2.700,96 Superficie lorda m² 3.195,99 Altezza netta media m 4,38 Capacità Termica kj/k 788.671,49 Carico termico (trasmissione + ventilazione + fattore di ripresa) - POTENZA kw 218,05 Fabbisogno Utile di Energia Termica per il Riscaldamento MJ 1.016.007,88 Fabbisogno di Energia Termica Utile per Riscaldamento kwh 282.224,41 Il carico termico risulta pari a circa 220 kw. Tenendo conto della presenza di infissi non a perfetta tenuta, ai fini della scelta della potenzialità della caldaia, si incrementa il valore così ottenuto di circa il 50% che porta così ad un valore prossimo ai 350 kw. Questo apparente sovradimensionamento in realtà permette alla caldaia di lavorare in sicurezza e grazie al bruciatore a potenza modulante si può generare la potenza termica desiderata. Vaso di espansione L impianto è suddiviso in due zone alimentate a collettore con una tubazione da 2. La prima zona riguarda il piano terra, mentre la seconda zona interessa entrambi il primo e secondo piano dell edificio. Tutti i radiatori sono a doppia colonna con un altezza media di 80 90 cm. La tabella seguente riassume la dotazione complessiva riguardo agli elementi radianti dell impianto:
via Roma, 238 Lizzano (TA) 11/12 CALCOLO ELEMENTI RADIATORI PIANO TERRA PIANO PRIMO PIANO SECONDO BAGNO NW 26 BAGNO NW 25 BAGNO NW 26 AULA MAGNA 90 AULA 39 AULA 48 LABORATORIO 45 AULA 39 AULA 48 UFFICIO DSGA 44 AULA 27 AULA 42 SEGRETERIA 44 AULA 26 AULA 40 UFFICIO DS 45 AULA 26 AULA 40 SCALA E 25 AULA 27 AULA 42 AULA 32 SCALA W 18 SCALA W 12 AULA 40 AULA 10 AULA 28 ARCHIVIO 16 AULA 10 AULA 32 BAGNO NE 32 AULA 24 AULA 28 CORRIDOIO W 35 AULA 20 BAGNO NE 39 CORRDOIO E 37 BAGNO NE 31 CORRIDOIO W 53 CORRIDOIO S 117 CORRIDOIO W 41 CORRDOIO E 53 CORRDOIO E 39 CORRIDOIO S 81 CORRIDOIO S 57 TOTALE 628 TOTALE 459 TOTALE 612 NUMERO ELEMENTI COMPLESSIVO 1699 CAPACITÀ UNITARIA (litri) 1,7 TOTALE COMPLESSIVO (litri) 2.888 Per quanto riguarda le tubazioni di mandata e ritorno si ha: Lunghezza metri TUBAZIONI MANDATA E RITORNO Diametro mm Volume unitario mm 2 Volume totale litri ZONA 1 400 54 2290 916 ZONA 2 410 54 2290 939 TOTALE 1.855 In definitiva nelle tubazioni di mandata e ritorno e nei radiatori si ha una quantità di acqua pari a circa 4.743 litri. Avendo trascurato nel calcolo l acqua contenuta nella caldaia e nei tubi di collegamento ai radiatori, possiamo ragionevolmente incrementare il valore trovato di un 20% ottenendo in definitiva il valore di calcolo del vaso di espansione che risulta essere di 5.700 litri. Per il calcolo del vaso di espansione si usa la formula seguente: V vaso 0,035V 1 P / P c totale f
via Roma, 238 Lizzano (TA) 12/12 Dove P c rappresenta la pressione assoluta di carica del vaso, circa 2,5 bar e P f la pressione assoluta massima di esercizio riferita al vaso assunta intorno a 4,3 bar, si ottiene allora: V vaso 0,0355.700 476 litri 1 2,5/4,3 Si ipotizza una installazione di due vasi di espansione da 250 300 litri. Pompe di ricircolo Le pompe di ricircolo saranno di tipo gemellare monoblocco e devono garantire una portata media di circa 13 mc/h con una prevalenza non inferiore a 1,3 bar. Impianto elettrico L impianto elettrico dovrà essere di tipo a vista in esecuzione stagna con grado di protezione IP55. Esso dovrà contenere gli elementi presenti sugli elaborati grafici allegati QUADRO ELETTRICO CENTRALE TERMICA LINEA I N (A) I CC (ka) I N (ma) TIPO Interruttore Generale 63 Tetrapolare Alimentazione caldaia 16 4,5 30 Tetrapolare Circolatore 1 16 4,5 30 Tripolare Circolatore 2 16 4,5 30 Tripolare Pompa di sollevamento 16 4,5 30 Bipolare Pompa anticondensa 16 4,5 30 Tripolare Linea luci 10 4,5 30 Bipolare Linea prese 16 4,5 30 Bipolare Il Tecnico (ing. Carlo Calò)