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Impianti di Climatizzazione - versione aprile 2013 (M.Pancani).

1. di a Figura 94 Prospetto della nuova palestra dell istituto Chini di Borgo S Lorenzo Per un tale utenza in base alla normativa UNI 10339 richiesto il rinnovo dell aria sia nella zona del campo di gioco sia per la zona spettatori Gli spogliatoi hanno necessit di sola estrazione La quantit di aria esterna necessaria dovr poi essere trattata da una opportuna u t a e distribuita in ambiente con un rete di canalizzazioni e terminali Iniziamo considerando la zona del campo di gioco i dati di progetto da utilizzare per il calcolo della quantit di aria di rinnovo secondo la citata norma sono riportati nella seguente tabella Tabella 18 Dati per il calcolo dell aria di rinnovo per il campo da gioco Numero di persone n 40 Volume netto del locale V 7 680 m3 Rapporto Vi ni 7 680 40 192 m3 persona Con l utilizzo dei valori sopra riportati e in base alla citata normativa prospetto III riferito alle palestre si ha una portata di aria esterna per persona nella zona campo di gioco pari a Qop1 0 0165 m3 s Da cui la portata totale di aria esterna per la zona campo di gioco risulta Qp1 Qop1 M1 0 0165 40 2 376 m3 h 137 Si consideri adesso la zona spettatori I dati di progetto da utilizzare per il calcolo della quantita di aria di rinnovo secondo la citata norma sono riportati nella seguente tabella Tabella 19 Dati per il calcolo dell aria di rinnovo per la zona spe
2. iS RUE e TG Dc 2 10 45 20 25 30 8 35 Figura 6 Riscaldamento latente dal punto B al punto C Per l esempio 2 numericamente si ha Qi 10 kg a s 21 2 a 15 8 kcal kg a s 54 kcal CALORE TOTALE La somma del calore latente e di quello sensibile rappresenta il calore totale che resta sempre l effettiva quantit di energia in questo caso energia termica scambiata nella trasformazione Anch esso come i suoi componenti pu essere valutato come differenza di entalpia Riprendendo gli esempi 1 e 2 si ottiene 19 DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar RIP we e ue RIO Se GE OS MUCO s Figura 7 Riscaldamento sensibile latente dal punto A al punto C Qtot 10 kg as 21 2 9 7 kcal kgas 115 kcal 1 6 Potenza termica Per potenza si intende il rapporto tra un lavoro o uno scambio di energia e il tempo in cui questo avvenuto Nel caso della termotecnica la potenza termica rappresenta il rapporto tra la quantit di calore scambiato e il tempo in cui avvenuto tale scambio L unit di misura della potenza nel Sistema Internazionale il Joule al secondo cio il watt W Altre unit di misura sono le kilocalorie
3. scendere 100 soffitto soffitto In riscaldamento In raffreddamento Figura 74 Getto senza effetto Coanda sinistra e con effetto Coanda a destra I criteri per un corretto dimensionamento di una bocchetta indicano una massima distanza di installazione di 30 centimetri dal soffitto e una velocit effettiva del lancio maggiore di 2 m s Con velocit minori e AT negativi aria in mandata pi fredda di quella ambiente dove essa viene immessa prove di laboratorio hanno mostrato il distacco prematuro dei filetti fluidi dell aria e quindi cadute del lancio 101 DIFFUSORI PER LUNGHE GITTATE UGELLI Sodo detti anche ugelli e rappresentano la soluzione di riserva quando in ambienti di gradi dimensioni quali cinema teatri palazzetti dello sport o centri congressuali il lancio da parete con bocchette ma anche dall alto oppure dal basso con diffusori non consentito a causa di vincoli architettonici o impiantistici Figura 75 Diffusore a ugello Generalmente questi diffusori devono essere predisposti sia per riscaldamento che per condizionamento una pia illusione credere che questo tipo di diffusore possa essere utilmente previsto per entrambi i funzionamenti riscaldamento e raffreddamento senza un opportuna motorizzazione che vari la sua inclinazione di lancio Con la motorizzazione inoltre possibile ottenere e un riscaldamento veloce dell ambiente prima dell affluire d
4. 13 Ti faccio notare che se lo stesso circuito dovr essere percorso da acqua calda nella stagione invernale il calcolo fatto per il caso estivo risulter automaticamente accettabile visto che l acqua calda subisce minori perdite di carico rispetto all acqua refrigerata L acqua calda infatti ha minore densit 128 Dalla tabella si ottiene e Diametro nominale tubo D 2 1 2 e Perdita di carico distribuita al metro r 26 mm c a e Velocit dell acqua 1 20 m s La perdita di carico continua per l intero circuito data da Ap r L 26 mm c a 60 m 1 560 mm C A 15 6 kPa CALCOLO DELLE PERDITE DI CARICO CONCENTRATE Le perdite di carico concentrate dipendono dalla particolare accidentalit che l acqua incontra lungo il suo percorso curva derivazione variazione di diametro valvola batteria del ventilconvettore scambiatore a piastre Anche per le perdite concentrate si dispone di tabelle di calcolo come ad esempio le due tabelle seguenti la prima fornisce il valore del coefficiente di perdita concentrata k relativo al tipo di accidentalit la seconda invece fornisce il valore della perdita concentrata in mm C A a partire dalla somma dei valori di k trovati per tutte le accidentalit presenti oltre che in funzione della velocit dell acqua quest ultima ottenuta dalla tabella relativa alle perdite distribuite gia usata in precedenza per determinare il diametro del tubo Tabella 14 Val
5. 3 000 m h 1 2 kg m 15 8 9 6 kcal kg 22 320 kcal h S T Per passare al Sistema Internazionale basta fare P kW P kcal h 860 25 9 kw Osserva che la leggera ma ininfluente ai fini pratici differenza dal valore trovato con la formula M c AT potrebbe dipendere da piccole imprecisioni nell individuazione dei valori delle entalpie sul diagramma Ricorda infine questa verit assoluta nell impiantistica la potenza rappresenta un costo d impianto l energia invece rappresenta un costo d esercizio 21 CAPITOLO 2 SISTEMI ENERGETICI IMPIANTI TECNICI E IMPIANTI MECCANICI 2 1 Impianti meccanici Finalmente si incomincia a fare un po sul serio Ti parler infatti degli impianti meccanici moderna accezione con cui si intendono gli impianti idro termo sanitari ovvero quella macro categoria che comprende gli impianti di climatizzazione gli impianti sanitari e gli impianti antincendio Tutta roba costruita dagli idraulici o come si dice spesso dai trombai Inquadriamoli un po alla volta Gli impianti di climatizzazione sono quelli che comprendono a loro volta gli impianti di riscaldamento quelli di condizionamento e quelli di ventilazione Di questa categoria impiantistica potrai sentirne parlare anche con l acronimo HVAC Heating Ventilation Air Conditioning ma non ti preoccupare si parla sempre della stessa cosa A cosa servono gli impianti di climatizzazione Il loro inserimento ha lo scopo di
6. Energy Efficiency Ratio quella in raffreddamento A livello analitico il rendimento di una macchina frigorifera dato dal rapporto dal calore estratto dall ambiente Qi per i frigoriferi oppure immesso in ambiente Q per le pompe di calore diviso il lavoro elettrico Le cio l energia elettrica utilizzata per far funzionare la macchina stessa Qi Ache macchina frigorifera EER pompa di calore Un valore del C 0 P pari a 3 significa che per 1 kWh di energia elettrica consumato la pompa di calore render 3 kWh d energia termica all ambiente da riscaldare pozzo caldo di cui uno di questi fornito dall energia elettrica utilizzata mentre gli altri due prelevati dall ambiente esterno sorgente fredda Il C 0 P di una pompa di calore dipende da diversi fattori quali la tipologia di macchina utilizzata dalle condizioni climatiche del luogo di installazione dalle modalit di funzionamento dell impianto Il C O P risulta in ogni caso tanto maggiore quanto pi piccola la differenza di temperatura tra la sorgente fredda Tj e il pozzo caldo Ts Ricorda infatti che i rendimenti massimi teorici delle macchie frigorifere valgono rispettivamente macchina frigorifera pompa di calore 47 I C 0 P che vengono riportati nei dati tecnici delle pompe di calore fanno riferimento all energia elettrica assorbita e in genere includono il consumo dei ventilatori se presenti e l energia elettrica necessa
7. FACOLTA D ARCHITETTURA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE MASSIMILIANO PANCANI WN SEE ltl NE slo A Uf CORSO DI FISICA TECNICA AMBIENTALE E IMPIANTI PROF FABIO SCIURPI E PROF SIMONE SECCHI A A 2012 2013 versione Aprile 2013 Sommario INTRODUZIONE e I 5 CAPITOLO 1 FONDAMENTALI GRANDEZZE DI INTERESSE IN TERMOTECNICA ssccsccsccsscsscscees 9 1 1 Grandezze di misura nel Sistema Internazionale iii 9 OA PRE RE E 11 Dg BI RE OE 13 LEPICSIO aiar ara at 14 ERIC 14 PERI i ni 20 CAPITOLO 2 SISTEMI ENERGETICI IMPIANTI TECNICI E IMPIANTI MECCANICL sccsccsccsscsscsceees 23 ZLI aaacasa 23 RA 400000646 CE acest suneciacienneaabianoeannvsspcadt tudes atten E OAE S 24 205 25 CAPITOLO 3 IMPIANTI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO ccscsscsscsccscsscsceccsccscsscscesens 31 3 1 Componenti per la produzione di calore iii 31 eN EE E e E a e E E PE E E E E E O EE nei 31 3 1 2 Macchine Trie orite acanto 40 3 2 Component DEF 1G GISCHOU ZIONS rareori rii oa riea N AENEAN TOER OTTONE 51 3 2 1 Bilanciamento idraulico 52 2 FUGA US Cll CACO eri a 52 3 2 3 Tipologie di distribUZIONE ssni ka nasu niri iae antenn EErEE nET aaa 59 re TUDI ONPE S a A EEA 62 3 3 Componenti per l emMISSIONE iii 67 3 3 RIO 67 3 3 2 Ventilconvettori i 70 ASPRI 74 FIAT
8. Per ci che riguarda la distribuzione dell aria pratica comune suddividere l argomento in tre tipologie distinte distribuzione da parete da soffitto e da pavimento 4 3 2 Diffusione da parete BOCCHETTE Regina incontrastata di questa categoria senz altro la bocchetta storicamente il primo apparecchio usato per la diffusione dell aria x _ x Figura 73 Bocchetta ad alette orizzontali questo un apparecchio che per funzionare in modo opportuno ha bisogno di sfruttare il cos detto effetto Coanda ovvero quello per cui un getto di fluido tende a essere attirato da una superfice solida Venne scoperto quasi per caso cento anni or sono da un ingegnere rumeno che stava costruendo un aeroplano davvero innovativo per l epoca Henri Coand era il suo nome Questo aereo al posto dell elica aveva un compressore conico Questo aereo avrebbe pure volato ma le fiamme degli scarichi del motore rischiavano di bruciare tutto perche lambivano la fusoliera invece di sfuggire all esterno L effetto Coanda il motivo che induce a posizionare le bocchette nelle immediate vicinanze di un soffitto o di un controsoffitto Un installazione diversa diversa dal soffitto provoca un andamento completamente diverso del lancio e cio una sua rapida risalita con aria calda o una sua rapida discesa con aria fredda ricorda infatti che l aria calda tende a salire mentre quella fredda tende a
9. aria quasi satura di umidit dai un occhiatina al diagramma psicrometrico se non ci credi ma in valore assoluto il contenuto d acqua molto bassa quindi spesso c bisogno di integrarla Al contrario invece in estate di umidit nell aria c ne fin troppa in questa stagione necessario quindi deumidificare e non il contrario 93 Le sezioni di umidificazione pi utilizzate sono sostanzialmente di due tipi ad acqua e a vapore Nel primo caso dell acqua viene spruzzata su un cos detto pacco evaporante L aria aspirata dal ventilatore passa attraverso questo pacco e in questo transito si porta via un po di acqua ovvero aumenta il suo contenuto igrometrico Con questo tipo di umidificazione l acqua a regime si porta alla temperatura di bulbo umido dell aria in ingresso e l umidificazione avviene a bulbo umido costante quasi isoentalpicamente Ci equivale anche a un raffreddamento adiabatico dell aria stessa e ci diciamolo un piccolo difettuccio Non vedi il difetto Il difetto che l aria che magari aveva una temperatura perfetta per essere immessa in ambiente deve essere nuovamente riscaldata E riscaldare l aria comporta una spesa energetica e dunque anche economica Nella realt pratica comunque con l umidificazione adiabatica non si arriva alla saturazione dell aria visto che l umidificatore ha un efficienza minore del 100 l efficienza dell umidificatore il rappor
10. essere espresso come variazione di entalpia Ah L espressione generale dello scambio termico in termini di variazione di entalpia la seguente Q m Ah 3 Utilizzando questa espressione si puo calcolare il calore scambiato sensibile o latente direttamente leggendo le entalpie sul diagramma psicrometrico Ad esempio calcoliamo il calore sensibile dell esempio 1 e il calore latente dell esempio 2 usando l espressione di cui sopra DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar i PE EY mtean ho Figura 5 Riscaldamento sensibile dal punto A al punto B Per l esempio 1 numericamente si ha Qs 10 kg a s 15 8 9 6 kcal kg a s 62 kcal 18 Dal calcolo si era ottenuto 61 25 kcal La differenza dovuta all imprecisione nel determinare le entalpie sul diagramma si tratta tuttavia di una differenza che non produce nessun effetto pratico D ra DIAGRAMMA PSICROMETRICO eee ar DIAGRAMA PSICROMETRICO PRI APSA DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar e porre ER TSE AAA SR d fl Lo SO a A ue AF EA ae gL SSA PELI
11. succede poi Succede che ci si dimentica che la caldaia si potrebbe rompere o il bollitore 39 sfondare E come si fa a tirar fuori delle bestie del genere da porte di 80 cm Te lo dico io non si fa Realizzare un locale tecnico rispettoso delle regole ma anche confortevole da un punto di vista manutentivo senz altro un punto importante per ritenere una progettazione ben fatta 3 1 2 Macchine frigorifere GENERALIT Nell ambito degli impianti meccanici quando si parla di macchine frigorifere ci si riferisce sostanzialmente ai refrigeratori di aria o d acqua chiller in inglese e alle pompe di calore heat pump Anche se le prime producono solo energia frigorifera e le seconde anche energia termica il loro funzionamento sostanzialmente equivalente ed per questo che pi avanti ti parler pi che altro di pompe di calore sotto intendendo per anche i refrigeratori Le pompe di calore sono macchine in grado di trasferire energia termica da un corpo a temperatura pi bassa a un corpo a temperatura pi alta Il processo che avviene in una pompa di calore quindi inverso rispetto a quello che avviene spontaneamente in natura ed reso possibile grazie all utilizzo di energia elettrica che permette di pompare il calore 40 Concettualmente infatti la pompa di calore puo essere paragonata a una pompa idraulica posta tra due bacini a quote diverse collegati tra loro l acqua scorre naturalmente dal b
12. GG 17 G portata d aria M ore annue di funzionamento m h Da 1 400 a 2 100 GG oltre i 2 100 GG 2 000 4 000 2 700 5 000 2 000 1 200 10 000 1 600 1 000 30 000 1 200 800 60 000 1 000 700 La verifica risulta semplice calcolata in base alle normative vigenti la quantit di aria di rinnovo necessaria all ambiente in questione si stabilisce quante ore l impianto di ricambio dovr funzionare Se in base alla portata d aria le ore di funzionamento dell impianto di ricambio risultano superiori al valore limite corrispondente indicato in tabella allora obbligatorio l utilizzo di un sistema di recupero del calore Si procede per interpolazione lineare Si indica con xa e con xp i valori di portata di immissione inferiore e superiore alla portata effettiva di mandata Poich tale portata risulta pari a G Gm 4 000 m3 h si ha che i valori estremi da considerare sono xa 2 000 m3 h xp 5 000 m3 h Si indica invece con ya e con yp il numero minimo di ore di funzionamento in relazione ai gradi giorno della zona in oggetto Avendo precedentemente determinato che le ore di funzionamento in un anno della palestra in questione siano pari a M 2 600 ore e tenuto conto che gradi giorno GG per Borgo San Lorenzo sono 2122 Sia ha dunque Va 2 700 ore e yp 1 200 ore Per interpolazione lineare si ricava il numero di ore oltre il quale obbligatorio un recuperatore di calore 17 Per gradi giorno di una localit s intende la somma est
13. H20 tutti allo stato gassoso tranne quest ultima che pu trovarsi anche allo stato liquido condensa Quando l acqua prodotta allo stato di vapore si parla di potere calorifico inferiore del combustibile p c i viceversa se l acqua viene fatta condensare essa restituisce il suo calore latente di condensazione pari a circa 2 500 kJ kg di condensa Questo calore si somma al potere calorifico inferiore dando luogo al potere calorifico superiore del combustibile p c s Per esempio il metano ha un p c i di 35 800 kJ Nm e un p c s di 39 700 kJ Nm3 RENDIMENTO Altro dato molto importante per definire qualsiasi tipo di caldaia il rendimento parametro direttamente collegato al concetto di perdita Nel caso di una caldaia mediante il combustibile si introduce in essa una quantit di energia pari al potere calorifico superiore del combustibile stesso moltiplicato per la quantit immessa Il calore prodotto dalla combustione per non viene utilizzato tutto per riscaldare l acqua poich i prodotti della combustione prima definiti e comunemente chiamati anche fumi vengono scaricati al camino a una temperatura superiore rispetto a quella che avevano quando sotto forma di miscela combustibile aria erano stati inizialmente introdotti in caldaia Durante la combustione per il calore prodotto riscalda anche in maniera indesiderata anche i prodotti della combustione i quali espulsi all esterno trascinano
14. L illuminazione degli ambienti mediante lampade costituisce una fonte interna di carico termico Esso dipende esclusivamente dalla potenza delle apparecchiature di illuminazione installate e viene calcolato per le lampade a incandescenza moltiplicando la potenza in watt delle lampade stesse per il coefficiente 0 86 costituente l equivalente termico del watt il caso di ricordare che se il carico di illuminazione assume per certe applicazioni un importanza trascurabile impianti residenziali per certi impianti commerciali esso deve essere accuratamente determinato Mi riferisco soprattutto a negozi di un certo prestigio e a grandi magazzini dove particolari esigenze architettoniche e commerciali impongono l uso di faretti a incandescenza che se da un lato creano effetti luminosi piacevoli dall altro costituiscono una considerevole fonte di calore 5 3 Scelta e schematizzazione della soluzione impiantistica La soluzione impiantistica molto spesso condizionata dall architettura dell edificio oltre a vincoli di vario tipo che in un modo o nell altro rendono la scelta tecnica molto impegnativa forse la fase pi delicata e impegnativa di tutto liter progettuale Contrariamente al calcolo dei carichi termici che viene effettuato con metodi matematici e spesso con l ausilio di programmi di calcolo appositamente predisposti nella scelta dell impianto il progettista ci deve metter parecchio del suo e quando dico del suo intend
15. Tubo in acciaio preisolato I collegamenti fra tubo e tubo si possono realizzare con manicotti con flange oppure a mezzo di saldature Per il normale uso idrotermosanitario questi tubi sono forniti dopo prova di tenuta idraulica eseguita a freddo con pressioni variabili tra 40 e 70 atmosfere Invece per applicazioni con temperature inferiori a 10 C o superiori a 110 C consigliabile utilizzare tubi in acciaio speciale I tubi in acciaio normale risultano infatti molto fragili a temperature basse e poco resistenti a temperature elevate Secondo i procedimenti attuali di fabbricazione i tubi in acciaio si possono suddividere in tre categorie tubi senza saldatura tubi saldati elettricamente tubi saldati Fretz Moon I tubi in acciaio senza saldatura i pi utilizzati sono prodotti da barre che vengono riscaldate in forno forate estruse laminate tagliate e rifinite fino a raggiungere la configurazione voluta 62 I primi tubi in acciaio senza saldatura furono relizzati nel 1885 dai fratelli Mannesmann mediante uno speciale laminatoio perforatore ad asse obliquo Per questo motivo anche se attualmente vengono prodotti con tecniche diverse tutti i tubi in acciaio senza saldatura sono genericamente chiamati tubi Mannesmann Tabella 8 Caratteristiche dei tubi in acciaio Diametro Diametro Diametro Contenuto Peso del tubo in Peso del tubo in nominale esterno interno d acqua ferro nero ferro zincato Pollici mm mm l m kg m kg
16. ben inferiore quindi ai 140 160 C dei generatori ad alto rendimento e ai 200 250 C dei generatori di tipo tradizionale Nelle brochure tecniche dei differenti produttori di caldaie a condensazione ti potr capitare di leggere che esse raggiungono rendimenti superiori al 100 cio valori fisicamente impossibili vedi la figura seguente Non ti preoccupare nessuno dei tipografi N N che ha stampato le brochure si sbagliato solo che conseguono da un calcolo del 34 rendimento volutamente sbagliato Esso infatti riferito al potere calorifico inferiore del combustibile utilizzato anzich al suo potere calorifico superiore come invece si dovrebbe fare per ottenere dei valori omogenei e quindi confrontabili con i rendimenti delle caldaie tradizionali Tabella 5 Contenuto energetico di alcuni combustibili Rapporto Differenza p C l p C S p c S p C i p c S p C 1 kcal m3 kcal m3 kcal m3 Metano 8 600 9 550 1 11 11 950 Propano 22 190 24 100 1 09 9 1 910 Butano 29 550 31 990 1 08 8 2 440 Gasolio 10 100 10 600 1 06 6 500 Condensa teorica kg m5 1 63 3 37 4 29 0 88 in commercio si trova GPL miscela di Propano e Butano in percentuale 30 e 70 per il gasolio in kcal kg Se si considera per esempio il metano e si esegue un analisi energetica dei rendimenti tra una caldaia tradizionale e una a condensazione si ottiene quanto segue 10 di calore disperso attraverso
17. con s una certa quantit di energia da considerarsi persa in quanto non utilizzata ai fini del riscaldamento dell acqua Per sincerarsi di ci basti pensare che anche una piccola caldaia a gas tradizionale sebbene ad alto rendimento scarica i fumi a una temperatura di circa 140 C 150 C mentre una moderna caldaia a gas del tipo a condensazione rilascia gli stessi a una temperatura compresa fra i 40 C e gli 80 C Si pu dimostrare che nel primo caso le perdite al camino possono arrivare anche all 8 rispetto al p c i del combustibile mentre nel secondo caso le perdite sono circa del 5 calcolate sul p c s Altra fonte di perdita data dal corpo caldaia e la mantellatura cio il suo involucro esterno il quale essendo il pi delle volte a una temperatura di circa 70 C 80 C consente la fuoriuscita di circa l 1 2 del calore sviluppato nella combustione Possiamo a questo punto definire il rendimento di caldaia dopo aver ricordato alcune definizioni 33 e Energia immessa in caldaia potere calorifico del combustibile moltiplicato per la quantita di combustibile immesso e Energia perduta somma di tutte le energie disperse al camino attraverso il corpo caldaia e la mantellatura e Energia utile Energia trasmessa all acqua Energia immessa Energia perduta Il rendimento il rapporto tra l energia utilizzata energia utile e l energia immessa nella macchina Si ha quindi Energia utilizzata Ene
18. dimensionamento rognoso Bene allora ogni tanto fagli vendere qualcosa perch se dopo dieci volte che ha lavorato per te con te non si guadagnato nemmeno una cena all udicesima volta che lo chiami non ti risponder neanche 5 4 1 Come si dimensiona una rete idraulica Le grandezze fondamentali per il progetto delle reti idrauliche sono la portata e la prevalenza 120 La portata la quantit d acqua che attraversa i vari rami della rete nell unita di tempo e si misura in litri al secondo l s cos come indicato dal Sistema Internazionale oppure per comodit in litri l ora l h La prevalenza invece la pressione dell acqua nella sezione considerata del circuito La prevalenza si misura in chilopascal kPa cos come indicato dal S I oppure per comodit in metri di colonna d acqua m c a La prevalenza fornita all acqua dalla elettropompe componenti la cui funzione negli impianti di climatizzazione e riscaldamento quella di far circolare l acqua all interno del circuito vincendo le perdite di carico incontrate Le elettropompe sono macchine che utilizzano l energia meccanica fornita da un motore elettrico per sollevare un liquido oppure per farlo circolare in una tubazione Esistono vari tipi di pompe ma nel campo della climatizzazione si usano solo le pompe centrifughe L impiego di altri tipi di pompe limitato ad applicazioni del tutto particolari e secondarie Le parti pr
19. 10 M Hin 5 50 m Hin 5 90 m Hin 6 40 m min min Interasse tubi 150 mm Hin 3 60 m Hin 4 10 m Hnn 4 50 m Hin 4 90 m Hin 5 30 M Hin 5 70 M Hin 6 20 m Un altra condizione che consente un uniforme distribuzione del calore indica nel rapporto altezza di installazione H e distanza di installazione tra le termo strisce I il parametro da valutare la distanza I deve sempre essere inferiore all altezza H Figura 52 Rapporto tra la distanza di installazione e l altezza di installazione Infine se il locale di installazione avesse dei lucernari quasi sempre presenti in ambienti industriali sempre opportuno non oscurarli con le termostrisce A tal proposito infatti vengono spesso posate in opera con l asse longitudinale parallelo agli stessi lucernari o alle vetrate degli sheds magari vicini a essi ma senza mai coprirli 82 3 3 5 Aerotermi Gli aerotermi sono componenti utilizzati prevalentemente per il riscaldamento di ambienti dotati di volumetrie importanti tipicamente palestre industrie officine Diffondono il calore mediante meccanismi di convezione forzata come i ventilconvettori sono dotati di una batteria alettata di scambio termico in cui scorre acqua molto calda e da un potente ventilatore che ha facolta di prelevare aria dall ambiente da servire farla passare dalla batteria e una volta riscaldata rimetterla nel locale Data la loro filosofia costruttiva consentono di concentrare in una s
20. 19 1 70 66 3 3 Componenti per l emissione I corpi scaldanti hanno la funzione di immettere nell ambiente da riscaldare l energia termica o frigorifera proveniente dalla rete di distribuzione e prodotta nelle centrali tecnologiche termiche o frigorifere I modi in cui l energia viene trasferita all ambiente sono sostanzialmente la convenzione e in parte per irraggiamento 3 3 1 Radiatori I radiatori sono corpi scaldanti che cedono calore per convenzione naturale e irraggiamento Il loro elemento costitutivo principale il cos detto elemento La Figura 36 Disegno tecnico di un elemento di radiatore Ogni elemento pu avere pi colonne cio essere costituito da pi tubi verticali a cui corrisponde una maggiore potenza e quindi una maggiore potenza cedibile all ambiente Nelle immagini seguenti puoi osservare radiatori con elementi costituiti da pi colonne a A VT TE Matt M Figura 37 Radiatori con elementi a pi colonne 67 Indipendente dalla tipologia ne consigliabile l installazione sotto finestra o lungo le pareti esterne perch cos si possono contrastare meglio le correnti di aria fredda che si formano in corrispondenza di tali superfici si migliorano le condizioni di benessere fisiologico limitando l irraggiamento del corpo umano verso le zone fredde e si riduce nell interno del corpo scaldante l eventuale formazione di condensa superficiale interna Anche il materiale d
21. Perdite di carico acqua kPa E 1 9 4 8 11 0 9 5 m h max 180 240 350 Portata d aria m h med 120 160 270 m h min 80 110 190 n 1 1 2 dB A max 39 5 Pressione sonora dB A med 28 5 34 5 dB A min 25 5 26 5 dB A max E 48 0 Potenza sonora dB A med E 43 0 dB A min E 34 0 Contenuto acqua 0 5 Potenza max motore W E 32 Corrente max assorbita A 0 15 Attacchi batteria 1727 Numero di ventilatori Dati dimensionali mm Mod Omnia Altezza Larghezza Profondit Altezza Peso 5 4 4 Come si dimensiona una centrale di trattamento aria Il dimensionamento di una centrale di trattamento prevede pi aspetti Infatti una volta stabilito lo scopo della centrale solo ricambio d aria oppure ricambio e climatizzazione ambientale necessario determinare la quantit di aria che essa dovr elaborare spesso in gergo si dice cos e i trattamenti che questa stessa aria dovr subire filtrazione riscaldamento raffreddamento umidificazione Qualche esempio potr chiarire 136 DETERMINAZIONE DELLA PORTATA D ARIA Immagina di dover valutare l impianto di ricambio d aria della palestra scolastica illustrata in figura seguente e sita a Borgo S Lorenzo FI PROSPETTO SEZ EST H jj OT TITTI a HR AR Ha Hill
22. a dieci metri dalla caldaia sar servito da un circuito idraulico che pi o meno sar lungo 20 metri 10 m dell andata pi dieci del ritorno Una altro radiatore invece magari posto a venti metri dalla caldaia sar servito da un circuito idraulico lungo circa 40 metri 20 m 20m ci provoca uno sbilanciamento nell intero impianto cui seguono problemi di funzionamento Ecco col ritorno inverso questo non succede proprio perch ogni terminale servito da un circuito idronico di pari lunghezza Caldaia Terminali in parallelo Ritorno inverso Figura 29 Distribuzione a due tubi con ritorno inverso DISTRIBUZIONE CON COLLETTORI MODUL questo forse il sistema pi utilizzato dato che abbastanza economico e ugualmente adeguato sia per edifici nuovi che per edifici esistenti Il fulcro di questo sistema rappresentato da particolari collettori chiamati collettori modul E questo in un realt un doppio collettore di cui uno per la mandata e uno per il ritorno che sono possono essere rigidamente collegati tra s ma non comunicanti dal 60 punto di vista idraulico Commercialmente si trovano collettore modul con attacchi multipli 3 3 4 4 5 5 6 6 e cosi via Figura 30 Collettore modul a sei attachi a sinistra e montato a destra Ogni tubo di andata dei terminali si stacca dal collettore di mandata e torna al collettore di ritorno perci le perdite di carico di ciascun anello non sono tutte u
23. ambiente per infiltrazione naturale attraverso i serramenti oppure tramite un apposito sistema di immissione forzata le famose u t a Nel primo caso la massa d aria entrante di modesta entit pu variare da 0 5 volumi ora a un volume ora e dipende essenzialmente dalla tenuta dei serramenti e dall uso dell ambiente civile abitazione ospedale scuola negozio centro commerciale ecc Nel secondo caso ci troviamo di fronte ad impianti di ventilazione meccanica nei quali la quantit d aria immessa pu essere rigorosamente controllata Quando la quantit di quest aria modesta di norma si mantiene il locale in leggera sovrappressione lasciando che l aria viziata esca attraverso la tenuta di porte e finestre Se invece la portata di rinnovo elevata si provvede ad installare un apposito ventilatore ad espulsione adeguatamente dimensionato In questo caso il ventilatore della centrale di trattamento sar predisposto per trattare una quantit d aria pari alla somma dell aria di ricircolo e dell aria di rinnovo In ogni caso qualunque sia il modo in cui l aria esterna pervenga in ambiente essa costituisce sempre un carico termico positivo in estate negativo in inverno dato che la sua temperatura e la sua umidit avranno valori quasi certamente diversi rispetto a quelli ambientali Questo carico aggiuntivo infiltrato o volutamente immesso dovr comunque essere compensato l aria esterna infatti sar raffreddata
24. approssimazione si pu ritenere che lo stato di scorrimento di un fluido sia e laminare per Re minore di 2 000 e transitorio per Re compreso fra 2 000 e 2 500 e turbolento per Re maggiore di 2 500 Nella tecnica impiantistica si considera in genere per il calcolo delle perdite il solo moto turbolento Il moto laminare infatti non viene preso in considerazione date le consuete velocit gioco mentre quello transitorio per le incertezze che lo caratterizzano viene assimilato a quello turbolento Nel regime turbolento il fattore di attrito f dipende non solo dal numero di Reynolds come nel caso del moto laminare ma anche dalla configurazione geometrica del condotto e dallo stato della sua superficie interna rugosit In un condotto circolare tale dipendenza esprimibile con la formula di Colebrook dove oltre alle grandezze gia definite in precedenza il fattore D rappresenta la rugosit del condotto espressa in metri La formula di Colebrook non per facilmente utilizzabile In essa infatti il valore di f espresso implicitamente e quindi risulta determinabile solo con procedimenti di calcolo ad approssimazioni successive Nella pratica si ricorre a relazioni meno complesse che in genere sono derivate dalla stessa formula di Colebrook con semplificazioni ottenute limitando il suo campo di validit L equazione di Colebrook inoltre anche alla base del diagramma di Moody che permette di trovare a sua volta
25. aria in aspirazione o espulsione VENTILCONVETTORI A CASSETTA Figura 44 Fan coil a cassetta Detti anche fan coil centro stanza per le loro caratteristiche costruttive si prestano a essere collocati nel controsoffitto in posizione centrale rispetto al locale da servire Come i fan coils da incasso hanno remotizzato sia il termostato di regolazione sia il comando di velocit 73 VENTILCONVETTORI A PARETE Figura 45 Fan coil a parete Questa tipologia di fan coil utilizzata principalmente quando non si vuole occupare sul piano di calpestio nell ambiente da climatizzare ma non si ha a disposizione un controsoffitto Esteticamente somigliano a un normale climatizzatore 3 3 3 Pannelli radianti I pannelli radianti sono sistemi di climatizzazione che diffondono l energia termica emessa da tubazioni collocate dietro le superfici dell ambiente da riscaldare Tre sono le tipologie di impianti a pannelli radianti pannelli radianti a pavimento a parete e a soffitto PANNELLI RADIANTI A PAVIMENTO Il principio di funzionamento si basa sulla circolazione di acqua calda a bassa temperatura all interno di in un circuito chiuso che si estende coprendo una superficie radiante adeguata alle esigenze maggiore la superficie coperta maggiore il calore trasferito all ambiente La disposizione idraulica del circuito nel pavimento pi utilizzata quella a spirale o chiocciola nella quale i tubi di mandata via
26. aria umida cio una miscela di aria secca e vapore d acqua Per studiare l aria umida si usa uno strumento che oserei definire il pane del termotecnico il diagramma pscicrometrico DIAGRAMMA PSICROMETRICO pi DIAGRAMA PSICROM TRICO 3 co Ta DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE aS os 7 3 PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM o yo j PSYCHROMETRIC CHART A o ap Fs Patm 1 013bar Co a 2 gt hi pe h K 80 Ax Pi r 0 he te je g 60 ad ne 7 7 A A 7 to he 3 24 77 3 SA Yo o Va y c 9 pi y 20 A r Pe Q 8 m 1 a f 30 7 7 n gt 4 7 Si irs se es app ITA i T A 4 A wa of PAZZA 2 ESSI A R a a B a E Po VA e i lt peat el ait Lal 4 7 A oN A A wr det ac 0 BESTEE tS AO a ae O D D a A A ae ae a 7 lt lt S st SP ae ai 7 i lt a men 2 t NS 1 aT TP t pet a n r N t tT n la ee Soret oe t i R A RO e cei 4 1 ducati iz a et i Figura 1 Diagramma psicrometrico Prima per inizio col parlarti delle unit di misura e del Sistema Internazionale strumento che ha permesso di fare un po d ordine in quello che fino ad allora era stato un guazzabuglio generale 1 1 Grandezze di misura nel Sistema Internazionale Il Sistema Internazionale di misura S I adottato definitivamente nella XI Conferenza dei pesi e delle misure del 1960 a Parigi e successivamente perfezionato il pi diffuso 9 sist
27. bulbo sia ricoperto da una garza bagnata di acqua distillata alla stessa temperatura dell aria La temperatura a bulbo umido a causa del calore asportato dall evaporazione dell acqua sempre inferiore alla temperatura al bulbo secco ed uguale a essa solo nel caso in cui l ambiente sia saturo di umidit cio la sua umidit relativa sia pari al 100 L abbassamento di temperatura al bulbo umido comunque proporzionale all umidit relativa dell ambiente perch all umidit relativa dell ambiente proporzionale il fenomeno dell evaporazione Questa semplice considerazione ci fa intuire che avendo di un punto la temperatura a bulbo secco e la corrispondente temperatura a bulbo umido se ne pu ricavare l umidit relativa 11 D A ka N Ka d DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar e ue RIO Se GE OS MUCO Figura 2 Temperatura a bulbo secco e temperatura a bulbo umido N Interessante anche conoscere la temperatura di rugiada definita come quella temperatura alla quale l aria raggiunge le condizioni di saturazione U R 100 su ogni elemento parete superficie vetrata ecc che si trova ad una temperatura appena inferiore alla temperatura di rugiada si forma condensa rugiad
28. chiodo per appendere un quadro Infine se il locale riscaldato molto esteso si potrebbe palesare un discomfort climatico lontano dalle pareti radianti poich il calore percepito potrebbe risultare insufficiente PANNELLI RADIANTI A SOFFITTO I pannelli radianti a soffitto sono costituiti da pannelli o moduli in materiale metallico oppure in cartongesso di norma di forma quadrata o rettangolare che vengono appesi al soffitto Le tubazioni in cui scorre l acqua sono fissate sul lato di essi che poi non risulter a vista Gli stessi tubi poi sono collegati tra s oppure a dei collettori Sono spesso usati per il raffrescamento si parla infatti di soffitti freddi specie di ambienti di grandi dimensioni 79 BRI _ Figura 50 Pannelli radianti a soffitto 3 3 4 Termostrisce Le termo strisce sono corpi scaldanti che appesi ad altezze importanti da 4 a 8 metri cedono calore sostanzialmente per irraggiamento Sono costituite essenzialmente da delle piastre metalliche di forma rettangolare sulle quali vengono fissate piu tubazioni parallele tra loro Le piastre hanno lunghezze variabili da 4 a 9 metri e sono sormontate da materassini in lana minerale che servono a limitare la cessione di calore verso l alto Le termostrisce sono utilizzate principalmente per riscaldare sale di esposizione palestre piscine allevamenti autorimesse laboratori officine e in generale locali di una certa volumetria 80 Fig
29. costruttori si riferiscono alla situazione particolarmente vantaggiosa e in pratica poco realizzata di pura distribuzione assiale Da qui la credenza e la consuetudine di considerare gli ugelli un apparecchio a basso valore di rumorosit Nella realt la situazione completamente diversa Infatti nella maggioranza dei casi l asse degli ugelli risulta perpendicolare alla direzione dell aria del canale Inoltre il livello sonoro varia in funzione della velocit del canale quindi sbagliato tenere velocit troppo elevate nel canale principale con ugelli posti perpendicolarmente 4 3 3 Diffusione da soffitto A questa categoria di distribuzione appartengono quattro tipi di diffusori i diffusori a coni fissi quadrati o circolari i diffusori lineari i diffusori a effetto elicoidale e i diffusori per grandi altezze perlopi maggiori di quattro metri 103 DIFFUSORI A CONI FISSI QUADRATI RETTANGOLARI ROTONDI Sono apparsi sul mercato dopo le bocchette e rispetto a queste consentono in linea generale una migliore miscelazione e quindi una migliore distribuzione Necessitano pero di un montaggio in un controsoffitto chiuso e quindi il costo dell impianto risulta maggiore al e J a N Figura 77 Diffusori a coni fissi circolari e quadrati Un commento particolare meritano i diffusori a coni regolabili L idea era di proporre una apparecchio con cui potersi facilmente adattare alle diverse necessit di lancio ori
30. fan coil sia previsto per il solo riscaldamento per il solo condizionamento o per tutte e due i trattamenti nel corso dell anno Quando scegli un ventilconvettore fallo sempre valutando la sua potenza resa sia essa termica che frigorifera alla media velocit In questo modo ti rimarr del margine per correggere un eventuale sotto stima della dispersione termica del locale Prendiamo la solita sala riunioni per la quale si gi stabilito che la potenza termica necessaria per mantenerla a 20 C sia pari a 10 000 W In base alla tabella di selezione sotto riportata potresti scegliere di usare due fan coil modello HL36 10 000 W 4 870 W 2 oppure quattro fan coil modello HL16 10 000 W 2 120 W 4 Una volta individuata la taglia pi opportuna del modello desiderato potrai valutarne le dimensioni la rumorosit e altre importanti caratteristiche P s Io sceglierei la soluzione con quattro fan coil perch immagino una migliore distribuzione dell aria 135 Tabella 17 Caratteristiche termiche e fisiche di un fan coil verticale a pavimento Dati tecnici Mod Omnia HL 26 W max 4620 3830 2890 2750 da 250 397 511 kPa 1 6 57 10 5 7 4 W max E 840 2030 2830 Potenza frigorifera totale W med 650 950 1780 2310 W min 490 l 690 1420 1730 W max E 700 990 1640 2040 Potenza frigorifera sensibile W med 530 750 1370 1790 W min 390 520 1050 1280 Portata acqua l h 144 206 349 487
31. gli indubbi risultati di comfort e di risparmio energetico si consiglia questo tipo di distribuzione nel caso che la soluzione architettonica e le esigenze impiantistiche impongano l impiego di pavimenti galleggianti Figura 86 Esempio di installazione di diffusori a pavimento 111 CAPITOLO 5 LE FASI PROGETTUALI DEGLI IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE 5 1 Specifiche di progetto Quando si approccia a una nuova progettazione tre sono le cose che devi assolutamente avere a disposizione La prima cosa da avere sono senz altro i disegni architettonici dell edificio o dei locali per cui sta studiando l impianto e i dati di progetto dette anche dagli ingegneri condizioni al contorno I disegni architettonici che ci interessano sono le planimetrie le sezioni e i prospetti dell edificio tutti corredati degli orientamenti della composizione e delle caratteristiche delle strutture al fine di valutare il comportamento termico della struttura stratigrafie Sugli elaborati grafici devono essere inoltre individuati gli spazi e i locali disponibili per accogliere le apparecchiature costituenti l impianto di climatizzazione e idro termo sanitario nonch i percorsi orizzontali e verticali che tubazioni dell acqua e canalizzazioni dell aria potranno seguire nella distribuzione So che pu sembrare una cosa assurda ma quando stai per iniziare una nuova progettazione impiantistica accertati di lavorare sulle ultime versione dei disegni archi
32. m 3 8 16 7 12 7 0 13 0 72 0 78 1 2 21 0 16 3 0 21 1 08 1 16 3 4 26 4 21 7 0 37 1 39 1 48 1 33 2 27 4 0 59 2 17 2 30 11 4 41 9 36 1 1 02 2 79 2 95 11 2 47 8 42 0 1 38 3 21 3 40 2 59 6 53 1 2 21 4 51 4 77 21 2 75 2 68 7 3 70 5 76 6 12 3 87 9 80 6 5 10 7 98 8 03 4 113 0 104 9 8 64 10 88 11 58 5 138 5 128 8 13 02 15 98 16 88 6 163 9 154 2 18 67 19 01 20 02 TUBI IN MATERIALE PLASTICO I tubi in materiale plastico sono utilizzati soprattutto negli impianti di riscaldamento con acqua non surriscaldata negli impianti idrici e in quelli di scarico Per i tubi che convogliano acqua potabile opportuno poter disporre di una documentazione idonea a provare che essi non cedono sostanze tossiche all acqua stessa La tabella seguente definisce i campi d impiego delle materie plastiche pi comunemente impiegate nella fabbricazione dei tubi 63 Tabella 9 Campi di impiego dei principali materiali plastici per tubi Materiale sigle di impianti di acqua fredda acqua calda individuazione riscaldamento potabile sanitaria Polietilene a bassa densit LDPE PEbd Polietilene ad alta densit HDPE PEad Polietilene reticolato PEX VPE XLPE Polipropilene GG PP 8 Polipropilene copolimero PP COP Polibutne PB lk impiego normale impiego limitato impiego sconsigliato I tubi in materiali plastico pi utilizzati comunque sono quelli in polietilene reticolato e q
33. nelle quali la taglia dei ventilatori proporzionale alla potenza frigorifera stessa Nelle immagini seguenti ti propongo alcune soluzioni costruttive 42 mg ni A Figura 17 Due macchine condensate ad aria una piccola da appartamento e una di media taglia 2 z Oa Figura 18 Una macchina condensata ad aria di grande potenza 43 cr p ee ey e ni se TT Figura 19 Una macchina frigorifera condensata ad acqua di grande taglia PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Il principio di funzionamento di una pompa di calore si basa sul ciclo termodinamico chiamato ciclo frigorifero inverso analogo a quello che caratterizza un comune frigorifero A livello impiantistico la pompa di calore costituita da un circuito chiuso percorso al suo interno da un fluido frigorigeno perlopi Freon che a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova assume lo stato di liquido o di vapore Il circuito chiuso essenzialmente costituito da un compressore un condensatore un evaporatore e da una valvola di espansione oppure un capillare Il condensatore e l evaporatore sono scambiatori di calore cio tubi che sono esternamente a contatto col fluido vettore acqua o aria e internamente percorsi dal fluido frigorigeno Il sistema realizzato in modo tale che il fluido frigorigeno ceda calore a quello vettore nel condensatore e glielo sottragga nell evaporatore 44 POMPA Di CALOR
34. ora kcal h o le British Thermal Unit BTU nel rapporto 1 W z 3 4 BTU h Anche per la potenza si pu parlare di potenza sensibile e di potenza latente che nella somma danno la potenza totale Per il calcolo della potenza si possono usare le stesse formule usate per il calore sostituendo alla massa m kg la portata G in massa kgas s oppure in volume m h I valori del calore specifico dell aria umida riferiti al m si ottengono a partire da quelli relativi al kg passando per il peso specifico dell aria umida considerando che 1 2 kg m il valore medio di densit dell aria utilizzato nella pratica si ottiene per esso 20 e c 0 29 kcal m K nel Sistema Tecnico e cp 1 2kJ m K nel Sistema Internazionale Facciamo un esempio di calcolo della potenza totale facendo uso delle diverse formule sin qui viste Esempio 3 Calcolare la potenza termica sensibile da fornire a 3000m h per portare le sue condizioni da A a B in riferimento all esempio 1 Punto A Tbs 15 C U R 90 Punto B Tbs 40 C U R 22 Calcoliamo la potenza facendo uso della formula P G e AT P 3 000 m h 0 29 kcal m K 40 15 K 21 750 kcal h S T P 3 000 m h 1 2 kJ m K 40 15 K 3 600 s 25 kW S I Per realizzare la trasformazione AB quindi necessaria una macchina capace di fornire 25 KW termici Adesso calcoliamo la potenza a partire dalle entalpie individuate sul diagramma psicrometrico P G AH P
35. quattro tubi invece il fan coil dotato di due batterie di scambio termico In questo modo se dei 70 locali di uno stesso edificio hanno esigenze climatiche diverse possono comunque essere soddisfatti poich l impianto permette di riscaldare e raffrescare contemporaneamente Grazie ai ventilatori di cui sono dotati i ventilconvettori garantiscono un continuo movimento dell aria ci assicura una temperatura degli ambienti piuttosto uniforme ed evita un eccessiva stratificazione verticale del calore uno dei punti deboli degli impianti a radiatori I fan coils utilizzati per riscaldare un ambiente possono essere alimentati con acqua calda a una temperatura relativamente bassa circa 45 50 C rispetto a quella richiesta invece dai radiatori circa 60 70 C L aria cos facendo mantiene un sufficiente livello di umidit evitando fenomeni di eccessiva secchezza Inoltre l utilizzo di acqua calda a bassa temperatura rende i ventilconvettori adatti per funzionare in abbinamento a generatori di calore caratterizzati da un elevata efficienza e da temperature di lavoro minime quali caldaie a condensazione pompe di calore e impianti solari termici Un altra quota parte di risparmio energetico la si ottiene rispetto ai radiatori grazie alle minori dispersioni di calore verso l esterno I radiatori infatti cedono buona parte del calore che emettono anche alle pareti su cui sono installati al contrario dei ventilconvettori che invece la cedon
36. si pu procedere alla schematizzazione delle altre parti impiantistiche prime tra le quali ci sono i cos detti schemi funzionali Questi elaborati grafici anche fatti a mano almeno in questa fase e non necessariamente realizzati in scala hanno lo scopo di presentare l impianto nel suo insieme elementi per la produzione di energia termica elementi per la distribuzione ed elementi per l emissione Tutti inseriti in uno o pi schemi funzionali che in qualche modo li riguardano Ci potr essere per esempio lo schema funzionale di centrale termica che rappresenter tutto ci che sar inserito nella centrale stessa la caldaia le pompe le tubazioni e tutti gli accessori utili al funzionamento di tale parte d impianto Altri schemi funzionali di grande interesse possono essere lo schema funzionale di regolazione automatica o gli schemi funzionali di distribuzione Questi ultimi sono schemi che riguardano la distribuzione dell impianto di climatizzazione di ventilazione o idro termo sanitario ma non sono eseguiti in scala sulle planimetrie spesso estese o dispersive Sono invece una raffigurazione sintetica dei vari impianti da cui si evince velocemente gli apparecchi da installare e i diametri in gioco 5 4 Dimensionamento degli impianti A questo punto hai in testa e su carta quasi tutto il tuo impianto schemi di distribuzione e schemi funzionali Forse ti manca ancora delle piante in cui disegnerai il posizionamento e 119 gli
37. 01 101 2502 2435 5 37 3 17 201 0 233 7 1749 120 4 01 codice colore standard bianc per codice colore diverso vedere Cartella colori Per At diversi da 50 C utilizzare la formula Q Qn At 50 Nel caso specifico si potrebbero installare 135 elementi di un radiatore a tre colonne modello 750 10 000 W 74 3 W el 135 elementi oppure 104 elementi di un radiatore a tre colonne modello 1000 10 000 W 96 8 W el x 104 elementi Naturalmente tutti questi elementi poi dovresti suddividerli in pi corpi scaldanti magari da 15 o 20 elementi cadauno 15 I AT nelle tabelle dei radiatori si riferisce alla differenza di temperatura tra la media delle temperature al loro ingresso e alla loro uscita meno la temperatura ambiente Considerando che di norma i radiatori sono alimentati con acqua in ingresso a 75 C e acqua in uscita a 65 C e che la temperatura ambiente fissata a 20 C si capisce perch si parla quasi sempre di AT 50 C il numero 50 viene fuori da 75 65 2 20 50 C 134 5 4 3 Come si dimensiona un fan coil Anche in questo caso stabilita le dispersioni termiche del locale si prende il catalogo tecnico del fan coil preferito all interno dei cataloghi tecnici si trovano al solito le schede tecniche specifiche per ogni prodotto Le caratteristiche da valutare in questo caso sono senz altro la potenza termica la potenza frigorifera o entrambe rispettivamente nel caso in cui il
38. 1 h vincendo una perdita di carico pari a 23 kPa 5 4 2 Come si dimensiona un radiatore Una volta stabilita le dispersioni termiche del locale si prende il catalogo tecnico del radiatore preferito per l installazione all interno dei cataloghi tecnici si trovano le schede tecniche specifiche per ogni prodotto Tutte le schede tecniche non sono perfettamente uguali ma il modo in cui si presentano sostanzialmente lo stesso 133 Immagina di dover riscaldare una grande sala riunioni per la quale hai precedentemente calcolato che la potenza termica necessaria per mantenerla a 20 C sia pari a 10 000 W Della tabella di seguito riportata inerente a radiatori con elementi a tre colonne e diverse altezze osserva la colonna chiamata Watt AT 50 C la quint ultima da destra 5 In essa per ogni modello 200 300 400 puoi leggere la resa termica espressa in watt cio la potenza di ogni elemento Tabella 16 Caratteristiche termiche e fisiche di un radiatore a tre colonne _17 2 104 1 248 101 402 335 0 94 0 64 361 420 317 221 133 1259 T30 101 502 435 1 15 0 76 26 9 16 0 1 270 101 602 535 1 36 0 88 52 1 60 6 455 315 187 1 281 750 RT30750 yy 01 63 9 74 3 55 6 38 3 226 1 297 101 902 835 1 99 1 24 755 87 8 655 449 263 1 314 101 1002 935 2 20 1 37 19 4 RT31500 yy01 101 1502 1435 3 26 101 1802 101 2002 1935 4 32 2 57 161 0 187 2 139 5 T32200 y 176 9 205 7 153 5 105 3 RT32500 yy
39. 12 J Hoa f 9 x 5 24 21 p m0 10 legenda 9 gt q y 1 caldas a biomassa 9 volume d esparsione per impianti solari 24 R 17 valvola di intercettazione R radiatore tipo in ghisaiscciaolaiuminio 2 accumuatore termico inerziale 10 volume d espansione per impianti idrici 24 i 18 gruppo di sfiato automatico punto atto TA lermoststo ambiente 3 bollitore 11 gruppo solare premontato con circotatore 19 gruppo di sfiato automatico punto basso J valvola di sfiato automatica per radiatori 4 volume d espansione aperto 12 disaeratore 20 valvola a galleggiante a riempimento impianto TR termostato di regolazione bollore 5 vakola di sicurezza per scarico termico 13 misuratore di portata 21 valvola di ritegno VZ valvola di zona motorizzata 6 pompa anticondensa 14 gruppo miscela antigeto 22 manometro scala 0 60 mca TO termostato differenziale per impianto solare 7 termometro 15 pompa di caricamento 23 pozzetto per termometro campione d gt 10 mm 8 campo solare termico piano vetrato da 7 5 mq 16 valvola miscelatrice con gruppo motorizzato 24 valvola di sicurezza per bollitore Figura 97 Esempio di schema funzionale di centrale termica 142 Te r r H va 8 8 a 2 as r o gt _ Po _ CUO DT l LUCLILILLI OCALE C SERVIZIO MUI Figura 98 Esempio di schema di distribuzione 5 6 Stesura del computo metrico Il computo metrico estimativo CME l elab
40. 20 F on Su e le TA e sereni ani ae sssr ZSS 3 og Ma Ter CASS ae ied te INTESI T z FA Bia Se s E Se i i Di H de ci Ra ta n n D aa a S e i Sae gre E a 7 Ast i Se Se Se RS RUI ms S TS cascemsr scenza nce ee essi OPS OST horsndsTmaztssosdorencdarsaninetPbinaase bensi 10 15 20 258 30 3500 40 D 45 t c 50 72 Figura 64 Riscaldamento dal punto A al punto B Il raffreddamento senza deumidificazione si ha quando la temperatura della batteria fredda superiore alla temperatura di rugiada dell aria trattata non avviene sulla batteria alcuna condensazione la batteria sottrae all aria soltanto calore sensibile Con temperatura della batteria si intende indicare la temperatura media della superficie delle alette che con buona approssimazione vale Thatteria T uscita acqua Tingresso acqua 2 1 C gt Gi DI re ee b A DIAGRAMMA PSICROMETRICO 25 Var a VA D pesi DIAGRAMA PSICROMETRICO 700 CP ae 2a ee eee Saree a DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar Pap A ana as cita LAP PAA a SHIA ENA see ee e fe gt SS TARE aim AZIZ Ser seers RSA hee PA A A A 7 Sa Sf 07 46 VAAL Seas 45555355355 Se ae Eh 1 4 ZEREENE A 7 d WR crate Pl 9877 ia 7 A a 7 eS Se AA GAZA 03 A LA LE ALU AA ge __ _ ORI Wi i csrl i et L Mele DT ZA SA
41. 392 2577 2761 20 24 47 612 se 1020 1223 1427 1621 1838 2039 2243 2447 2651 2855 3059 _2 1 226 450 ara 200 1124 139 1573 1799 2003 2248 2472 2008 2922 steel 2372 434 740 serl 1234 1481 1728 1974 2021 2468 2715 2961 azo7 sese a701 23 270 sa sos 178 1348 1819 1888 2158 2427 2697 2987 2238 asce 3775 aoas 2 4 23 seal am 1175 1488 1762 zose z349 2662 2097 az30 as24 sota 4111 a05 25 am e se 1275 1593 1912 2231 2549 2068 awa7 2505 aB24 463 assi 4780 La perdita di carico concentrata da sommare a quelle distribuite pari a Ap z 734 mm c a ovvero 7 34 kPa A questo punto sar possibile determinare la perdita di carico totale Ap Ap Apc 15 6 7 34 23 kPa Per una portata d acqua pari a ricordo 16 000 l h SCELTA DELLA POMPA Dai calcoli effettuati si ha che il circuito utilizzatore avr la seguente curva caratteristica 132 Perdita di carico kPa 16000 Portata l h Si dovra allora scegliere una pompa che dovr poter fornire la prevalenza di 23 kPa alla portata di 16 000 1 h La curva caratteristica della pompa dovr quindi passare per il punto di lavoro 16000 23 Perdita di carico kPa Zi M le n curva pompa scelta 16000 Portata l h In tal modo il punto di lavoro sar quello desiderato sar infatti fatta circolare una portata di 16 000
42. BA ABS AS Wa ww aa 4 ZARA a PSN N e apao ESCASSES EE MAESE E ZASE AA AVA SE ar S o AA A I DA I i e A PI peas Spee gt Sa E ii gt e SIRATS PERI PR LOT Pal 4 is Te EE ih E G O re See lt USSe05 5 Sees esce cent k 20 25 6 30 35 40 70 45 t C 50 72 svevdecers Figura 65 Raffreddamento senza deumidificazione dal punto A al punto B 92 Per ottenere il trattamento di raffreddamento con deumidificazione necessario che la temperatura della batteria sia inferiore alla temperatura di rugiada relativa all aria da trattare In tal modo parte dell umidit contenuta nell aria condensa sulle alette della batteria fredda e si ottiene cos la deumidificazione DIAGRAMMA PSICROMETRICO x I ty 3 i DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar e d SISI E IA RO Ma Oy eo Figura 66 Raffreddamento con deumidificazione dal punto A al punto B SEZIONI DI UMIDIFICAZIONE La sezione umidificazione pensata come dice la parola stessa per aumentare il contenuto di umidit dell aria da inviare in ambiente Secondo te c bisogno di umidificare in tutte le stagioni Certo che no In inverno l
43. Condizioni igrometriche di benessere di fatto quindi si possono pertanto ottenere solo con l aiuto di deumidificatori cio con integrazioni dell impianto a pannelli che comportano costi ed ingombri non sempre accettabili PANNELLI RADIANTI A PARETE Figura 49 Pannelli radianti a parete Nel caso di pannelli radianti a parete le serpentine delle tubazioni sono disposte verticalmente all interno delle pareti perimetrali esterne del locale da trattare si crea in 78 tal modo una sorta di effetto barriera che limitando le dispersioni verso l esterno aumenta il comfort climatico e il risparmio energetico Tra i vantaggi di questo sistema c sicuramente la posa pi semplice rispetto a quella dei pannelli a pavimento sopra la parete viene posato l isolante su cui vengono fissati i tubi Su di essi a loro volta viene steso sino alla loro completa copertura l intonaco cementizio La finitura superficiale completa l opera Anche il benessere termico risulta migliorato poich il corpo umano sviluppandosi in verticale riceve meglio calore da una parete Tra gli svantaggi che bisogna tenere di conto c innanzi tutto una limitazione imposta all arredamento Non si possono naturalmente mettere mobili voluminosi contro le pareti radianti poich ostacolerebbero il flusso di calore ed altres necessario conoscere il percorso delle tubazioni prima di effettuare interventi sulle pareti stesse per esempio il fissaggio di un
44. E Figura 20 Schema del ciclo di una pompa di calore I componenti del circuito possono essere raggruppati in un unico blocco oppure divisi in due parti raccordate dai tubi nei quali circola il fluido frigorigeno sistemi split Durante il funzionamento tale fluido subisce all interno del circuito le seguenti trasformazioni e Compressione il fluido frigorigeno proveniente dall evaporatore allo stato gassoso e a bassa pressione viene portato ad alta pressione Nella compressione il fluido si riscalda assorbendo una certa quantit di calore e Condensazione il fluido frigorigeno proveniente dal compressore passa dallo stato gassoso a quello liquido cedendo calore all esterno e Espansione passando attraverso la valvola di espansione il fluido frigorigeno liquido espandendosi si trasforma parzialmente in vapore e si raffredda e Evaporazione il fluido frigorigeno assorbe calore dall esterno ed evapora completamente Se si prende in considerazione il diagramma di Mollier per i fluidi frigorigeni tipicamente appartenenti alla famiglia dei Freon si pu osservare le trasformazioni che il fluido stesso subisce vari sono i Freon utilizzati nei circuiti frigoriferi ma a livello qualitativo le loro curve si assomigliano Nella figura seguente riportata quella del Freon R22 45 ENTAL PSA A e made Pei 5 ee IS Da RIGERANTE 22 ders cu S E APP oA LALA LA 9 gt aana enon VOO I AGERE 5 ENTROA 3 ca
45. NALI IN ALLUMINIO PRE ISOLATO Un alternativa ai canali in lamiera zincata offerta dai cos detti canali pre isolati Sono questi canali costruiti utilizzando pannelli sandwich costituiti da un componente isolante di norma poliuretano espanso rigido rivestito su entrambi i lati con lamine di alluminio 97 Figura 71 Canali pre isolati Fra i vantaggi che offre questo sistema la semplicita di trasporto e di montaggio data la leggerezza del prodotto nonch la facilita con cui si riesce realizzare i pezzi speciali sia in fabbrica ma anche e soprattutto sul cantiere Uno svantaggio invece determinato dalla loro fragilit basta un colpo neanche troppo forte per romperlo passando da parte a parte del pannello CANALI IN FIBRA TESSILE Le canalizzazioni in fibra tessile sono realizzazioni in tessuto avente numerossissimi fori appositamente studiati per garantire una buona distribuzione ed evitare stratificazioni Per le loro caratteristiche costruttive si prestano a essere percorsi da aria a bassa velocit ci che comporta un minimo impatto acustico Le canalizzazioni in fibra tessile o anche dette in tessuto si possono classificare in due sotto insiemi canali circolari e canali semicircolari I canali circolari detti cos perch quando sono percorsi dall aria assumono forma circolare sono perlopi consigliati per l installazione in ambienti voluminosi quali piscine o centri commerciali Hanno il vantaggio di esser
46. O 80 ISP ACI 83 CAPITOLO 4 IMPIANTI DI VENT TILAZIONE sesesesesesesesesesesesosososososososososososssosoesssssssesesesososososososososoeo 85 4 1 Macchine per il trattamento dell arid rina eni 85 AT LCOSstruzione dele UT aa ela seuss 85 4 12 Installazione dele Ut dee nN lean 95 4 2 Componenti per la distribuzione dell aria iii 96 4 2 1 lipologia dicanalizzazioni ale biallelilaa 96 4 3 Componenti per la diffusione dell aria cccccccsssessccccssessecccsnsecccssauseccessuuneecsssaueeesssaueeesssaanecessaaens 99 A3 1Generalita e classiticazione antenna 99 43 2 Diffusione da 82 10 eee ee ng a eda aaa aaa 100 A DION eda SOU EEO iii ii 103 43 4 DIFUSsIone gaiPavimentoza sieve ale 110 CAPITOLO 5 LE FASI PROGETTUALI DEGLI IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE csscssccsscssccsccnscees 113 Sil SPeclliche g PrOgGeHto srsntduna bian hi aliaanatiandaaensniaia 113 5 2 Calcolo Gel carichi teMicii Gscnle lele 114 5 2 1 Stima dei carichi termici per traSsmissione 116 5 2 2 Stima dei carichi termici per radiazione ETON 116 5 2 3 Stima dei carichi termici perrtcambio d alaorinadla alleate 117 52 4 Stima del carichi termiciperaffollamento cacao 118 5 2 5 Stima dei carichistermicrperiiilUminazione nn a 118 5 3 Scelta e schematizzazione della soluzione impiantisticCQ iii 118 5 4 Dimensionamento degli IMpIanti nirio a e a o E ina E 119 5 4 1 Come
47. T Wer ner ver wr Wi ECCRRERI a Figura 40 Radiatori in alluminio 69 3 3 2 Ventilconvettori I ventilconvettori noti anche col nome di fan coils sono terminali impiantistici caratterizzati da un elevato livello di resa energetica I principali elementi costitutivi di un fan coil sono due un ventilatore elettrico e una batteria alettata di scambio termico nella quale scorre l acqua calda o refrigerata proveniente dall impianto Figura 41 Interno di un fan coil L aria che viene prelevata dal ventilconvettore viene prima aspirata dal locale fatta passare attraverso un filtro che trattiene le impurit e fatta passare esternamente alla batteria di scambio termico Cos facendo l aria assorbe o cede calore a seconda della temperatura dell acqua all interno della batteria stessa per poi essere diffusa nell ambiente mediante il ventilatore elettrico alla temperatura impostata A questo punto l aria opportunamente trattata viene di nuovo immessa nell ambiente da cui era stata prelevata Caratteristica fondamentale dei fan coil la possibilit di riscaldare o raffrescare un ambiente Il circuito idraulico pi diffuso quello detto a due tubi l acqua che circola nell impianto viene o riscaldata dalla caldaia o altro generatore oppure raffreddata da un refrigeratore ma in un tale tipo di soluzione una modalit di funzionamento riscaldamento o raffrescamento esclude l altra Nella soluzione idronica detta a
48. a appunto Supponiamo di avere aria alle condizioni di temperatura a bulbo secco Tbs 25 C e di umidit relativa U R 50 ebbene in questo caso la temperatura di rugiada pari a 14 C caso A nella figura seguente Supponiamo ora di avere aria alle condizioni di temperatura a bulbo secco Tbs 25 C e di umidit relativa U R 70 ebbene in questo caso la temperatura di rugiada pari a 19 C caso B Si pu quindi notare come la temperatura di rugiada maggiore a parit di temperatura a bulbo secco al crescere dell umidita relativa tale risultato facilmente spiegabile visto che l aria a maggiore umidit relativa necessita di un minore raffreddamento per giungere a saturazione Naturalmente per l aria avente Tbs 25 C e U R 100 la temperatura di rugiada pari a 25 C l aria si trova gia satura caso C Nella seguente figura illustrato quanto detto 12 DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar e TG RIO 8 OS Oe ie Figura 3 Temperatura di rugiada L unit di misura della temperatura nel Sistema Internazionale il grado kelvin K ma per semplicit viene usato il grado Celsius C di pi immediata comprensione Questa alternativa come altre che vedremo sono possibili se si utiliz
49. a e questa dal motore elettrico viene convertita nel moto rotatorio delle pale 4 Il termine combustibile riferito all uranio l ho messo tra virgolette perch in realt tale minerale nei processi che avvengono all interno di un reattore nucleare atto alla produzione di elettricit non partecipa a nessuna combustione cio non viene bruciato ma scisso cio diviso attraverso il procedimento che si chiama proprio scissione nucleare Ma di questo parleremo un altra volta 27 Tabella 3 Processi e tecnologie di conversione dell energia Conversione D a O Reazione e Cella a Combustibile Batteria Caldaia bruciatore Reattore Turbina stantuffo Compressione Flusso magnetico induzione Generatore elettrico Reazione elettrochimica Batteria Accumulatore Flusso magnetico induzione Resistenza elettrica Reazione nucleare Reattore Mai sentito parlare di exergia Il primo principio della termodinamica stabilisce l equivalenza delle varie forme di energia Il secondo principio invece fissa i limiti entro i quali una forma di energia pu essere convertita trasformata in un altra Esistono alcune forme di energia come l energia meccanica e l energia elettrica che sono completamente convertibili in tutte le altre forme Il calore invece cos come l energia interna di un sistema non possono essere completamente convertite in altre forme La frazione di energia di una data forma che completamente convert
50. a frigorifera che esiste formalmente ma non fisicamente anzich di energia termica Quando si raffredda un ambiente infatti fosse quello delimitato dalle pareti di un appartamento a quello interno a un congelatore per alimenti non si immette freddo ma si estrae calore La cosa potrebbe sembrare ovvia o banale ma non cos In ogni caso tu vedila in questo modo un flusso di calore che pu essere positivo o negativo che pu andare in un senso o nell altro che pu essere immesso in un ambiente o espulso da questo 3 1 Componenti per la produzione di calore 3 1 1 Gruppi termici GENERALIT Le caldaie dette anche generatori di calore sono macchine termiche in cui attraverso un processo di combustione si converte l energia chimica di un combustibile in energia termica che poi viene trasferita a un vettore energetico quasi sempre acqua L acqua calda viene fatta circolare nell impianto e l energia termica che essa porta con s viene immessa nell ambiente da riscaldare attraverso dei terminali come i radiatori Le caldaie sono essenzialmente costituite da tre elementi principali il bruciatore cio l elemento che garantisce la combustione vera e propria attraverso lo sviluppo della fiamma il corpo caldaia costituito a sua volta dalla camera di combustione dove la fiamma si espande e dallo scambiatore di calore attraverso il quale avviene la cessione del calore all acqua dell impianto e la canna fumaria cio l el
51. a massima potenza termica cedibile da un pannello Se la potenza cedibile inferiore alla dispersione termica del locale dove l impianto a pannelli radianti installato si possono considerare due casi e se la potenza cedibile con i pannelli inferiore a quella dovuta alla dispersione termica solo in pochi locali in questo caso si pu ricorrere a corpi scaldanti di integrazione ad esempio si potrebbe installare qualche radiatore e se invece la potenza termica cedibile inferiore a quella richiesta in tutti o nella maggior parte dei locali conviene allora adottare un impianto di tipo tradizionale 77 Secondo ordine di problema riguarda il condizionamento dei locali Per gli impianti a pannelli radianti si deve infatti considerare che essi presentano due limiti ben precisi la limitata resa frigorifera e l incapacit di deumidificare La bassa resa frigorifera dipende dal fatto che negli impianti a pannelli non possibile abbassare troppo la temperatura del pavimento senza provocare fenomeni di condensa superficiale l acqua sul pavimento lo renderebbe ovviamente scivoloso Tale limitazione impedisce di fatto l ottenimento di potenze frigorifere superiori a 40 50 W m Anche l impossibilit pratica di deumidificare dipende allo stesso modo dalla natura stessa degli impianti a pannelli i cui terminali cio i pavimenti non devono far condensare l acqua contenuta nell aria al fine sempre di non rendere inagibile il pavimento
52. acino pi alto a quello pi basso e tramite un sistema di pompaggio possibile riportare l acqua dal bacino pi basso a quello pi alto Il mezzo esterno da cui la pompa di calore estrae l energia termica detto sorgente fredda Il fluido a cui viene ceduto il calore estratto detto pozzo caldo Le principali sorgenti fredde sono l aria esterna l acqua di falda di fiume o di lago quando essa sia presente in prossimit dei locali da riscaldare e comunque a ridotta profondit Altre sorgenti possono essere costituite da acqua accumulata in appositi serbatoi e riscaldata dalla radiazione solare oppure dal terreno nel quale vengono inserite le tubazioni relative all evaporatore I principali pozzi caldi sono essenzialmente costituiti da aria od acqua CLASSIFICAZIONE A seconda dei diversi tipi di sorgente fredda o pozzo caldo si individuano le seguenti tipologie di macchine e Pompe di calore aria aria macchine che estraggono calore dall aria esterna e lo cedono all aria immessa in ambiente e Pompe di calore aria acqua macchine che estraggono calore dall aria esterna e lo cedono all acqua dell impianto di riscaldamento e Pompe di calore acqua acqua macchine che estraggono calore dall acqua di falda di fiume o di lago e lo cedono all acqua dell impianto di riscaldamento e Pompe di calore terreno acqua macchine che estraggono calore dal terreno e lo cedono all acqua dell impianto di riscaldamento L aria esterna disponi
53. anto riguarda invece la seconda domanda ti tolgo subito ogni dubbio pensi che dopo aver letto queste dispense e aver seguito il corso saprai progettare un impianto tutto da solo NO Pensi che dopo aver letto queste dispense e aver seguito il corso avrai una vaga idea di che cosa un impianto meccanico Si questo pu essere Comunque sia spero con tutto il cuore che queste pagine possano esserti utili ing Massimiliano Pancani Istruzioni per l uso Di tanto in tanto durante la lettura troverai dei box contenenti le seguenti immagini Non stupirti troppo solo un modo come un altro di attirare la tua attenzione e farti riflettere Ascolta Quando trovi questo box un suggerimento che ti sto dando Accoglilo Ragiona Quando trovi questo box spremiti le meningi e ragiona attentamente CAPITOLO 1 I FONDAMENTALI GRANDEZZE DI INTERESSE IN TERMOTECNICA Il sottotitolo di questo capitolo potrebbe essere senza di questi non si inizia neanche per questo che ripropongo cose che sicuramente hai gi sentito almeno un centinaio di volte ma ti garantisco che non mai abbastanza se per qualcuna di queste c ancora il minimo dubbio su cosa sia cosa rappresenti o come si misuri Poich gran parte della termotecnica riguarda il benessere ambientale e il benessere ambientale dipende molto dalle caratteristiche dell aria che ci circonda per spiegare le grandezze di interesse far riferimento a questa col nome di
54. bile ovunque e quindi essa risulta la sorgente fredda maggiormente utilizzata per tale motivo che le pompe di calore aria aria e aria acqua sono quelle pi diffuse L acqua come sorgente fredda garantisce ottime prestazioni della pompa di calore risentendo meno delle condizioni climatiche esterne rispetto all aria ma il suo utilizzo pu richiedere un costo addizionale dovuto alla maggiore complessit impiantistica Il terreno invece data la sua elevata inerzia termica mantiene una temperatura media pressoch costante durante tutto l anno In generale la variazione giornaliera di temperatura si riduce di dieci volte entro pochi centimetri di profondit mentre la variazione stagionale si riduce dello stesso fattore dopo alcuni metri In ogni caso nel 41 terreno indisturbato la temperatura oscilla rispetto a un valore medio che praticamente pari alla temperatura media annuale della localit in esame La seguente figura presenta il gradiente termico verticale del terreno a diverse profondit in quattro mesi differenti Temperatura superficiale C r td 0 Oo c O lt O Sen A 20 em Febbraio Maggio e Novembre e Agosto Figura 16 Gradiente termico verticale del terreno In base alla potenza delle macchine frigorifere ti potrai trovare davanti a dei piccoli condizionatori o a macchine imponenti questo vale in generale ma pi che altro per le macchine condensate ad aria
55. carbone e gas naturale Anche l uranio utilizzato come combustibile nelle centrali nucleari di origine fossile Le risorse rinnovabili invece sono quelle che per definizione si riformano almeno nello stesso tempo in cui vengono consumate Esse sono essenzialmente rappresentate dall energia solare attraverso l irraggiamento diretto dall energia del vento dall energia insita nel corso di un fiume dall energia del mare moto ondoso e maree e dai biocombustibili derivati dalle biomasse legna colture energetiche rifiuti biologici cio sostanze organiche vegetali o animali in forma non fossile Tra le risorse rinnovabili si annovera anche la geotermia ovvero l energia termica presente nel sottosuolo e che la terra possiede naturalmente e ovunque La particolarit dell energia geotermica consiste nel fatto che tra le energie rinnovabili l unica che non legata al sole Il vento dipende dal sole il ciclo dell acqua dipende dal sole cos come il moto ondoso e la crescita delle piante Tutte le energie da esse derivate dipendono dall attivit solare Tutte tranne l energia geotermica I processi di conversione sono quelli in cui si passa da una forma di energia a un altra Per farti afferrare il concetto pensa ai motori elettrici dove l energia elettrica in essi entrante viene convertita in energia meccanica disponibile all asse di rotazione Il ventilatore di casa tua funziona cos tu lo alimenti con la corrente elettric
56. cendola fluire flusso di energia e trasformandola attraverso idonee tecnologie nella forma avente le caratteristiche adatte alla realizzazione dell effetto utile desiderato SISTEMA ENERGETICO Energia Lavoro Energia Lavoro Figura 8 Sistema energetico ideale Questi processi sono isolati dal mondo No tutti i sistemi energetici reali cio quelli con cui dobbiamo fare veramente i conti dal frullatore di casa nostra alla centrale termoelettrica comportano sempre una continua interazione con l ambiente naturale che si concretizza con perdite energetiche inquinamento e produzione di rifiuti Energia Lavoro Energia Lavoro perdite inquinamento rifiuti Figura 9 Sistema energetico reale 26 Un sistema energetico reale nel complesso costituito dall insieme delle risorse energetiche primarie e da tutti i processi conversione trasporto e stoccaggio energetico nonch dagli usi finali dell energia dai rifiuti prodotti e dalle interazioni con l ambiente generate in tutti le fasi e i processi citati Le fonti primarie di energia sono quelle direttamente disponibili in natura Queste possono essere divise in due grandi famiglie risorse non rinnovabili e risorse rinnovabili Le risorse non rinnovabili sono quelle che si riformano nell arco di ere geologiche e vanno per questo inevitabilmente verso l esaurimento considerato il ritmo con cui sono consumate Sono costituite pi che altro da petrolio
57. che si possono adottare anche se le pi in uso sono quelle che prevedono pannelli fono assorbenti 9 Se non te lo ricordi rileggi qualche pagina indietro 50 Figura 25 Schermatura fono assorbente di una macchina frigorifera Infine i famosi spazi di rispetto quanto accennato prima per le centrali termiche vale allo stesso modo per quelle frigorifere Lasciare tra le macchine le tubazioni e gli altri apparecchi costituenti l impianto il giusto spazio per consentirne l installazione e la manutenzione una prerogativa fondamentale per poter installare e gestire al meglio il sistema 3 2 Componenti per la distribuzione Le reti di distribuzione sono quell insieme di tubazioni che consentono di far circolare il fluido termo vettore perlopi acqua all interno dell impianto di riscaldamento o condizionamento L acqua infatti viene fatta passare attraverso la caldaia la pompa di calore o il gruppo frigorifero per poi essere inviata ai terminali di emissione tipicamente radiatori fan coils pannelli radianti 51 3 2 1 Bilanciamento idraulico N Il problema dei problemi nei sistemi di distribuzione quello che va sotto il nome di bilanciamento Il bilanciamento consiste sostanzialmente di tre fasi e Si ipotizza una AT uguale per ogni terminale radiatori fan coils di solito si assume un AT 10 C per radiatori e ventilconvettori altro nome dei fan coils in fase di riscaldamento e un AT 5 C per i venti
58. cos detto gruppo antincendio In realt anche la scelta e il posizionamento dei classici estintori a parete spetta sempre al progettista meccanico In definitiva comunque quando sentirai parlare in ambito di impiantistica meccanica di impianto antincendio dovrai pensare solo alla parte che ha a che fare con l estinzione 2 2 Impianti tecnici Ma mi proprio impossibile per continuare a raccontarti di impianti meccanici se prima non li inquadro in un contesto pi ampio di cui in realt fanno effettivamente parte Si perch gli impianti meccanici nel senso prima accennato fanno parte della pi grande categoria degli impianti tecnici abbinati all edilizia ovvero sistemi che consentono 1 Talvolta si usa la nomenclatura di acque bianche per le acque meteoriche e acque grigie per le acque saponose 24 ognuno nell ambito delle rispettive competenze di rendere gli edifici che a vario titolo frequentiamo adatti alle nostre esigenze Pensa che fino all inizio del secolo scorso gli edifici per civile abitazione presentavano una percentuale di impianti tecnici veramente esigua che il pi delle volte non rappresentava nemmeno il 2 del costo dell immobile Nella migliore delle ipotesi le case erano dotate di un impianto idrico e proprio in casi eccezionali di un impianto fognario costituito da un pozzo nero installato all esterno Per parlare di impianti di riscaldamento in senso dignitoso si dovette attendere che i
59. costamento di prevalenza H Curva di resistenza del circuito l Prevalenza ml AG Scostamento i di portata Portata G Figura 92 Caratteristica circuito pompa CRITERIO DI SCELTA DELLA POMPA Noto il circuito idraulico da servire e nota la portata d acqua che deve circolare nell impianto possibile scegliere la giusta pompa a partire dalla sua curva caratteristica si sceglier la pompa la cui curva caratteristica interseca la curva del circuito nel punto di lavoro voluto Capiamo meglio con un esempio Sia quella mostrata in figura la curva di resistenza del circuito curva rossa e sia data la portata richiesta Ebbene tra tutte le pompe disponibili in commercio occorrer scegliere quelle la cui curva caratteristica interseca la curva del circuito proprio nel punto di lavoro 12 Ricorda infatti che il grafico della funzione x2 proprio una parabola 125 voluto Quella che fa al caso nostro una pompa la cui curva ricalca quella tratteggiata in colore blu circuito pompa adatta al wy caso in esame a a w Portata Portata I s richiesta ls Figura 93 Scelta della curva della pompa SCELTA DEI DIAMETRI DEI TUBI E CALCOLO DELLE PERDITE DI CARICO DISTRIBUITE La curva caratteristica del circuito si pu tracciare quando siano note le perdite di carico ovvero non appena sar stato scelto il tracciato della distribuzione determinati i diametri
60. creare e mantenere le corrette condizioni di temperatura e umidit al fine di favorire la permanenza delle persone e anche delle cose Talvolta pu necessitare solo un impianto di riscaldamento perch magari siamo in un paese di solito molto freddo talvolta invece pu necessitare solo un impianto di ventilazione o come si dice pi propriamente un impianto di ricambio d aria perch la presenza di molte persone e lavorazioni particolari rendono l aria ambiente non salubre Pu essere anche opportuno il solo impianto di condizionamento perch il clima gia di per se caldo e umido ma non improbabile invece trovare una combinazione di due tipologie oppure impianti che le riuniscano tutte e tre In ogni caso se fai il progettista in Islanda magari non ti capiteranno molti impianti di condizionamento cos come se lavori in Sud Africa poco probabile che ti chiederanno un bellimpianto di riscaldamento Comunque sia l applicazione degli impianti di climatizzazione servir solo a rispondere a un esigenza Gli impianti sanitari invece sono quelli che comprendono sia gli impianti di smaltimento delle acque reflue dette anche acqua usate e delle acque piovane e gli impianti di adduzione idrica 23 Chiariamoci un po le idee Gli impianti di smaltimento conosciuti anche col nome di impianti di scarico sono quelli senza i quali si tornerebbe dritti dritti al Medioevo Hanno lo scopo di smaltire dagli edifici i liquami fisiologic
61. dalla rugosita della superficie interna del tubo dalla densita quindi dalla temperatura dell acqua e dal quadrato della velocita del fluido essendo e p ladensita dell acqua alla temperatura media di esercizio kg m e D ildiametro interno del tubo m e u lavelocita media dell acqua m s e f il fattore di attrito e tiene conto della rugosit della parete del tubo Questo fattore pu essere calcolato per iterazione con la relazione di Colebrook In tale formula l unico parametro difficile da determinare il fattore di attrito f Esso dipende sostanzialmente dalle dimensioni e dalla rugosit del condotto e dal modo in cui ivi vi scorre il fluido In particolare per quanto riguarda il secondo punto f varia in relazione al regime di moto del fluido Tale regime pu essere e laminare quando le particelle del fluido percorrono traiettorie parallele fra loro e turbolento quando le particelle del fluido si muovono in modo irregolare seguendo traiettorie tortuose e complicate e transitorio allorch il flusso si presenta incerto e instabile n chiaramente laminare n chiaramente turbolento Questi diversi modi di scorrere del fluido sono quantitativamente individuabili attraverso il numero di Reynolds Re un valore adimensionale cos definito 53 dove e D diametro interno del condotto m e u velocit media del flusso m s e v viscosit cinematica del fluido m2 s Con buona
62. del locale esterno Quando la parete non soddisfa in utto o in parte i suddetti requisiti ilocali devono distare non meno di 0 6 m dalla parete dell edificio Oppure deve essere interposta una struttura di caratteristiche non inferiori a REI 120 di dimensioni maggiori di 0 5 metri lateralmente e 1 metro superiormente rispetto alla proiezione retta del locale esterno Figura 15 Installazione in locali esterni In ogni caso ci che determina le caratteristiche costruttive di una centrale termica non solo le indicazioni di leggi e decreti per altro imperative su tutto il resto ma anche accorgimenti tecnici e il sempre gradito buon senso Spesse volte per esempio al fine di rendere la centrale termica la pi piccola possibile le apparecchiature vengono installate talmente vicine che poi non possibile neanche farci la manutenzione Ricorda a tal proposito che sui cataloghi tecnici dei prodotti sono quasi sempre riportate le indicazione dei cos detti spazi di rispetto cio quelle distanze minime che devono essere lasciate accessibili intorno agli apparecchi installati Un altro esempio classico costituito dalle aperture di accesso Specialmente quando la centrale termica da realizzare il portarci dentro le apparecchiature non certo un problema molto spesso le caldaie o gli accumuli per l acqua calda sanitaria bollitori vengono posizionati quando ancora manca da fare una parete o da fare il tetto Cosa
63. delle tubazioni che la costituiscono e individuati tutti i dispositivi idraulici ivi presenti I calcolo delle perdite di carico distribuite pu essere eseguito solo dopo avere definito i diametri dei tubi La scelta dei diametri dei tubi viene fatta ponendo delle limitazioni alla velocit dell acqua che non deve essere inferiore ad un certo valore minimo n deve essere superiore ad un dato valore massimo se l acqua va troppo lentamente si rischia la formazione di sacche d aria all interno dei tubi con conseguenti gorgoglii che rendono irregolare il flusso dell acqua inoltre la presenza d aria all interno delle tubazioni favorisce la corrosione se l acqua va troppo veloce si avranno invece perdite di carico inaccettabili che ci porteranno a dover dotare il circuito di pompe molto costose e ingombranti l eccessiva velocit dell acqua pu inoltre produrre rumorosit e pu addirittura portare a rottura le tubazioni per erosione 126 Le velocita consigliate per i vari tipi di tubazioni sono quelle riportate nella tabella seguente Tabella 13 Velocit consigliate dell acqua espresse in m s Tubazioni Tubazioni Terminali di principali secondarie impianto Tubi in acciaio 1 2 2 5 0 5 1 5 0 2 0 7 Tubi in PEX polietilene reticolato 1 2 2 5 0 5 1 5 0 2 0 7 Tubi in rame 0 7 1 2 0 5 0 9 0 2 0 5 Poich le perdite distribuite dipendono dal quadrato della velocit dell acqua porre limiti alla velocit equivale a por
64. e convenienti da un punto di vista economico e semplici da installare Hanno anche per un piccolo difettuccio quando non ci passa l aria dentro si sgonfiano risultando bruttini 98 Figura 72 Canalizzazione aria realizzata in tessuto I canali semicircolari si distinguono da quelli circolari per il fatto che questi mantengono la loro forma anche quando non vi scorre l aria dentro Per tale caratteristica sono consigliati negli ambienti dove il fattore estetico giochi un ruolo importante 4 3 Componenti per la diffusione dell aria 4 3 1 Generalit e classificazione Che cosa una bocchetta Che cosa un diffusore La bocchetta e il diffusore sono l anello di congiunzione tra l impianto e l ambiente da climatizzare e pertanto non sono un puro e semplice elemento decorativo non sono un elemento per tappare un buco e non rappresentano nemmeno un componente di cui proprio non si pu fare a meno e che quindi meglio relegare in posti poco visibili se non nascosti del tutto La bocchetta e il diffusore hanno invece importante compito di distribuire l aria in ambiente nel modo migliore possibile evitando al contempo la presenza di zone morte ed effetti di stratificazione In ambito europeo generalmente accettata la definizione data dalle norme DIN che indica la zona di soggiorno come quella zona compresa tra un altezza di 1 8 metri dal pavimento e una distanza di 150 mm dalle pareti laterali 99
65. e deumidificata d estate e riscaldata e umidificata d inverno Il tutto a fronte di una certa spesa energetica da sostenere La quantit di calore da togliere o fornire per portare l aria di rinnovo dalla temperatura esterna a quella interna si chiama calore sensibile Q Quella da togliere o fornire per modificarne l umidit relativa si chiama calore latente Qi La somma del calore sensibile e di quello latente si chiama calore totale Q 117 5 2 4 Stima dei carichi termici per l affollamento Il carico di affollamento il carico dovuto alla presenza di persone e anch esso sempre positivo Il corpo umano infatti attraverso i fenomeni di metabolismo produce continuamente una certa quantit di calore sia di natura sensibile che latente Lo scambio termico determinato dalla pi elevata temperatura del corpo stesso rispetto all ambiente definisce il calore sensibile I fenomeni di traspirazione della pelle e di respirazione determinano invece il calore latente Il processo naturale di termoregolazione del corpo umano tende a mantenere costante la temperatura corporea smaltendo all esterno il calore prodotto sia per convezione calore sensibile sia per evaporazione di acqua sull epidermide calore latente Naturalmente la quantit di calore emessa dal corpo varia sia in funzione del tipo di attivit svolta che delle condizioni termo igrometriche ambientali 5 2 5 Stima dei carichi termici per l illuminazione
66. e la caldaia In base al tipo di combustibile che alimenta la caldaia si distinguono centrali a gas e centrali a gasolio anche se in realt si stanno molto diffondendo le caldaie che utilizzano biocombustibile principalmente cippato di legno pellets e biodiesel 36 Figura 13 Esempio di centrale termica a gas Questa classificazione fondamentale perch in base a essa cambiano le normative da rispettare soprattutto quelle che riguardano la prevenzione incendi Sono queste infatti che determinano le caratteristiche costruttive delle centrali stesse influendo in maniera molto pesante sulla loro collocazione nell edificio Per esempio le caldaie alimentate a gas il Decreto Ministeriale 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 si applica agli impianti termici di portata termica complessiva maggiore di 35 kW 30 000 kcal h A questo punto ti venuto il dubbio che la cucina dove c installata la tua caldaietta murale sia anche una centrale termica No tranquillo le classiche caldaie da appartamento hanno in genere una potenza che non supera i 24 kW e quindi non rientrano nel campo di applicazione del Decreto invece una centrale termica quella del tuo condominio se avete l impianto centralizzato 6 La portata termica sostanzialmente la potenza termica sviluppata dalla combu
67. e perdite concentrate dovute alla presenza di due curve normali a 90 una valvola a 3 vie e una valvola a sfera a passaggio ridotto Dalla prima tabella si calcola la sommatoria Xk ricordiamo che D 2 1 2 tubo d acciaio 130 Valori del coefficiente di perdita concentrata k adimensionale Diametro interno tubi in rame e tubi in PEX Diametro esterno tubi in acciaio La sommatoria Xk risulta pari a tk 0 4 0 4 0 6 8 0 9 4 10 si approssima sempre per eccesso Dalla seconda tabella ricordando che era la velocit v 1 2 m s si determina la perdita di carico concentrata in mm C A 14 La velocit indicata nella tabella relativa al calcolo delle perdite di carico distribuite 131 sa i aa 07 sel sol ef on 20 sol vr 200 20 dol zo ie a sla e os F a eel ul res 20 alae sol ar de ef al a aer ao al soe ST pei no sul aea 925 it 1 3 sol vel 250 eos srl eon rifatte sone 1121 1200 1202 4 4 200 29 299 soo e oo eco 0a sos 1099 1198 1299 1399 1499 45 na 220 sea sol sral sal eoal se 1082 1147 1282 1977 1491 1606 1720 1 6 131 261 2 522 eso maa ot4 1046 175 1305 1635 1568 1697 1828 1088 _1 7 147 204 442 seo rar aa ios1 170 1328 1474 1621 1768 1915 2083 2210 _1 8 we zo 4 est sz6 ail 1s7 1321 1487 1652 1817 1982 21048 2012 2478 1 9 184 a ssal asl s20 104 1280 1472 1657 1841 2024 2208 2
68. e un po pi stretto o un po pi largo La potenza termica o frigorifera da installare nel locale si ottiene moltiplicando quei valori segreti che ti ho detto per la volumetria netta del locale stesso Ma cerchiamo di essere un po pi scientifici e considerare tutti gli aspetti che concorrono al dimensionamento di un impianto di climatizzazione Il carico termico definito all inizio del paragrafo precedente in effetti determinato da una somma di carichi che differiscono tra di loro sia per la diversa natura ed origine sia per l entit quantitativa con la quale vanno a formare il carico termico globale Altra classificazione dei carichi la seguente e Carichi termici esterni influenzano l ambiente dall esterno e comprendono o carico di trasmissione pu essere positivo o negativo secondo la stagione o carico termico di radiazione solare sempre positivo in ogni stagione o carico termico di ventilazione o infiltrazione pu essere positivo o negativo secondo la stagione e Carichi termici interni hanno origine all interno dell ambiente sono pertanto sempre positivi e comprendono o carico di affollamento presenza di persone o carico di illuminazione carico dovuto a presenza di apparecchiature elettriche e di altre fonti di calore fornelli vapore ecc 115 5 2 1 Stima dei carichi termici per trasmissione E il calore che fluisce attraverso le pareti e le altre strutture per effetto della dif
69. eccellente sia il problema termodinamico che il problema manutentivo DIFFUSORI LINEARI Sviluppatisi negli Stati Uniti come soluzione architettonicamente ottimale per i controsoffitti a doghe sono stati ben accolti in Europa dove hanno avuto un grande SUCCESSO Figura 78 Diffusore lineare a una feritoia Rispetto ai diffusori quadrati e rotondi permettono un lancio in una o in due direzioni perpendicolari alla posizione del diffusore Anche per questa serie di diffusori si pensato di mettere a disposizione tutti i vantaggi del lancio orizzontale alternato ed inclinato di cui si gia parlato precedentemente In questo caso l integrazione tra controsoffitto e diffusore perfetta il design del controsoffitto non solo non interrotto ma non risulta in nessun modo variato in quanto i diffusori risultano praticamente invisibili 105 Figura 79 Esempio di installazione di un diffusore lineare a tre feritoie DIFFUSORI A EFFETTO RADIALE N Questo tipo di diffusore stato studiato per ottenere un effetto Coanda con un moto rotatorio e quindi permettere il raggiungimento di tre scopi e Elevato effetto induttivo dovuto al fatto che la suddivisione del lancio principale in tanti lanci aventi orientamenti diversi rispetto al lancio tipico unidirezionale e compatto moltiplica l effetto di trascinamento e di induzione e Rapida diminuzione della differenza di temperatura tra aria di mandata e ambiente dov
70. egli occupanti indirizzando verso il basso il lancio degli ugelli e utilizzando la massima portata consentita dall impianto le velocit finali non interessano non essendoci occupanti con notevole risparmio energetico A regime si passer a una fase di mantenimento con piccolo AT positivo o nullo e lancio quasi isotermo e un raffreddamento veloce dell ambiente prima dell affluire degli occupanti indirizzando ancora verso il basso il lancio con la massima portata e il massimo AT negativo realizzando ancora un sensibile risparmio energetico salvo riportare la direzione del lancio verso l alto una volta raggiunta la temperatura ambiente desiderata 102 E chiaro tuttavia chele velocita finali teoriche sono grandemente influenzate dalla presenza di correnti convettive che si stabiliscono in ambiente e che non sono determinabili a priori In pratica stato dimostrato come non sia sempre possibile ottenere un buon comfort con questo sistema il quale risulta tuttavia ancora valido se si considera il fatto che la sua utilizzazione nella maggior parte dei casi una soluzione di compromesso Figura 76 Esempio di installazione di ugelli Un aspetto negativo di questo tipo di diffusione il suo livello di rumorosit relativamente elevato Dopo aver effettuato la scelta in base ai dati aeraulici occorre porre molta attenzione al controllo del livello sonoro in quanto i dati riportati nella maggioranza dei diagrammi forniti dai
71. elle relative alle stagioni intermedie e quelle variabili tra lancio caldo isotermico o freddo che si possono presentare durante la giornata lavorativa in funzione della variabilit dei carichi interni dell esposizione del grado di insolazione 108 Figura 82 Diffusore per grandi altezze con camera di raccordo Quasi tutti i diffusori di questo tipo si affidano a un moto vorticoso radiale per ottenere le maggiori penetrazioni possibili fase di riscaldamento e la massima induzione in fase di ventilazione o condizionamento Per ottenere le varie inclinazioni del lancio e cio il passaggio da tutto verticale a tutto orizzontale si sfrutta la geometria variabile ovvero la possibilit di variare in modo automatico a mezzo di opportuni servomotori l angolazione o la disposizione delle alette vedi figura Figura 83 Esempio di geometria variabile 109 Figura 84 Esempio di installazione di un diffusore per grandi altezze 4 3 4 Diffusione da pavimento Sono stati sviluppati in base alle esperienze negative relativamente alla distribuzione dell aria derivanti dall impiego di bocchette a pavimento normalmente impiegate nei centri di elaborazione dati CED In questi tipi di impianti normalmente non sorvegliati la diffusione da pavimento serviva esclusivamente per il raffreddamento di macchine e quindi la velocit dell aria e il delta t non erano considerati parametri importanti Nel caso invece di CED con pr
72. ema di misura Esso prevede l utilizzo di sette grandezze fondamentali e di altre unit di misura da esse derivate Nelle tabelle di seguito presentate sono riportate sia le une che le altre Tabella 1 Grandezze fondamentali nel S I Grandezza Nome Simbolo Definizione Distanza percorsa nel vuoto dalla luce nell intervallo Lunghezza metro m di tempo di 1 299 792 458 di secondo XVII CGPM 1983 Massa del prototipo internazionale conservato al M hil k assa CO 5 Pavillon de Breteuil a S vres III CGPM 1901 Intervallo di tempo che contiene 9 192 631 770 periodi della radiazione corrispondente alla Tempo secondo S transizione fra i due livelli iperfini dello stato fondamentale dell atomo di cesio 133 XIII CGPM 1967 Intensit di corrente elettrica che mantenuta costante in due conduttori rettilinei paralleli di Intensit di lunghezza infinita di sezione circolare trascu rabile ampere A corrente elettrica e posti alla distanza di un metro l uno dallaltro nel vuoto produce tra i due conduttori la forza di 2 10 7 N su ogni metro di lunghezza IX CGPM 1948 Frazione 1 273 16 della temperatura Temperatura kelvin K termodinamica del punto triplo dell acqua XIII CGPM 1967 Intensit luminosa in una data direzione di una sorgente che mette una radiazione mono cromatica Intensit luminosa candela cd di frequenza 540 1012 Hz e la cui intensit energetica in tale direzione di 1 683 W sr XVI CGPM 1979 Quant
73. emento che garantisce la dispersione dei fumi della combustione gt Ecco vedi avendo scritto produzione sono stato impreciso avrei dovuto scrivere conversione Se non ti chiaro rileggi le ultime due pagine 31 Molto spesso la coppia bruciatore pi corpo caldaia anche chiamato gruppo termico 9 SBD H IN os ASA Figura 10 Vista interna di una caldaia Per la combustione si pu scrivere in generale Combustibile Aria gt Prodotti della combustione COMBUSTIBILI I combustibili pi utilizzati nell ambito degli impianti meccanici sono il metano il gasolio e sempre di pi i biocarburanti Parametro caratteristico di un combustibile il potere calorifico definito come la quantit di calore sviluppata durante la combustione di 1 kg dello stesso Si misura in kJ kg Per i combustibili liquidi si usa definire il potere calorifico anche in kJ litro e per quelli gassosi in kJ m3 o anche in kJ Nm3 dove la lettera N sta a indicare le condizioni normali di riferimento della pressione e della temperatura del gas ovvero 1 bar e 0 C I prodotti della combustione sono tutti quei componenti che si trovano a destra della reazione di combustione Tra essi a parte il calore sviluppato che rappresenta il prodotto della combustione pi importante ai fini del riscaldamento ci che si ottiene anidride 32 carbonica C02 monossido di carbonio CO biossido di zolfo S02 e acqua
74. ente elettrica utilizzata per generare vapore nell apposito produttore TI DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar Figura 96 Trattamenti termici invernali nella u t a 5 5 Disegno esecutivo degli impianti TO ni g Pa AD ae de Se nella fase di schematizzazione ti sei cimentato nel disegno degli schemi di distribuzione e degli schemi funzionali adoperando solo carta e matita questo il momento giusto di accendere il computer e darci dentro con un software di disegno in stile AutoCAD 141 Dovrai fare un bel lavoro preciso e completo perch gli installatori che eseguiranno praticamente l opera useranno quasi esclusivamente quello che tu con tanto amore hai disegnato Andra proprio come ti dico i tuoi schemi saranno appesi con dei chiodi alle pareti si sgualciranno si sporcheranno ma saranno praticamente una Bibbia durante la costruzione degli impianti meccanici ALLINTERNO DI un Loca 8 r us pol VA I ra ul f 4 TY mi 23 n R l eee Et rmi zis i Fa I a e a Km 22 vZ COLLETTORE zora rotte oti ct sj a J J an e a a i ta N Sh i 19
75. esa a tutti i giorni di un periodo convenzionale di riscaldamento delle sole differenze positive giornaliere tra la temperatura dell ambiente e la temperatura media esterna giornaliera L unit di misura utilizzata proprio il grado giorno GG A sua volta il periodo convenzionale di riscaldamento il lasso temporale annuo in cui gli impianti di riscaldamento possono stare accessi La lunghezza del periodo varia in base alle zone climatiche in cui stata divisa l Italia sulla base dei gradi giorno in totale sei zone dalla A alla F 139 0 5x 3 700 Sostituendo all incognita il valore della portata di aria esterna calcolato si ha f 4 000 0 5 4 000 3 700 1 700 ore Quindi essendo le ore di funzionamento effettive 2 600 ore maggiori di quelle limite 1 700 ore secondo il D P R 412 93 risulta obbligatorio installare un recuperatore di calore La u t a che si occuper del trattamento dell aria di rinnovo potr avere la seguente configurazione una sezione ventilante di ripresa un recuperatore statico a flussi incrociati una sezione costituita da una batteria di riscaldamento una sezione di umidificazione a vapore e una seziona ventilante di mandata KD ESPULSIONE 00 200 dai PF Figura 95 Schema funzionale della centrale di trattamento aria di progetto A questo punto resta da stabilire quanta potenza occorra
76. esenza continuativa o anche solamente saltuaria di operatori questo stato di cose non pi accettabile L avvento poi dell informatica distribuita in uffici banche assicurazioni con largo impiego di pavimenti galleggianti ha imposto lo sviluppo di diffusori pi adatti allo scopo Partendo dalla possibilit di sfruttare il pavimento galleggiante come plenum di distribuzione di abolire la controsoffittatura di prevedere la ripresa dall altro per es attraverso i corpi illuminanti la ricerca si indirizzata verso un diffusore che favorendo i moti convettivi naturali potesse assicurare velocit finali e delta t accettabili con una attivit sedentaria o con permanenze continue La figura seguente mostra un tipo di diffusore a pavimento con i suoi componenti e in particolare con il 110 distributore elicoidale che permette un rapido abbattimento della velocita di lancio e del AT Figura 85 Diffusore a pavimento E evidente che con la distribuzione da pavimento quanto accade sopra la zona di soggiorno 1 8 m dal pavimento non piu interessante Questo ci porta ad osservare che la zona da condizionare non pi pari all intera cubatura dell ambiente bens limitata al volume dato dalla superficie in pianta del locale per l altezza utile 1 8 m appunto volume sensibilmente ridotto dal 30 al 50 in meno rispetto al volume totale Ci significa minori portate in gioco con notevole conseguente risparmio energetico Per
77. ezze hanno le seguenti unit di misura r mm c a m v m2 s p kg m G l h e D mm I tubi ad alta scabrezza invece sono condotti con caratteristiche che si possono trovare facilmente negli impianti realizzati senza le necessarie protezioni contro la corrosione e contro il deposito di calcare Le loro perdite di carico continue si possono determinare moltiplicando quelle dei tubi a bassa e media rugosit per i fattori correttivi tabellati PERDITE DI CARICO CONCENTRATE Le perdite di carico concentrate o localizzate sono quelle che l acqua incontra laddove vi sono accidentalit come la presenza di dispositivi idraulici e terminali d impianto oppure laddove vi sono variazioni brusche del diametro del tubo curve derivazioni e cos via Le perdite concentrate si possono determinare mediante la formula L pi 16 e z perdita di carico localizzata Pa e coefficiente di perdita localizzata adimensionale e p massa volumica del fluido kg m3 e u velocit media del flusso m s Se z si esprime in mm di c a la 8 diventa uz 17 2 981 z p Il coefficiente talvolta in letteratura tecnica anche chiamato k risulta dipendere soprattutto dalla forma della resistenza localizzata ed con buona approssimazione indipendente da altri fattori quali il peso specifico la viscosit e la velocit del fluido Il suo valore pu essere determinato sia con formule in casi a geometria semplice che spe
78. ezzi 144 A me gli occhi please Sai qual la parte pi difficile dell analisi prezzi Forse richiedere i preventivi No La parte pi difficile la stima dei tempi Neanche i progettisti pi esperti possono competere con un vecchio idraulico Solo dopo aver installato varie volte un prodotto puoi essere abbastanza sicuro di quanto tempo occorra per posarlo in opera Ricorda abbastanza sicuro non pienamente Ma se uno fa il progettista e quindi non fa anche l idraulico come pu stimare i tempi giusti Va sui cantieri a vedere osserva ruba con gli occhi si informa prova e qualche volta sbaglia cos come hanno fatto tutti Poi per alla fine impara anche se un installatore lo sapr fare sempre meglio Descrizione um Q t P Unitario Importo IMPIANTO TERMICO B 003 B 004 B 004 B 004 20 71 00 20 71 02 RADIATORE TUBOLARE IN ACCIAIO Fornitura e posa in opera di radiatore tubolare in acciaio multicolonna ad elementi saldati tubi del diametro 25 mm raggio di raccordo tra tubi e testa 25 mm spessore tubi 1 20 mm spessore lamiera teste 1 50 mm numero delle colonne variabile da 2 a 6 altezza da 200 a 2500 mm passo elemento 45 mm pressione massima di esercizio 12 bar per 2 3 4 colonne 10 bar per 5 e 6 colonne verniciato a polveri epossidiche ghiere filettate autocentranti negli elementi di estremit emissione termica certificata EN442 Completo di riduzioni e tappi c
79. ferenza di temperatura fra esterno e interno dell ambiente climatizzato Esso dipende sia dallo spessore della struttura sia dalla natura del materiale che la costituisce nonch dalla differenza di temperatura esistente tra i suoi estremi Poich le strutture che limitano un ambiente sono di diverso tipo vetri pareti soffitto ecc sara necessario calcolare il carico di trasmissione per ognuna di esse e sommare poi i singoli contributi per ottenere il carico di trasmissione complessivo dunque evidente che per ridurre il carico di trasmissione di un edificio si dovr operare in fase di progettazione e di costruzione lavorando molto sia sui materiali che sulle geometrie 5 2 2 Stima dei carichi termici per radiazione quello dovuto alla radiazione solare Influenza l ambiente in due modi direttamente attraverso le superfici vetrate oppure indirettamente attraverso le pareti esterne Nel primo caso il carico penetra in ambiente nel momento stesso in cui c radiazione Nel secondo invece caso la radiazione solare provoca il surriscaldamento della superficie esterna della parete a cui segue un flusso di calore verso l ambiente interno Tale flusso per vi giunge con un notevole ritardo anche di ore rispetto al momento in cui la radiazione ha provocato i suoi effetti per questo motivo che dopo giornate particolarmente soleggiate e calde alcune pareti perimetrali presentando la superficie interna sensibilmente calda anche du
80. ggiano paralleli a quelli di ritorno 74 Figura 46 Pannelli radianti a pavimento In base alla norma UNI 1264 ci sono tre possibilita di integrare i pannelli col pavimento tipo A B e C il primo tipo per il pi semplice e utilizzato prevede che il sistema sia realizzato inserendo un isolante sopra la soletta portante del pavimento Al di sopra dell isolante vengono poi posate le tubazioni perlopi in PEX annegate a loro volta completamente nel massetto generalmente costituito da calcestruzzo Alla fine il massetto viene ricoperto col rivestimento definitivo solitamente piastrelle ma anche parquet linoleum e moquette 75 1 pannello Figura 47 Schema di montaggio di un pannello radiante Tra i vantaggi di questo tipo di impianto ci sono sicuramente il comfort climatico il risparmio energetico e la liberta di arredo Per quanto riguarda il benessere climatico opportuno riferirsi alla curve riportate in figura Secondo la curva ideale per poter assicurare in un locale condizioni di benessere termico si devono mantenere zone leggermente pi calde a pavimento e pi fredde a soffitto Data la specifica posizione in cui sono installati cio a pavimento e il fatto che cedono calore soprattutto per irraggiamento gli impianti che meglio si prestano a offrire tali condizioni sono quelli a pannelli radianti Il riscaldamento a pannelli radianti inoltre in grado di evitare i due inconvenienti tipici degli impia
81. guali pi alta la portata o piccolo il diametro pi perdite ci saranno In realt si vuole che le cadute di pressione nei rami del collettore siano tutte uguali poich questi sono collegati in parallelo nei due collettori componenti il modul Se cos non fosse la portata nei rami meno sfavoriti cio con minori perdite di carico aumenterebbe oltre quella di progetto viceversa invece accadrebbe in quelli maggiormente favoriti Il sistema andr dunque bilanciato idraulicamente con i sistemi prima accennati diametri dei tubi o valvole di regolazione Js al fs a E a a a m ao as error Nodo di a x a it 4 J Figura 31 Distribuzione con collettori Modul 61 3 2 4 Tubazioni per acqua TUBI IN ACCIAIO Le tubazioni in acciaio dette anche impropriamente tubi in ferro sono caratterizzate da prestazioni meccaniche che dipendono sia dal tipo di acciaio utilizzato sia dai trattamenti termici a cui sono stati sottoposti Normalmente sono vendute in barre di lunghezza variabile tra i quattro e i sette metri con estremita liscie smussate o filettate I tubi in acciaio sono disponibili anche con protezioni contro la corrosione e con preisolamento termico Le protezioni contro la corrosione sono ottenute rivestendo le superfici dei tubi con zinco bitume o una particolare resina Il preisolamento invece realizzato con schiume di poliuretano protette all esterno mediante tubi in polietilene nero Figura 32
82. i chiamati anche acque nere o acque scure e i liquami saponosi chiamati anche acque bianche o acque chiare La prima tipologia viene naturalmente dagli scarichi dei wc mentre la seconda dai lavandini e dalle docce ma anche dai lavelli di cucina e dalle lavatrici Due reti di tubazioni opportunamente separate convogliano questi liquami prima alla fossa biologica e poi alla fognatura pubblica Gli impianti di adduzione invece sono quelli che hanno lo scopo di addurre cio far arrivare ai nostri rubinetti l acqua fredda e l acqua calda per usi igenici La prima giunge negli edifici dall esterno perlopi dall acquedotto mentre la seconda prodotta in loco Infine parliamo degli impianti antincendio facenti sempre parte ti ricordo della grande categoria degli impianti meccanici Ora a essere precisi anche gli impianti antincendio sono costituiti a loro volta da altre due tipologie impiantistiche estinzione incendi e rilevazione incendi La prima ha a che fare con l acqua e con i tubi ed quella che qui ci interessa la seconda invece ha a che fare con l elettricit e con la sensoristica e questo ora ci interessa un po meno Gli impianti di estinzione incendi sono quelli generalmente costituiti da una rete di tubazioni che convogliano l acqua agli idranti Quest acqua si solito stoccata in una grossa vasca detta vasca antincendio e da essa viene spillata all occorrenza a mezzo di pompe idrauliche che costituiscono il
83. i cui sono fatti un altro fattore di distinzione ghisa acciaio e alluminio sono le tre tipologie di maggior utilizzo RADIATORI IN GHISA I radiatori in ghisa essendo facilmente componibili si possono facilmente ampliare o ridurre aggiungendo o togliendo elementi Inoltre non sono soggetti a corrosione non fanno rumore mentre si dilatano ma per contro sono fragili pesanti e hanno minor resa termica ovvero a parit di calore ceduto sono pi ingombranti perch necessitano di una maggior superficie di scambio oat Figura 38 Vari tipi di radiatori in ghisa x gt Neale lt lt RADIATORI IN ACCIAIO I radiatori in acciaio invece sono meno pesanti di quelli in ghisa e hanno un design che ne consente un facile adattabilit ambientale visti i vari colori forme e finiture con cui sono costruiti Poich sono venduti gi assemblati e verniciati non risulta n agevolata n conveniente la riduzione o l aumento degli elementi Altro svantaggio dato dal rischio corrosione soprattutto esterna 68 Figura 39 Radiatore in acciaio RADIATORI IN ALLUMINIO I radiatori in alluminio sono i piu leggeri in assoluto hanno minimi ingombri data l elevata resa termica unita a un costo contenuto La loro bassa inerzia termica gli consente di scaldarsi velocemente ma di raffreddarsi altrettanto presto Presentano inoltre rischi di corrosione interna specie in presenza di acqua eccessivamente addolcita LO KO
84. i fumi ed il mantello della caldaia 100 p c i Rendimento 90 Figura 11 Rendimento di una caldaia tradizionale alimentata a metano 35 3 di calore disperso Rendimento attraverso 8 recuperato ean 105 rispetto e 3 non AE al p c i recuperato caldaia 11 di calore 100 p c i latente di cui 111 p c s Figura 12 Rendimento di una caldaia a condensazione alimentata a metano Viste le basse temperature dei fumi le caldaie a condensazione utilizzano canne fumarie in acciaio inox o in plastica Esse necessitano anche di un tubo per lo scarico dell acqua di condensa acida che si forma durante il loro funzionamento Tale condensa in genere recapitata nel pozzetto degrassatore a cui affluiscono le acque saponose prime di essere recapitate nella fossa biologica e da l alla fognatura pubblica CLASSIFICAZIONE Le caldaie si possono classificare in molto modi diversi ma le macro categorie principali sono tre Si possono infatti distinguere in base al tipo di installazione murali o a basamento in base al tipo di combustibile che utilizzano gas gasolio o biocombustibili e in base al materiale del corpo caldaia ghisa e acciaio CENTRALI TERMICHE Le centrali termiche sono quei luoghi deputati a ospitare tutte quelle apparecchiature e componenti che servono a produrre e distribuire energia termica all edificio cui la centrale dedicata Il cuore della centrale termica ovviament
85. ibile in ogni altra forma si chiama exergia La frazione non trasformabile si chiama invece anergia Quanto pi alta la frazione di exergia in una forma di energia tanto pi questa pregiata dal punto di vista tecnico ed economico Con tali premesse si pu quindi affermare che l energia elettrica e l energia meccanica sono exergia pura L exergia di una quantit di calore invece tanto pi elevata quanto pi alta la temperatura alla quale il calore disponibile rispetto alla temperatura esterna di riferimento A essere precisi esistono anche i processi di trasformazione nei quali forma di energia rimane la stessa ma assume diverse caratteristiche Un esempio di trasformazione energetica attuata con gli scambiatori di calore un flusso energetico entra calore e un 28 flusso esce sempre calore ma nel passaggio attraverso lo scambiatore ha variato alcune caratteristiche per esempio la temperatura Tabella 4 Processi e tecnologie di trasformazione dell energia Forma di Caratteristiche modificate Tecnologia energia f Tensione Trasformatore Elettrica Frequenza Inverter raddrizzatore CONE La sai Raffinazione reforming Chimica Composizione chimica us Di ossidazione parziale Velocit di rotazione Tipo di moto e trasferimento di energia da un mezzo Pompe meccaniche e turbine all altro idrauliche ed eoliche Fluido termovettore e temperatura e del flusso di calore Scambiatore di calo
86. icemente elettropompe senza altra specificazione Sono costituite da due parti ben differenziate fra loro il motore elettrico e il corpo della pompa Il motore elettrico collegato alla girante per mezzo di un albero di trasmissione La tenuta idraulica fra l albero e il corpo della pompa assicurata da appositi supporti meccanici o da premistoppa I settori di maggior utilizzo delle elettropompe a tenuta meccanica sono gli impianti di riscaldamento e di condizionamento le reti di distribuzione dell acqua sanitaria sopraelevazione dell acqua reti di ricircolo ecc gli impianti di irrigazione e di smaltimento dei liquami Queste pompe inoltre possono funzionare in un vasto campo di prevalenze e di portate Per prevalenze elevate si usano elettropompe con pi giranti montate sullo stesso albero e disposte in modo da essere percorse in serie dal liquido pompato 122 La caratteristica principale dei circolatori invece che in essi il motore viene alloggiato nel corpo della pompa In particolare la parte mobile del motore il rotore risulta immersa direttamente nel liquido da pompare e non sono pertanto richiesti organi di tenuta idraulica su parti in movimento Per questa loro caratteristica i circolatori sono chiamati anche pompe a rotore bagnato I circolatori vengono utilizzati soprattutto in impianti di riscaldamento e di ricircolo dell acqua calda Si possono utilizzare anche in impianti di condizionamento e di c
87. iechi con valvola di sfogo aria e guarnizione di tenuta in gomma siliconica bianca verniciati a polveri epossidiche Radiatore 4 colonne interasse 800mm 22 17 8 425 60 COLLETTORE COMPLANARE IN OTTONE Fornitura e posa in opera di Collettore complanare fuso monoblocco Per impianti di riscaldamento e condizionamento Pmax d esercizio 10 bar Campo di temperatura 10 110 C Interasse principale 60 mm Interasse derivazioni 40 mm Collettore 4 attacchi i i 56 00 Collettore 6 attacchi E 284 96 CASSETTA ISPEZIONE COLLETTORE Fornitura e posa in opera di cassetta d ispezione in plastica del tipo ventilato adatta per collettori complanari Corredata di protezioni laterali Profondit regolabile a 100 o 80 mm Colore bianco RAL 9010 Cassetta dim 400x300 Figura 100 Esempio di computo metrico 145 BIBLIOGRAFIA Aermec 2007 Calcolo delle reti idrauliche Aermec S p A Aermec 2002 L aria umida e l uso del diagramma pscicrometrico Aermec S p A Cammarata P G 2005 Impianti termotecnici Unversit degli Studi di Catania Doninelli M Quaderni Caleffi Le reti idrauliche Caleffi S p A Eurotherm 2011 Il manuale del benessere efficiente Eurotherm S p A Honeywell 1990 2011 Documentazione tecnico commerciale Honeywell S p A McGowan J J 1995 Direct Digital Control The Fairmont Press Inc Piperno N 1989 Regolazione automatica Hoepli Rhoss 2003 Caldaie e combustione Rhoss S
88. il valore del coefficiente di attrito per via grafica in base ai valori del numero di Reynolds e della scabrezza relativa 54 Diagramma di Moody ___Flusso laminare _ lt Zona critica pe pi y n pi bh Transizione _ Turbolenza completa 0 05 ii a a ae I Ae He X ORe IP sioyey aj emea eyisobny 0 008 I _ 0 00001 10 2 109 5 104 2 104 5 10 2 10 5 10 2 105 108 0 000001 0 000005 D Numero di Reynolds R Figura 26 Diagramma di Moody Di seguito sono riportate alcune formule relativamente semplici che consentono di calcolare il fattore di attrito quando il fluido vettore l acqua con temperature comprese tra 0 C e 95 C e quando i tubi rientrano nelle seguenti categorie di rugosit e bassa rugosita per 0 002 lt D lt 0 007 mm es tubi in rame e materiale plastico e media rugosita per 0 020 lt D lt 0 090 mm es tubi in acciaio nero e zincato e elevata rugosita per 0 200 lt D lt 1 000 mm es tubi incrostati o corrosi Per tubi a bassa scabrezza ad esempio tenendo anche conto che normalmente il valore delle perdite di carico viene calcolato in base alla portata di fluido anzich in base alla sua velocit si pu usare dove le grandezze hanno le seguenti unit di misura r mm c a m v m2 s p kg m3 G 1 h e D mm 55 Per tubi a media scabrezza si puo usare invece Al solito dove le grand
89. in ambiente 4 1 Macchine per il trattamento dell aria Figura 54 Centrale di trattamento aria Le macchine di trattamento aria dette anche unit di trattamento aria u t a o centrali di trattamento aria c t a sono utilizzate negli impianti di ventilazione con lo scopo di filtrare riscaldare raffreddare umidificare e deumidificare l aria da immettere negli ambienti Quest aria pu provenire totalmente dall esterno oppure essere in parte ricircolata 4 1 1 Costruzione delle u t a Queste macchine sono costituite da un telaio portante in profilati di alluminio giuntati con angolari anch essi di alluminio I pannelli di tamponamento fissati al telaio mediante viti autofilettanti sono costruiti tipo sandawiches ovvero una doppia pannellatura in lamiera zincata o plastificata all esterno e lamiera zincata all interno con interposto poliuretano rigido a lastre ad alta densit utilizzata allo scopo di isolare la macchina sia termicamente 85 che acusticamente Fra i pannelli di chiusura e i profilati della struttura portante viene anche interposta una guarnizione di neoprene per assicurare una perfetta tenuta dell aria Le unit di trattamento aria sono generalmente suddivise in sezioni ognuna delle quali assolve a uno specifico compito anche se in realt tale suddivisione pi che altro una necessit legata a esigenze di trasporto e posa in opera Al fine di agevolare l accesso alle parti interne ogni sezi
90. incipali di una elettropompa centrifuga sono e la girante a palette che ruotando velocemente genera una depressione nella sua zona centrale occhio della pompa e una pressione nella zona periferica genera cio le cause di moto del fluido e la chiocciola che serve a raccogliere l acqua proveniente dai vari canali delimitati dalle palette della girante e il diffusore che trasforma l energia cinetica dovuta alla velocit in energia di pressione girante a palette chiocciola Figura 87 Schema funzionale di una pompa centrifuga 121 Parametro molto importante delle elettropompe l NPSH Queste sono le iniziali di Net Positive Suction Head ovvero un espressione inglese che si pu tradurre con carico netto sull aspirazione I valori di NPSH forniti dai costruttori delle pompe rappresentano la pressione minima che deve essere garantita all ingresso della pompa per evitare fenomeni di cavitazione cio quella situazione per cui si formano cave o bolle di vapore all interno del fluido pompato I fenomeni di cavitazione sono causa di elevata rumorosit e possono provocare anche la rottura delle giranti Le elettropompe utilizzate negli impianti meccanici sono perlopi di due tipi le elettropompe a tenuta meccanica e i circolatori Figura 88 Elettropompa a tenuta meccanica a sinistra e circolatore a destra Le elettropompe a tenuta meccanica nel linguaggio tecnico sono spesso chiamate sempl
91. ingola unita potenze termiche molto elevate Figura 53 Aerotermi a soffitto Pur essendo disponibili in diverse configurazioni adatte sia per l installazione a parete che per l installazione a soffitto trovano diverse limitazioni applicative soprattutto in ragione della rumorosit dei ventilatori e dell elevata velocit con cui l aria viene emessa Inoltre 83 data l alta temperatura dell acqua con cui sono alimentati risulta molto difficile l uniforme distribuzione del calore quando l aria esce dall aerotermo magari a 70 C dopo qualche metro incontra come un muro che gli impedisce di giungere nella zona dove risiedono le persone tipicamente due metri dal suolo La stratificazione termica in queste condizioni praticamente certa ma i relativamente bassi costi di acquisto e posa in opera spesso li fanno preferire ad altre tipologie impiantistiche 84 CAPITOLO 4 IMPIANTI DI VENTILAZIONE Gli impianti di ventilazione sono pensati e realizzati per far arrivare dell aria opportunamente trattata in un certo ambiente Quest aria pu servire a ricambiare in parte o totalmente senza partecipare al riscaldamento o al raffreddamento dell ambiente stesso oppure pu anche servire per la climatizzazione vera e propria Per svolgere questo ruolo gli impianti di ventilazione sono costituiti da tre parti essenziali le macchine di trattamento aria i canali che la distribuiscono e i terminali che la diffondono
92. ingombri delle macchine compresi i famosi spazi di rispetto per la manutenzione oppure degli schemi in cui indicherai una particolare installazione pero ancora non li puoi disegnare perch prima devi conoscere potenze e diametri in gioco di tutto ci che hai disegnato Solo quando avrai deciso queste caratteristiche basilari potrai individuare in maniera univoca ogni componente Individuato quello che fa al caso tuo potrai trovare in seguito tutte le altre informazioni che ti possono interessare pesi dimensioni geometriche In questa fase infatti si dimensiona praticamente tutto gruppi termici gruppi frigoriferi pompe di calore radiatori ventilconvettori centrali di trattamento aria tubazioni canali nonch pompe e valvolame Il dimensionamento che poi conduce alla selezione dei prodotti dovr ovviamente tener conto dello stato dell arte dell effettiva produzione industriale quest ultimo un buon motivo per avere buoni rapporti anche con i rappresentanti dei prodotti termo tecnici Sono loro infatti i soggetti deputati a informarti delle novit nuovi prodotti soluzioni progettuali pi moderne e funzionali normative fresche fresche di cui non avevi nemmeno idea Senza contare poi la consulenza vera e propria che ti danno per uno specifico dimensionamento Tutta roba che ti pu fornire un agente di commercio Gratis Lo chiami in continuazione Gli fai fare offerte a tutto spiano Chiedi il suo aiuto per fare qualche
93. ircolazione dell acqua refrigerata in questi casi per i circolatori devono avere caratteristiche costruttive tali da renderli resistenti alla condensa Il motore dei circolatori spesso ad avvolgimento multiplo e quindi queste elettropompe possono funzionare a diverse velocit La curva caratteristica di una pompa centrifuga rappresenta graficamente i valori delle grandezze portata e prevalenza che caratterizzano le prestazioni di una elettropompa centrifuga Ogni elettropompa centrifuga ha una sua curva caratteristica ben definita che viene determinata sperimentalmente Variando il numero di giri di una elettropompa centrifuga varia anche la sua curva caratteristica la nuova curva risulta pi alta o pi bassa della primitiva a seconda che il numero di giri sia aumentato o diminuito Le varie curve caratteristiche di una elettropompa centrifuga risultano inoltre congruenti fra loro cio si possono ottenere l una dall altra per semplice traslazione H O N c D gt D aa oO Portata G Figura 89 Curva caratteristica di una elettropompa 123 Quando le curve caratteristiche delle elettropompe disponibili non corrispondono ai valori richiesti possibile ricorrere all accoppiamento di due o piu elettropompe uguali In relazione alle caratteristiche richieste l accoppiamento pu farsi in serie o in parallelo Nel caso di elettropompe montate in serie le prevalenze si sommano mentre la portata rimane c
94. it di sostanza di un sistema che contiene tante entit elementari quanti sono gli atomi in Quantit di 0 012 kg di carbonio 12 Le entit elementari devono mole mol sostanza essere specificate e possono essere atomi molecole ioni elettroni ecc ovvero gruppi specificati di tali particelle 10 Tabella 2 Grandezze derivate per la termotecnica Grandezza Nome Simbolo Definizione Frequenza di un fenomeno periodico il cui periodo Frequenza hertz Hz 1 secondo Vale la relazione 1 Hz 1 s Forza che imprime a un corpo di massa pari a 1 kg Forza newton N l accelerazione di 1 m s2 Vale la relazione 1 N 1 kg m s2 Pressione esercitata dalla forza di 1 N applicata Pressione perpendicolarmente a una superficie con area pari a pascal Pa tensione 1 m2 Vale la relazione 1 Pa 1 N m Lavoro compiuto dalla forza di 1 N quando il suo Lavoro energia l punto d applicazione si sposta di 1 m nella direzione quantit di calore RES e nel verso della forza stessa Vale la relazione 1 J 1N m Potenza di un sistema che produce il lavoro di 1 J in Potenza watt W 1s Vale la relazione 1 W 1 J s 1 2 Temperatura La temperatura la misura del livello a cui disponibile l energia Con riferimento all aria umida si distingue in temperatura a bulbo secco Tbs quella misurata da un normale termometro posto in un certo ambiente e temperatura a bulbo umido Tbu quella misurata da un termometro posto nello stesso ambiente ma il cui
95. l petrolio e i suoi derivati facessero la loro comparsa nel nostro paese Da quel momento il valore intrinseco degli impianti tecnici rispetto al valore dell immobile sali di qualche punto percentuale Poi fu la volta dell energia elettrica che almeno all inizio fece il suo debutto solo nelle grandi citt Inutile dire che questo passo fece trasparire la moderna civilt e tanto basto perch anche i primi impianti elettrici venissero integrati nelle case Il progresso tecnologico port poi allo sviluppo della telefonia degli ascensori elettrici sino all automazione dei servizi interni degli edifici cio quella che oggi viene intesa come building automation Ma questa storia recente Oggi infatti quando si parla di impianti tecnici a servizio degli edifici siano essi scuole ospedali alberghi e anche industriali si parla in generale di impianti di climatizzazione idrico sanitari elettrici di sicurezza telefonici e quant altro Una cosa interessante da notare che qualunque impianto tecnico che preveda anche un seppur minimo dispendio di risorse da considerarsi alla stregua di un sistema energetico 2 3 Sistemi energetici In generale dunque un impianto cos come ogni macchina pu essere schematizzato infatti come una black box in cui entra energia sotto una certa forma calore lavoro combustibile ed esce energia idonea a essere utilizzata per gli usi finali a cui l impianto 2 Un impianto di smaltiment
96. lare il calore sensibile necessario e rappresentare la trasformazione sul diagramma psicrometrico Faccio uso della formula per calcolare il calore sensibile da fornire all aria Qs 10 0 24 40 15 61 25 kcal S T Qs 10 1 02 40 15 255 kJ S I Sul diagramma psicrometrico il riscaldamento sensibile rappresentato da una retta orizzontale visto che non varia l umidit specifica come vedremo in seguito le variazioni di umidit specifica sono indotte solo da scambi di calore latente L umidit specifica vale X 100g 10 kg as 10 g kg as Note le X e le T iniziali e finali si pu passare alla rappresentazione sul diagramma DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar e u ee CALORE LATENTE Il calore latente la quantit di energia associata alla vaporizzazione o alla condensazione dell acqua contenuta nell aria umida Il termine latente deriva dal latino e vuol dire senza manifestazione visibile il calore latente infatti una quantit di energia che non produce variazioni di temperatura a bulbo secco 16 L espressione generale per il calore latente la seguente e Q il calore latente kcal nel Sistema Tecnico kJ nel Si
97. lconvettori in fase di raffreddamento e Fissato il AT risulta automaticamente determinata la portata che deve scorrere nel terminale ricordati infatti l espressione analitica della potenza vista nel primo capitolo e Si deve bilanciare la rete cio si deve fare in modo che a ogni terminale giunga la portata d acqua calcolata Ci pu essere realizzato dimensionando opportunamente i diametri delle tubazioni che compongono la rete di distribuzione oppure interponendo nella rete stessa della valvole di taratura 3 2 2 Perdite di carico Il calcolo delle perdite di carico pu essere effettuato quindi solo dopo aver progettato l intero circuito Le perdite di carico si distinguono in perdite di carico distribuite o continue e perdite di carico concentrate o localizzate In ogni caso che siano continue o localizzate le perdite di carico si misurano in kPa oppure in mm c a Vale la seguente formula di conversione e 1mmC A x 10 Pa e 1mC A 10kPa PERDITE DI CARICO DISTRIBUITE Le perdite di carico distribuite Ap sono quelle dovute all attrito tra l acqua e le pareti interne dei tubi Sono dette distribuite perch sono appunto distribuite lungo tutto il circuito 10 Per AT si usa intendere la differenza di temperatura dell acqua tra ingresso e uscita del terminale Talvolta la stessa differenza si trova scritta in modo esplicito T2 T1 oppure T Ti 52 Le perdite distribuite dipendono dal diametro del tubo
98. le Neanche per sogno Il giusto prezzo va costruito o come si dice pi correttamente devi fare l analisi prezzi questa una procedura dove ti devi sbattere un bel po per trovare la giusta cifra da mettere in computo Come si fa Beh diciamo che puoi far finta di essere l appaltatore diciamo nel nostro caso la ditta installatrice idraulica Una volta nei suoi panni richiedi un preventivo per l acquisto del dato prodotto stimi quanto tempo occorra a trasportarlo a installarlo e a smaltire i reflui di lavorazione per lasciare il cantiere pulito Poi ci ricarichi sopra una congrua percentuale di guadagno Quello che viene fuori il giusto numero Di seguito ti riporto un esempio di analisi prezzi Smontaggio fan coils esistenti 20 81 2 122 62 a corpo 2 122 62 Rhoss Brio 35 VP piedini term amb KTA 320 00 1 920 00 posain opera 15 20 81 374 50 allacciamenti elettrici 1 20 81 249 72 Prezzo Cad 424 05 Prezzo Cad RIF 9 00 4 112 00 2 00 70 00 Supporto a pavimento 3 50 245 00 Irsap Tesi 900 2 colonne Riduzione cromata 200 210 00 E Coppia mensole a parete Tesi 2 2 00 70 00 20 81 1 456 70 Tappo cieco con sfiato posainopera Totale 6 163 70 Prezzo Cad 11 99 smaltimento resuta di lavorazione 20 81 932 40 a corpo 832 40 ore in economia di operaio special 20 81 665 92 Figura 99 Esempio di analisi pr
99. me PEad PEX 8 16 mm 18 28 mm gt 54 mm Diametro esterno tubi acciaio 3 8 1 2 1 1 4 2 one aici tates dii 100 EEE 60 e pe so so De 30 Saracinesca a passaggio ridotto 2 CERA 0 6 Saracinesca a passaggio totale 0 2 0 1 Valvola a sfera a passaggio ridotto 6 ow ae 0 6 Valvola a sfera a passaggio totale 0 2 0 2 0 1 0 1 Valvola a farfalla 1 0 Valvola a ritegno 3 0 2 0 1 0 1 0 co on N Valvola per corpo scaldante tipo diritto Valvola per corpo scaldante tipo a squadra on Detentore diritto o on 4 on 00 x Detentore a squadra L T me i gt x I ma PS t P On 5 Valvola a quattro vie gt in Valvola a tre vie a Passaggio attraverso un radiatore Passaggio attraverso una caldaia 3 0 Bipeka 58 Esistono piu modi per realizzare una distribuzione idronica tra elementi di produzione energetica e gli elementi di emissione In generale nell ambito delle costruzioni civili quelli maggiormente utilizzati sono tre distribuzione monotubo a due tubi e a mezzo di collettori modul 3 2 3 Tipologie di distribuzione DISTRIBUZIONE MONOTUBO Si chiama anche distribuzione ad anello e prevede che i terminali di impianto che ne fanno parte siano collegati in serie tra loro il tubo di uscita di uno rappresenta il tubo di ingresso del successivo Il loro maggior pregio il basso costo di realizzazione mentre un difetto sostan
100. nella figura di destra il motore che la comanda quello rosso Figura 57 Come fatta una serranda e il suo posizionamento 87 Nel caso in cui l aria da trattare provenga totalmente dall esterno le sezioni di aspirazione sono spesso abbinate a un plenum ovvero una sezione posta prima del ventilatore e dotata di serranda idonea a fornire il 100 della portata d aria prevista Nel plenum la serranda pu avere un posizionamento frontale superiore laterale o inferiore X A X x K ME x 3 x Xx Q X x X p Mandata Aria esterna pre post riscaldo Umidificazione riscaldo Figura 58 Una c t a con solo aria esterna detta anche ad aria primaria Nel caso invece in cui l aria da trattare si un po esterna e un po recuperata dall ambiente al posto del plenum si utilizza una camera di miscela usata proprio per la miscelazione dei due flussi d aria prima dei trattamenti termo igrometrici Tale camera provvista di due serrande poste su facce diverse della camera e idonee nel loro complesso al passaggio del 100 della portata d aria prevista Quando la macchina di trattamento corredata sella sezione di miscela per l espulsione si usa un ventilatore a se stante che separato completamente dalla u t a ha facolt di estrarre l aria dall ambiente da servire Aria esterna Ripresa P ambiente D b pre post riscaldo Umidificazione riscaldo Figura 59 una c t a con recupe
101. nti a corpi scaldanti ovvero la combustione del pulviscolo atmosferico spesso causa irritazione delle vie respiratorie e l elevata circolazione di polvere che specie nei locali poco puliti pu esser causa di allergie 76 Curva ideale di comfort 16 C 20 C 24 C Pie CURVA IDEALE DI COMFORT RISCALDAMENTO A PAVIMENTO RISCALDAMENTO CON RADIATORI RISCALDAMENTO AD ARIA 180 cm Figura 48 Curva termica Per ci che riguarda il risparmio energetico e il conseguente risparmio economico esso determinato dal fatto che questo sia un sistema che lavora a bassa temperatura La minor spesa energetica pu essere ulteriormente ridotta se poi l impianto viene alimentato da una caldaia a condensazione o da pannelli solari termici Infine la libert di arredo la presenza di radiatori pu limitare la creativit progettuale degli architetti al contrario invece con i pavimenti radianti si rendono disponibili spazi altrimenti occupati In realt anche se questo tipo di sistemi molto apprezzato non comunque tutto rosa e fiori I principali svantaggi a cui si fa spesso riferimento riguardano essenzialmente aspetti connessi alla temperatura superficiale del pavimento e all impossibilita di effettuare un vero e proprio condizionamento Per esempio per evitare condizioni di malessere fisiologico la temperatura superficiale del pavimento deve essere inferiore a determinati valori Tali valori consentono di determinare l
102. nza e di invecchiamento Le giunzioni tra tubo e tubo si possono effettuare con raccordi in ottone o in materiale plastico con flange mediante saldatura di testa o con manicotti elettrici Questi tubi sono utilizzati prevalentemente per la distribuzione dell acqua fredda potabile per gli impianti antincendio e per quelli di irrigazione e Figura 34 Tubo in polietilene ad alta densit PEad 65 TUBI IN RAME I tubi in rame ottenuti da lingotti cilindrici attraverso operazioni di laminazione trafilatura e calibratura possono essere forniti allo stato crudo o allo stato ricotto Allo stato crudo sono commercializzati solo in verghe mentre allo stato ricotto sono invece disponibili sia in verghe che in rotoli Questi tubi sono disponibili anche con protezioni contro la corrosione e con preisolamento termico La protezione contro la corrosione ottenuta mediante un rivestimento in PVC mentre il preisolamento termico realizzato con schiume di polietilene I collegamenti fra tubo e tubo si possono eseguire con raccordi a brasare raccordi misti o raccordi meccanici F gt LL BOT DI l n Figura 35 Tubo in rame preisolato Tabella 11 Caratteristiche dei tubi in rame Diametro esterno Diametro interno Contenuto d acqua Peso del tubo mm mm l m kg m 10 8 0 0 05 0 25 12 10 0 0 08 0 31 14 12 0 0 11 0 37 16 14 0 0 15 0 42 18 16 0 0 20 0 48 22 20 0 0 31 0 59 28 25 0 0 49 1 12 35 32 0 0 80 1 41 42 39 0 1
103. o dell acqua piovana per esempio ha certo necessitato di risorse per la sua costruzione ore di mano d opera materiali ma non da considerarsi un sistema energetico poich per funzionare non ha bisogno di essere alimentato energeticamente 3 Spesso gli ingegneri parlano di black box quando vogliano indicare una roba sistema macchina impianto di cui almeno in prima battuta non interessa sapere cosa c dentro 25 o la macchina sono preposti Anche un edificio pu essere schematizzato come un sistema energetico poich soggetto a flussi di calore in entrata quelli per esempio forniti dall impianto di riscaldamento dagli apporti interni e dagli apporti solari e flussi di calore in uscita quelli dovuti per esempio alle dispersioni termiche Dal punto di vista generale quindi un sistema energetico pu essere pi o meno complesso potrebbe infatti comprendere l intero sistema energetico mondiale il singolo impianto o addirittura il singolo elettrodomestico dove in un solo apparecchio si va dalla risorsa energetica in quel caso disponibile all uso finale e l ottenimento dell effetto utile Nella sostanza un sistema energetico utilizza delle risorse energetiche per produrre attraverso un flusso di energia un effetto utile che pu essere di tipo termico meccanico elettrico o elettronico Compito del sistema energetico dunque quello di utilizzare l energia di partenza al suo ingresso risorsa energetica fa
104. o espressamente preparazione fantasia ed esperienza se ne ha 118 Poich un impianto meccanico come abbiamo visto in precedenza sostanzialmente un sistema energetico costituito da tre parti fondamentali produzione distribuzione ed emissione energetica la scelta della tipologia impiantistica dovr tener in debito conto di ciascuna di queste parti Ad esempio per un impianto di riscaldamento si potr scegliere di realizzare la produzione del calore con una caldaia la rete di distribuzione con collettori e tubi di rame e l emissione con radiatori in acciaio A questo punto per procedere al dimensionamento delle varie parti costituenti l impianto necessario prima di tutto aver pensato e realizzato lo schema di distribuzione degli impianti Per fare ci hai bisogno di avere i disegni delle piante e delle sezioni dei locali oggetto dell opera e segnare anche a mano almeno in una prima fase i percorsi delle tubazioni o dei canali Poni attenzione al fatto che in questa fase non conosci ancora quali siano i diametri delle tubazioni oppure le dimensioni dei canali dell aria Poich quasi sicuramente questo aspetto ti creera dei problemi dovuti essenzialmente al poco spazio disponibile pensa sin d ora alla miglior soluzione in ottica futura cerca di eliminare tutte quelle conflittualit che in qualche modo possono condizionare la realizzazione pratica Realizzato lo schema o gli schemi di distribuzione degli impianti
105. o interamente all ambiente da riscaldare Uno degli aspetti pi interessanti dei fan coils consiste nella rapidit di quella che si chiama messa a regime la velocit d avvio e la ventilazione forzata dell aria consentono di raggiungere in pochi minuti le temperature ambiente desiderate Ci rappresenta la soluzione ideale per tutti quei locali occupati solo per poche ore al giorno o comunque in maniera discontinua 71 VENTILCONVETTORI A MOBILETTO Figura 42 Fan coil verticale a mobiletto La loro struttura verticale li rende adatti all installazione vicino a una parete Dotati di un termostato di regolazione installato a bordo e di un commutatore di velocit rappresentano il modello in assoluto pi venduto I due piedini che si notano nell immagine non servono al sostegno ma a nascondere le tubazioni dell acqua di alimento e dell eventuale smaltimento condensa presente solo se il fan coil fa anche raffrescamento oltre a riscaldamento VENTILCONVETTORI DA INCASSO gt Da Figura 43 Fan coil da incasso 72 Possono essere installati in orizzontale specie nei controsoffitti oppure in verticale dietro strutture di legno fatte ad hoc Tali installazioni consentono di nasconderli completamente alla vista anche se talvolta ne risulta piu difficoltosa la manutenzione Inoltre possono talvolta aver bisogno di essere canalizzati avvero necessitare dell aggiunta di piccoli tratti di canale per convogliare l
106. one dotata di portina di accesso articolata con cerniere e maniglie Figura 55 Unit di trattamento aria Varie sono le sezioni che possono comporre una macchina di trattamento aria anche se alcune di esse sono sempre presenti nelle varie configurazioni SEZIONI VENTILANTI Le sezioni ventilanti per esempio sono costituite da ventilatori a doppia aspirazione con giranti a pale in avanti per basse e medie pressioni e giranti a pale rovesce per unit a media altra pressione I motori elettrici montati normalmente all interno su appositi supporti tendi cinghie a slitta chiusi ventilati dall esterno Ventilatori e motori vengono montati su unico basamento fissato alla struttura mediante supporti antivibranti a molla o in gomma opportunamente dimensionati La trasmissione motore ventilatore viene realizzata mediante cinghie trapezoidali di gomma e pulegge in alluminio o ghisa equilibrate staticamente e dinamicamente 86 Figura 56 Sezione ventilante SEZIONI DI ASPIRAZIONE ED ESPULSIONE Le sezioni di aspirazione a seconda che l aria da trattare sia tutta esterna o parzialmente ricircolata possono essere costituite da una due o tre serrande Le serrande sono organi meccanici essenzialmente costituiti da un telaio in alluminio e da alette multiple anch esse in alluminio operanti a contrasto e ruotanti su ruote dentate in PVC Le serrande possono essere comandate manualmente oppure predisposte per un comando motorizzato
107. orato che come suggerisce il suo nome serve a stimare l opera cio consente di conoscerne il suo costo totale Questo documento viene generalmente suddiviso in capitoli per esempio impianto termico impianto di ricambio aria impianto sanitario e in sotto capitoli impianto termico aule primo piano impianto termico aule secondo piano e cos via anche se in realt non c al dettaglio Ogni capitolo e ogni sotto capitolo contiene un elenco di voci che compongono le opere previste una descrizione dettagliata dei prodotti la loro quantit il loro prezzo unitario e il corrispondente prezzo totale Per quanto riguarda le quantit facile prendi quei bellissimi disegni che hai fatto prima e li stendi sul tavolo Poi ti metti a misurare distanze per determinare la quantit di tubazioni e canali e contare pezzi per determinare la quantit dei prodotti caldaia pompe valvole e quant altro Per quanto riguarda la parte economica invece sei al punto che di molti prodotti hai trovato il prezzo comprensivo di fornitura e posa in opera su prezzari ufficiali Di altri 143 prodotti invece che avevi pensato di installare nei prezzari ufficiali non c traccia Che fai Chiami il relativo rappresentante e gli chiedi un preventivo per stabilirne il costo Il preventivo ti arriva A questo punto pensi che moltiplicare il costo unitario del singolo prodotto di cui ora hai il prezzo per la quantit prevista ti dia il giusto importo fina
108. ore del coefficiente di accidentalit Valori del coefficiente di perdita concentrata k adimensionale Diametro interno tubi in rame e tubi in 8416 mm 18 28 mm 30 54 mm gt 54 mm PEX Diametro esterno tubi in acciaio Valvola a ritegno Valvola a tre vie 100 129 Nota che per le accidentalita diverse o non presenti nella tabella le perdite di carico concentrate vanno ricercate sui manuali tecnici dei fornitori degli elementi termoidraulici Tabella 15 Valore della perdita di carico in funzione delle accidentalit Ek 1 12 3 4 Velocita Perdite di carico concentrate mm C A Tmedia acqua 10 C m s nl oe areas oe ao oe La i e ae eo ale aa es er sole rela aee roae n21 sol az coi eoj znj sonj se sso ent naaj 1e seo aaa a ene se nane ore ir ooo la _1046 1175 1205 1435 1568 1897 1820 1058 s aaz e nza 1329 1474 1821 1768 1915 2069 2210 496 SEE 1321 1 9 184 a ssal 7 1472 be EEE 1631 1898 2039 2243 2447 2651 2855 2050 2 1 224 450 era seo 1124 EETA 1799 2s azas zera 2000 2922 arse sore a sore 86 172 4a Ts AT er se EEE Ex a1 1573 2 2 247 494 740 per iz ve a sora 222 2 3 270 sco sos 1078 2158 See eee 2231 2549 2568 ESE 4461 4780 Anche l uso delle due tabelle precedenti molto semplice Supponiamo per esempio che per il caso del circuito precedente si vogliano ora calcolare l
109. ostante vedi figura Curva caratteristica di due elettropompe H Prevalenza Curva caratteristica di una elettropompa Portata G Figura 90 Elettropompe montate in serie Nel caso invece di elettropompe montate in parallelo si sommano le portate mentre la prevalenza rimane costante vedi figura Curva caratteristica di una elettropompa H Curva caratteristica di due elettropompe D N C 2 O gt t a Portata G Figura 91 Elettropompe montate in parallelo Il punto di funzionamento o di lavoro di un elettropompa applicata ad un circuito dato dalla intersezione tra la curva caratteristica della pompa e la curva di resistenza del 124 circuito o curva di carico La curva caratteristica di una elettropompa fornita dal costruttore quella del circuito invece rappresentabile in coordinate portata prevalenza mediante una parabola In un circuito chiuso tale parabola ha vertice nell origine e passa per il punto teorico di funzionamento del circuito cio per il punto che rappresenta la portata e la prevalenza di calcolo del circuito stesso Lo sviluppo a parabola della curva di resistenza dovuto al fatto che in un circuito le perdite di carico sia continue che localizzate sono sensibilmente proporzionali al quadrato della velocit 2 1 Punto di funzionamento Curva caratteristica teorico del circuito della elettropompa 2 Punto di funzionamento circuito elettropompa S
110. p A Rhoss 2002 Condizionamento dell aria Rhoss S p A Rhoss 2002 Impianti idronici Rhoss S p A Rhoss S p A 2002 Condizionamento dell aria Pordenone Rhoss S p A Rossi N 2003 Manuale del termotecnico Hoepli Saro O 2002 Impianti termotecnici Universit degli Studi di Udine Taddei A 2011 La regolazione degli impianti di riscaldamento e climatizzazione Maggioli Editore Tedesco S 2010 Riqualificazione energetico ambientale degli edifici scolastici Alinea Editrice Zinna N 2004 Manuale degli impianti idrotermosanitari Tecniche nuove 147 SITOGRAFIA Fal una giratina su Google 149
111. per trattare l aria esterna visto che appena aspirata non sar quasi certamente alle condizioni termo igrometriche desiderate per l immissione ambiente L aria di rinnovo per il fatto che non deve fornire un contributo al riscaldamento dell ambiente si dice spesso nella pratica impiantistica che deve essere neutra l aria neutra tipicamente inviata in ambiente a 20 C in inverno e a 26 C in estate Per calcolare la potenza ai trattamenti si utilizza il mitico diagramma psicrometrico sul quale si evidenziano le trasformazioni subite dall aria nel suo passaggio attraverso la c t a Hai innanzi tutto stabilito che il recuperatore a flussi incrociati permetta di preriscaldare gratuitamente l aria da 1 C punto A temperatura dell aria esterna di progetto sino a 10 C punto B 140 Dalla precedente considerazione si ha che la potenza che la batteria di riscaldamento dovra fornire Q c sara data dalla differenza di entalpia specifica del punto C meno quella del punto B moltiplicata per la portata massica dell aria di rinnovo Gm 4 000 m3 h z 1 36 kg s One Gm hc hg 1 36 29 18 14 96 kW 15 kW L umidificatore a vapore invece potr portare l aria dal punto C al punto D La produzione di vapore dovr essere pari a Gacqua Gm Xp xc 1 36 7 3 2 8 12 6 Kgacqua h Nota che in questo caso il salto entalpico hp hc sar fornito indirettamente dalla corr
112. ranghi cio le file parallele di tubi in rame che di fatto ne determinano la larghezza ed il passo alette cio la distanza tra un aletta e l altra che determina da una lato la bont dello scambio termico e dall altro una fonte di perdita di carico Figura 63 Batteria alettata di scambio Quando nella batteria di scambio ci passa anche acqua refrigerata allora deve essere dotata anche di una vasca di acciaio inox per la raccolta della condensa Esempi di trattamenti effettuabili con le batterie sono il riscaldamento il raffreddamento senza deumidificazione e quello con deumidificazione 91 Il trattamento di riscaldamento ormai lo conosciamo bene perch l abbiamo gia visto nell esempio 1 A ia Ka 25 TER 73255 I WI Pez S a i is DIAGRAMMA PSICROMETRICO ra DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE 4 PETAT HA movi TEL PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM Ei e e e CHART La Ly A oy a T tivi 37 171 fof AY Ye A STA uo DP LT pone A Z ANA AR SOS jan seszen Sanese cee sn 4502248 Za H E Pa SOTER EET do A lt lt Ss25z2 PE aoe i POLI SN 7 St o Kee lt 2S25e 7A AS et es Ee Se ory Tr O a Oe ee EBERIN NE a Ss ae AT GB a RS is RIE A E Goh SG Gh sO Yo a
113. rante la sera creano condizioni di disagio e il bisogno conseguente di condizionare gli ambienti anche durante le ore notturne Il fenomeno descritto diventa particolarmente pesante in presenza di tetti piani scarsamente isolati le cui temperature superficiali possono raggiungere valori di 20 C superiori alla temperatura dell aria La radiazione solare su vetrate e superfici dipende inoltre dall esposizione della parete quindi dall altezza del sole sull orizzonte e dalla stagione Per questo motivo per esempio la massima radiazione sulle pareti esposte a sud non si ha in piena estate bens d inverno e nelle stagioni intermedie La presenza infine di schermi tendaggi alberature e ombre derivanti da edifici vicini e pi alti complica il calcolo esatto della radiazione solare anche se complessivamente comporta un notevole contributo alla riduzione del suo valore assoluto 116 Il carico termico di radiazione sempre positivo in quanto una quantita di calore che entra nell ambiente da condizionare Ci ovviamente lo rende una cosa desiderabile in inverno e meno in estate 5 2 3 Stima dei carichi termici per ricambio d aria Una delle funzioni di un impianto di condizionamento di assicurare all ambiente una sufficiente ventilazione in modo da avere sempre aria pulita ci si ottiene introducendo aria esterna ed espellendo quella viziata da odori e fumi nonch povera di ossigeno L aria esterna pu pervenire in
114. re Meccanica Inoltre poich le fonti di energia sono di norma disponibili in luoghi diversi dall utenza si pone il problema del trasporto energetico abbinato a quello dello stoccaggio energetico derivante questo dalla necessit di soddisfare in ogni istante la domanda variabile di energia Un mezzo che consente di trasportare e o stoccare l energia si definisce vettore energetico I vettori energetici consentono di veicolare nello spazio e nel tempo una determinata quantit di energia permettendo cos di rendere disponibile il suo utilizzo a distanza temporale e spaziale rispetto al punto di disponibilit della fonte I vettori energetici sono diversi con diverse caratteristiche e diversa natura Quasi tutti consentono sia il trasporto sia lo stoccaggio energetico Particolare il caso dell energia elettrica che consente solo il trasporto e la distribuzione ma non lo stoccaggio 29 CAPITOLO 3 IMPIANTI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO Il bello degli impianti di riscaldamento e condizionamento che li puoi pensare come costituiti da tre parti principali una parte dedicata alla produzione dell energia termica una parte dedicata alla distribuzione del calore e una parte infine dedita all emissione di questo calore negli ambienti Ti pare strano sentir parlare di calore per gli impianti di condizionamento che invece dovrebbero raffreddare Beh in effetti si pu sembrare strano al punto che spesso si parla di energi
115. re chi siano i tuoi compagni di viaggio Per compagni di viaggio intendo le persona che a vario titolo hanno a che fare col progetto il committente il responsabile dell intera opera edilizia il progettista architettonico il progettista strutturale il progettista degli impianti elettrici il responsabile della sicurezza in fase di progettazione la ditta installatrice se gi stata individuata e cos via Tutte queste figure potranno essere persone che gi conosci oppure che non hai mai visto in vita tua colleghi architetti o ingegneri periti industriali o geometri Non fa differenza tu cerca di avere buoni rapporti con tutti perch un buon progetto e poi una buona realizzazione nasce gia in questa fase E poi considera anche un altra cosa in un mondo cos piccolo facile ricontrarsi su un altro lavoro Se ti sei comportato onestamente e con professionalit la gente se lo ricorder e in qualche modo te ne render merito 5 2 Calcolo dei carichi termici Prendo qui per semplicit di trattazione l approccio a un progetto di un impianto di climatizzazione Sii consapevole del fatto per che molte delle cose che leggerai sono valide per gli impianti meccanici in genere Si definisce carico termico di un ambiente la quantit di calore che deve essere sottratta nel caso di condizionamento estivo o fornita nel caso di riscaldamento invernale a un determinato locale per mantenerlo alle condizioni termoig
116. re limiti alle perdite di carico continue Per gli impianti di climatizzazione si impongono alle perdite continue i seguenti limiti inferiore e superiore r 20 30 mm c a m Considerando di voler utilizzare tubi in acciaio usando tabelle come quella mostrata di seguito possibile determinare il diametro del tubo a partire dalla conoscenza della portata d acqua Perdite di carico distribuite TUBI IN ACCIAIO Temperatura media acqua 10 C Dn 3 8 1 2 aa 1 1144 11 2 2 aden 3 4 5 e 152 296 637 1189 2490 3735 7000 13958 21414 43381 75182 121770 0 39 0 48 0 56 0 68 0 75 088 105 1 17 1 39 1 60 15 311 670 1251 2620 30 7366 14688 22534 45649 79114 128138 0 41 0 50 0 59 O 71 0 92 1 10 1 23 1 47 1 69 1 91 326 702 2745 4117 15387 23607 47823 82882 134241 0 43 0 53 0 74 0 83 1 29 1 54 1 77 17 2865 8055 16060 24639 49915 86507 140111 Li 0 45 0 55 0 64 0 78 0 86 1 01 1 20 1 34 1 60 1 84 2 08 181 354 T62 1424 2980 4471 8380 16709 25635 51933 90004 145776 0 40 O47 0 57 0 67 0 81 0 90 105 125 140 167 1 92 2 17 188 1477 3092 17337 26599 93386 151254 O47 0 49 O70 0 84 0 93 109 130 145 1 73 1 99 2 25 r perdita di carico distribuita mm C A m G portata l h v velocit m s 127 L uso della tabella molto semplice supponiamo ad esempio di do
117. rgia immessa Energia perduta e ZE itT exe xa e e T0O0 0o TT _ m lt Ne wr Energia immessa Energia immessa Particolarmente apprezzate negli ultimi anni sono state le caldaie a condensazione ovvero le caldaie pi moderne ed ecologiche oggi esistenti Queste caldaie infatti riescono a raggiungere rendimenti molto elevati grazie al recupero del calore latente di condensazione del vapore acqueo contenuto nei fumi cos come notevoli riduzioni di inquinanti In una caldaia cos detta tradizionale cio non a condensazione tutto il vapore acqueo generato dal processo di combustione circa 1 6 kg per m di gas bruciato viene disperso in atmosfera attraverso il camino La quantit di calore in esso contenuta definita calore latente di vaporizzazione rappresenta ben l 11 di tutta l energia liberata dalla combustione In una caldaia tradizionale questa energia non pu essere recuperata fissa nel cervello la seguente eguaglianza energia persa soldi persi Le caldaie a condensazione invece a differenza delle caldaie tradizionali possono recuperare una gran parte del calore latente di vaporizzazione contenuto nei fumi espulsi attraverso il camino La loro particolare tecnologia gli consente infatti di raffreddare tali fumi fino a farli condensare cio farli passare dallo stato gassoso a quello liquido La temperatura degli stessi in uscita si abbassa cos anche fino a 40 C
118. ria al pompaggio dei fluidi attraverso gli scambiatori di calore Se i valori dei rendimenti riportati nei cataloghi delle aziende produttrici sono maggiori di quelli massimi ideali che ti ho mostrato in precedenza c qualcosa che non torna Occhio CENTRALI FRIGORIFERE Contrariamente alle centrali termiche le centrali frigorifere sono un po pi semplici da costruire se non altro perch hanno meno vincoli da un punto di vista normativo per la prevenzione incendi Ci abbastanza intuitivo se si pensa che in esse non si ha a che fare in modo sostanziale con fluidi infiammabile Quando si parla di centrali frigorifere ci si riferisce a un complesso tecnologico costituito da una o pi macchine frigorifere refrigeratori d acqua o pompe di calore le relative tubazioni pompe idrauliche e altri accessori utili al funzionamento dell impianto Un esempio di centrale frigorifera riportato nell immagine seguente 8 Il freon che circola nelle macchine frigorifere infatti non infiammabile a temperatura ambiente e a pressione atmosferica tuttavia lo pu diventare se viene mischiato con aria pressurizzata ed esposto a forti sorgenti di ignizione 48 Figura 23 Esempio di centrale frigorifera Come si pu osservare dall immagine non necessario installare le apparecchiature all interno di un locale apposito ci infatti non espressamente richiesto anche se l installazione in interni pu comunque essere pre
119. ribuzione aeraulica Qui di seguito ti propongo alcune delle tipologie di canalizzazione pi diffuse 4 2 1 Tipologia di canalizzazioni CANALI IN LAMIERA DI ACCIAIO I canali dell aria maggiormente installati sono senz altro quelli in lamiera zincata ovvero lastre di acciaio su cui stato posato un sottile strato di zinco con la specifica funzione di proteggere la lamiera stessa dall ossidazione e dalla corrosione 96 r Figura 70 Un esempio di installazione realizzata con canali in lamiera Le canalizzazioni possono essere realizzate in diverse forme anche se la piu utilizzata quella rettangolare In ogni caso essendo la lamiera facilmente tagliata e modellata per creare ulteriori sagome ove necessario Molte importanti nella realizzazione di distribuzioni aerauliche sono i cos detti pezzi speciali ovvero accessori di montaggio che permettono cambi di direzione i pezzi in questo caso sono proprio detti curve o la suddivisione del flusso Per esempio una derivazione a due vie consente di dividere il flusso di aria in due diramazioni distinte Di solito le canalizzazioni aerauliche in lamiera sono rivestite con un isolante tipicamente un materassino di lana di vetro Ci viene fatto sia al fine di ridurre le perdite di calore sia per evitare che l umidit presente nell aria esterna al canale possa condensare sulla superficie del canale stesso quando al suo interno scorre aria fredda CA
120. rimentalmente Nella tecnica impiantistica il primo modo che interessa 56 Le tabelle di seguito riportate consentono di determinare i coefficienti delle principali resistenze localizzate e i valori delle perdite di carico z in funzione di e della velocit del fluido In caso di pi accidentalit il coefficiente sar la somma risultante del contributo di ognuna Tabella 6 Valori del coefficiente di perdita localizzata rete di distribuzione Diametro interno tubi rame PEad PEX 8216 mm 1828 mm 30 54 mm gt 54 mm Diametro esterno tubi acciaio 3 8 1 2 3 4 1 1 1 4 2 gt 2 Tipo di resistenza localizzata Simbolo pf Curva stretta a 90 r d 1 5 1 0 0 8 Curva normale a 90 ra 290 0 4 Curva larga a 90 r d gt 3 5 0 3 0 3 Curva stretta a U r d 1 5 1 0 Curva normale a U r d 2 5 Do is oe 0 5 Curva larga a U r d gt 3 5 Cas oe ow 0 4 Allargamento 1 0 Restringimento EER 0 5 Diramazione semplice con T a squadra 1 0 Confluenza semplice con T a squadra 1 0 Diramazione doppia con T a squadra STO 3 0 Confluenza doppia con T a squadra STO 3 0 Diramazione semplice 05 con angolo inclinato 45 60 i Confluenza semplice 0 5 con angolo inclinato 45 60 i Diramazione con curve d invito SY 2 0 Confluenza con curve d invito 2 0 44 lt 57 Tabella 7 Valori del coefficiente di perdita localizzata componenti impianto Diametro interno tubi ra
121. ro ambiente e aria esterna 88 Una terza versione prevede l esistenza di una sezione detta di aspirazione miscela ed espulsione Questa sezione di centrale dotata di tre serrande motorizzabili che hanno facolt rispettivamente di aspirare aria esterna espellere quella estratta dall ambiente e di miscelare le due parte di quella esterna e parte di quella recuperata Il movimento delle prime due rispetto alla terza opposto nel senso che quando le prime due saranno aperte al 100 quella di miscela sar completamente chiusa e viceversa Un unit di trattamento aria con tre serrande la vedi raffigurata nell immagine qui sotto pre post riscaldo Umidificazione riscaldo Figura 60 una c t a con tre serrande aria esterna espulsione miscela SEZIONI DI RECUPERO CALORE La sezione di recupero calore costituita da un recuperatore di tipo statico a flussi incrociati vedi figura seguente ha facolt come suggerisce il suo nome di recuperare dall aria espulsa parte del suo calore che altrimenti andrebbe perso Il recuperatore detto statico perch non ha parti in movimento ed chiamato a flussi perch le due vene d aria che scorrono al suo interno si lambiscono senza naturalmente miscelarsi formando una Croce 89 Figura 61 Recuperatore a flussi incrociati La normativa tecnica obbliga l installazione del recuperatore solo in certe condizioni Considerato per il suo esiguo costo rispetto al resto dell impian
122. rometriche stabilite La corretta valutazione dei carichi termici rappresenta l elemento fondamentale da utilizzare nella definizione di un impianto di climatizzazione le variabili in gioco nel calcolo del carico termico sono tante e tali da richiedere l applicazione di complessi 11 In ambito di appalti pubblici questa figura si chiama RUP Responsabile Unico del Procedimento 114 procedimenti analitici in parte suggeriti e in parte imposti dalle norme in vigore UNI TS 11300 Questi procedimenti ci permettono pero di e determinare esattamente il carico di riscaldamento e quello di raffreddamento e individuare opportuni accorgimenti per ridurre i carichi e quindi le potenze da installare e scegliere le apparecchiature impiantistiche pi adeguate per soddisfare le esigenze climatiche e igenico sanitarie Accade spesso che per motivi di mancanza di tempo o di importanza d impianto si ricorra a valutazioni dei carichi con metodi semplificati Nella letteratura di settore sono illustrati parecchi di questi metodi Non credi siano abbastanza semplici Vuoi proprio conoscere tutti i trucchi del mestiere vero Va beh ti dir allora che ce n uno ancora pi semplice da utilizzarsi per solo per fare una stima assolutamente sommaria di quanto potenza termica o frigorifera occorra Questo sistema vale pi o meno per gli edifici civili del centro Italia e suggerisce di considerare 20 25 W m e 25 30 W m a seconda che tu voglia star
123. si dimensiona una rete idraulicCa i 120 5 42 Comesrdimensiona un fadiato re allaccia 133 543 Comes dimensione UN TIN COl aen a a N 135 5 4 4 Come si dimensiona una centrale di trattamento aria i 136 5 5 Disegno CSCCULIVO QEGIIIM PIG renr E OUR es 141 5 6 Stesura del COMPUCO INE LIE rallo leleine 143 BIBLIOGRAFIA biella 147 SITOGRAFA sali 149 INTRODUZIONE Le dispense di impianti climatizzazione che hai in mano sono state pensate e realizzate per agevolare lo studio dei giovani futuri architetti Due sono le domande che ti potresti porre prima di leggerle con che criterio sono state fatte e a che cosa ti serviranno Alla prima domanda risponderei che nascono da oltre venti anni di esperienza nel campo della termo tecnica un esperienza prima fatta come tecnico strumentista di sistemi digitali applicati agli impianti di climatizzazione proseguita poi come agente di commercio nell ambito degli impianti meccanici e che da dieci anni continua come progettista degli stessi Questa esperienza stata utile perch mi ha permesso di scrivere la maggior parte delle cose che qui leggerai ma l ho usata anche come collante S perch diverse cose che troverai in queste pagine le hanno scritte altri citati in bibliografia e poich a parer mio erano scritte bene le ho utilizzate per voi semplicemente unendole a quelle scritte da me secondo un filo logico o almeno a me pareva logico Per qu
124. stema Internazionale e m lamassa della sostanza che scambia calore sensibile kg e cy il calore latente di vaporizzazione 596 kcal kg acqua nel S T 2 490 kJ kg acqua nel S I e AX la variazione di umidit specifica g acqua Kg aria secca ESEMPIO 2 Nella seguente figura rappresentata una trasformazione in cui l aria umida riceve solo calore latente la temperatura a bulbo secco resta costante DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar e d ie tet eh EL TOG MESSO Il calore latente vale Qi 10 kg a s 0 596 kcal g acqua 19 10 g kg as 53 64 kcal nel sistema tecnico 17 Un altro concetto molto importante nell analisi degli scambi energetici che avvengono nel condizionamento dell aria l entalpia H Questa grandezza rappresenta il contenuto totale di energia di un fluido Essa non ha un significato fisico immediato come la pressione o la temperatura ma risulta molto utile quando si abbia a che fare con trasformazioni energetiche Essendo un energia le sue unit di misura sono il joule o nel caso si faccia riferimento all entalpia specifica h cio riferita all unit di massa il Joule su kilogrammo J kg Lo scambio di calore che sia sensibile o latente pu
125. stione Per definizione nel suo valore non si considerano le perdite prima accennate 37 Per le centrali termiche a gas che sono le piu rognose perch ammettano il rischio di esplosione ti invito a dare una lettura a questa linea guida molto ben fatta e solo a titolo di esempio te ne do un assaggino Per esempio le caldaie possono essere installate all esterno in locali esterni in fabbricati anche destinati ad altro uso oppure inserite nella volumetria dell edificio Se non sono installate direttamente all esterno i locali che le ospitano devono possedere opportune aperture di areazione la cui superficie funzione della portata termica e comunque non inferiore a 0 3 m2 Dai una sbirciatina pi avanti 2 mr i j erT H IiI All aperto in locali esterni Fabbricato riscaldato In fabbricati destinati anche ad altro uso Fabbricato diverso da quello servito oppure 7 Per maggiori dettagli leggiti questo pdf che ben schematizza le richieste del Decreto http www assotermica it files guida DM 12 aprile 1996 pdf 38 In locali inseriti nella volumetria dell edificio E ammessa l installazione in adiacenza alla parete esterna dell edificio servito se la parete Almeno REI 30 e materiale di classe 0 di reazione al fuoco priva di aperture nella zona che si estende per almeno 0 5 metri lateralmente e 1 metro superiormente rispetto alla proiezione retta
126. ta di calore necessaria per innalzare di 1 C esattamente da 14 5 C a 15 5 C un grammo di acqua posto a pressione atmosferica oppure anche il kWh La relazione che le lega vale 1 kWh 860 kcal 3 600 000 J da cui 1 kcal 4 186 8 J Una distinzione che riveste un ruolo fondamentale in termotecnica quella tra calore latente e calore sensibile CALORE SENSIBILE Il calore sensibile l energia termica che produce una variazione di temperatura nella sostanza interessata definito sensibile proprio perch produce un effetto sensibile la variazione di temperatura La formula generale del calore sensibile la seguente e Qs ilcalore sensibile kcal nel Sistema Tecnico kJ nel Sistema Internazionale e m la massa della sostanza che scambia calore sensibile kg e cp ilcalore specifico della sostanza stessa kcal kg C nel S T kJ kgK nel S I e AT la variazione di temperatura K oppure C Il calore specifico definito come la quantit di calore sensibile necessaria per far variare di 1 Kla temperatura di 1 kg di sostanza Per l aria umida il calore specifico riferito al kg di aria secca kg a s esso vale e cp 0 24kcal kgas K nel S T e cp 1 02 kJ kga s K nel S I Vediamo ora alcuni esempi di scambio di calore sensibile sul diagramma psicrometrico 15 ESEMPIO 1 Si abbia 10 kg di aria secca contenenti 100g di vapore acqueo devono essere riscaldati da 15 C a 40 C Calco
127. tettonici Capita molto spesso infatti di lavorare su tavole vecchie un giorno c una stanza dove avevi pensato di installarci un radiatore e il giorno dopo non c pi I dati di progetto invece vanno dai dati geografici e termoigrometrici esterni della zona in oggetto ai coefficienti di trasmittanza termica dei singoli componenti la struttura edilizia gli affollamenti negli ambienti la potenza elettrica installata per l illuminazione nonch i valori delle variabili interne ai locali condizionate temperatura e umidit relativa L altra cosa da sapere assolutamente prima di metter penna su un foglio o pixel sul video sono le destinazioni d uso ovvero a che cosa servono questi ambienti per i quali mi sto scervellando per trovare una soluzione impiantistica ottimale Questa un informazione basilare perch a seconda degli utilizzi dei locali cambiano anche le loro necessit climatiche Diffida di quelli che vengono chiamati spazi polifunzionali Chiamasi spazio polifunzionale un locale del quale non si ha la minima idea di cosa farci o cosa ne verr fuori Se non sai a cosa serve come fai a sapere quali saranno le sue 113 esigenze Diffida come la peste di questi trovate dialettiche informati chiedi rompi le scatole a qualcuno fino a che non ti viene detto a che cosa molto probabilmente servira La terza e ultima cosa a cui non si pu rinunciare prima di una progettazione impiantistica conosce
128. to rapportato al risparmio energetico che comporta faresti bene a prevederlo tutte le volte che se ne presenta l occasione Schematicamente una centrale di trattamento aria dotata di recuperatore statico a flussi incrociati potrebbe essere rappresentata come nella figura seguente Ana esterna DA Ca Pa Espulsione pre post riscaldo Umidificazione riscaldo Figura 62 Una c t a aria primaria con recuperatore 90 SEZIONI BATTERIE DI SCAMBIO TERMICO N La sezione contenente le batterie di scambio termico quella che ha il compito di trasferire oppure sottrarre calore alla massa d aria aspirata Tale trasferimento si realizza con l utilizzo di batterie alettato ovvero organi meccanici senza alcuna parte in movimento costituite essenzialmente da tubi in rame accoppiati ad alette di alluminio nei tubi scorre acqua calda o refrigerata tra le alette invece scorre l aria da riscaldare o raffreddare Il particolare procedimento costruttivo delle batterie fa si che tra tubi di rame ed alette di alluminio si realizzi un perfetto contatto e la minima resistenza al flusso di calore Inoltre la speciale ondulazione con cui sono conformate le alette stesse conferisce a esse rigidit creando nel flusso dell aria in transito una turbolenza controllata che aumenta il coefficiente di scambio termico tra l aria e l aletta stessa Caratteristiche peculiare di questo tipo di batterie di scambio termico il numero di
129. to all aria in transito all interno della centrale stessa a mezzo di un tubo diffusore detto anche lancia di vapore La soluzione con vapore non comporta alcun raffreddamento adiabatico come invece la soluzione con acqua Allora non ha difetti l ideale Per l igene si per le tasche no L elettricita che viene utilizzata per produrre il vapore dall acqua liquida va pagata purtroppo DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar e d iy RE AA GE To G Oe te Figura 68 Umidificazione a vapore dal punto A al punto B 4 1 2 Installazione delle u t a Le macchine di trattamento aria essendo oggetti componibili seppur non piccolissimi si prestano a essere posizionate in pi tipologie di siti A onor del vero per le destinazioni principali sono solo due in copertura dei fabbricati serviti dalle stesse installazione pi comune e in appositi locali tecnici all interno dei fabbricati medesimi 95 4 2 Componenti per la distribuzione dell aria I canali dell aria anche detti canalizzazioni aerauliche sono la parte degli impianti di ventilazione climatizzazione e condizionamento deputata al trasporto e alla distribuzione dell aria preventivamente trattata in una c t a Figura 69 Una dist
130. to tra il AX realmente ottenuto e il AX di saturazione Il rendimento di un umidificatore dipende dalla sua geometria e dalla velocit dell aria DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar r e ue targa Rtatgagmngegnst o Figura 67 Umidificazione adiabatica dal punto A al punto B Passiamo oltre e valutiamo un altra distinzione tecnica l acqua che viene spruzzata sul pacco evaporante pu essere a perdere oppure ricircolata Nel primo caso l acqua spruzzata e non assorbita dall aria viene poi smaltita mentre nel secondo caso viene riutilizza per l umidificazione pi volte a mezzo di una pompa che la ripesca da una vaschetta di raccolta La differenza tra le due L acqua ricircolata non molto igenica 94 perch l acqua nella vaschetta potrebbe stazionare per settimane grande festa per germi e batteri Meglio quindi la soluzione con acqua a perdere Per in ambito di igene la soluzione pi ganza di tutte quella che prevede l utilizzo di vapore In questi casi un opportuno produttore di vapore ovvero uno scatolotto contenente acqua e una resistenza elettrica percorsa da corrente viene installato all esterno della centrale di trattamento aria e ha facolt di produrre vapore che poi sara cedu
131. trebbe teoricamente contenere la sua umidita relativa del 50 DIAGRAMMA PSICROMETRICO DIAGRAMA PSICROMETRICO DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE PSYCHROMETRISCHES DIAGRAM PSYCHROMETRIC CHART Patm 1 013bar e d io u e Figura 4 Umidit assoluta e umidit relativa 1 4 Pressione La pressione rappresenta una forza specifica cio una forza che agisce perpendicolarmente al unit di superficie ci permette di confrontare diverse forze agenti indipendentemente dalle dimensioni della superficie stessa Essendo una forza rapportata a una superficie l unit di misura della pressione il Newton su metro quadro N m chiamato anche pascal Pa Altre unit molto usate sono il bar 1bar 100 000 Pa l Atmosfera 1 atm 101 325 Pa e i metri di colonna d acqua 1 m C A 10 000 Pa Nell impiantistica termotecnica si assume spesso per semplicit 1 bar 1 atm 10 m C A 100 kPa 1 5 Energia termica Il calore o energia termica rappresenta una delle varie forme in cui si pu presentare l energia cos come l energia meccanica e l energia elettrica L unit di misura del calore e di ogni altro tipo di energia nel Sistema Internazionale il joule J Sono tuttavia ancora in uso unit di misure tecniche quali ad esempio la caloria 14 cal definita come la quanti
132. ttatori Numero di persone nz 60 Volume netto del locale V2 291 m3 Rapporto V2 n2 291 60 4 85 m3 persona In base alla norma medesima si ha che la portata di aria esterna per persona nella zona spettatori vale a Qop2 0 0065 m3 s Da cui la portata totale di aria esterna per la zona spettatori risulta Qn2 Qop2 N2 0 0065 60 1 404 m3 h La portata totale di aria esterna calcolata sara dunque Gae Qopit Qop2 2 376 1 404 3 780 m3 h Per praticita tecnica e commerciale si adotta pero una portata d aria di mandata della c t a leggermente diversa e pari a Gm 4 000 m3 h 6 Inoltre al fine di evitare ulteriori immissioni indesiderate di aria esterna si estrae aria dai locali cos da mantenerli in sovra pressione L esperienza suggerisce che la portata da recuperare sia circa l 80 di quella di mandata G Gm 0 8 4 000 0 8 3 200 m3 h 0 9 m3 s DETERMINAZIONE DELLA POTENZA TERMICA PER IL RINNOVO DELL ARIA Dopo aver calcolato le portate d aria in gioco e prima di metterti a calcolare la potenza termica per trattare l aria esterna ti devi chiedere se a norma di legge necessario 16 Se chiedi a un rappresentante il preventivo per una u t a da 3 780 m3 h ti prende per matto 138 installare un recuperatore di calore Lo richiede espressamente l articolo 5 comma 13 del D P R 412 93 Tabella 20 Portata d aria esterna in funzione delle ore di funzionamento e dei Gradi Giorno
133. uelli in polietilene ad alta densit I tubi in polietilene reticolato PEX sono realizzati con polietilene ad alta densit trattato in modo da ottenere molecole disposte a reticolo e legate fra loro Tale struttura conferisce a questi tubi una buona resistenza meccanica e una specifica propriet chiamata memoria termica Tale propriet consente di riportare mediante riscaldamento a fiamma o ad aria calda i tubi alla loro forma originaria anche nel caso di curve sbagliate o di schiacciamenti I tubi in polietilene reticolato si curvano con facilit sia a freddo che a caldo Per eseguire curve strette si impiegano apposite graffe metalliche Le giunzioni fra tubo e tubo si realizzano con raccordi tradizionali in ottone oppure con raccordi serrati a pressione sul tubo raccordi press fitting pl pe pe Figura 33 Tubo in polietilene reticolato PEX 64 Tabella 10 Caratteristiche dei tubi in Pex Diametro esterno Diametro interno Contenuto d acqua Peso del tubo mm mm l m kg m 12 8 0 05 0 059 15 10 0 08 0 092 18 is 0 13 0 114 20 16 0 20 0 106 22 16 0 20 0 168 28 20 0 31 0 283 32 26 0 53 0 257 40 32 6 0 83 0 396 50 40 8 1 31 0 616 63 51 4 2 07 0 979 75 61 2 2 94 1 387 90 73 6 4 25 1 980 110 90 0 6 36 2 952 I tubi in polietilene ad alta densit PEad invece sono sempre prodotti con polietilene ad alta densit al quale per vengono aggiunti additivi e stabilizzanti per migliorarne le caratteristiche di resiste
134. ura 51 Pannelli radianti a soffitto Rispetto ad altre tipologie impiantistiche realizzate con radiatori e fan coils le termo striscie possono presentare costi di gestione piu contenuti anche del 20 data la minor stratificazione dell aria Inoltre il non avere organi in movimento e il non favorire moti convettivi rendono l ambiente in cui sono installate pi abitabile poich pi silenzioso e con meno pulviscolo in sospensione Viceversa la loro installazione spesso non risulta agevole le strisce anche le pi piccole sono sempre prodotti pesanti e il portarle in quota e il fissarle comporta sempre un impegno di uomini e mezzi non trascurabile Tutto ci comporta un costo per la posa in opera che risulta talvolta eccessivo se confrontato a un normale impianto di riscaldamento Due o tre regolette di installazione migliorano il comfort ambientale e le prestazioni dell impianto Una delle prime consiste nell evitare intensit di irraggiamento troppo intense ad altezza uomo Tale regola pu essere rispettata posando le termostrisce a un altezza funzione della temperatura media del fluido scaldante e dell interasse dei tubi installati sulle strisce stesse vedi tabella 81 Tabella 12 Altezza consigliate di installazione delle termostrisce ALTEZZA MINIMA DI INSTALLAZIONE tn fluido scald 60 C 80 C 100 C 120 C 140 C 160 C 180 C Interasse tubi 100 mm Hin 3 80 m Hin 4 30 m Hn 4 70 m Hp 5
135. uta alla migliore miscelazione con l aria ambiente e Rapida diminuzione delle velocit di lancio dovuta alla migliore miscelazione con l aria ambiente causata dal moto di tipo radiale di uscita dell aria dal diffusore 106 In altre parole a parita di portata e di lancio con diffusori ad effetto radiale si ottengono velocita finali e differenze di temperatura sensibilmente piu ridotte e quindi si migliorano le condizioni di comfort Figura 80 Diffusore elicoidale con camera di raccordo Per le loro caratteristiche e per il piacevole design i diffusori ad effetto radiale stanno ottenendo finalmente anche in Italia un notevole successo venendo sempre piu impiegati negli impianti a tutt aria per esempio in open space laboratori sale riunioni mense cucine e accoppiati a cassonetti con filtri assoluti per sale operatorie I risultati pratici sono cos buoni che si nota un aumento del loro utilizzo anche come diffusori per aria primaria Questi diffusori vengono quasi sempre forniti come camera di raccordo Questa non un semplice plenum ma contiene tutti gli elementi quali deviatori di flusso e lamiere forate equilibratrici che garantiscono una perfetta distribuzione all interno del diffusore e quindi il loro corretto funzionamento sia con attacco superiore per immissione dell aria dall alto in senso verticale che con attacco laterale per immissione dell aria tramite stacchi dal canale principale Viene soprattutto e
136. ver far circolare in una tubazione principale una portata d acqua refrigerata di 16 000 litri ora alla temperatura 7 C in mandata e 12 C in ritorno temperatura media circa pari a 10 C 3 e supponiamo inoltre che la lunghezza del circuito sia pari a L 60 metri Si voglia determinare il diametro del tubo che supponiamo per il caso in questione dover essere in acciaio e quindi calcolare la perdita di carico distribuita lungo il circuito Individuando nella tabella il valore della portata si ottiene in verticale il diametro da assegnare al tubo e in orizzontale la perdita di carico distribuita per ogni metro di tubo Perdite di carico distribuite TUBI IN ACCIAIO Temperatura media acqua 10 C Dn ae 1 2 3 4 1 14 4 10 2 2 ean 3 a S 6 152 296 637 1189 2490 3735 7000 21414 75182 121770 20 0 33 0 39 0 48 0 56 0 68 0 75 0 88 1 17 1 99 160 18 159 311 670 1251 2620 3930 7366 22534 45649 79114 128138 22 0 35 0 41 0 50 0 59 0 71 0 79 0 92 147 169 191 167 326 702 1311 2745 4117 7717 23607 47823 82882 134241 24 0 37 0 43 0 74 0 83 0 97 1 29 154 177 2 GEIE es 24639 48915 86507 140111 181 354 762 1424 2980 4477 rs za SS 535 TE 145776 Hals slalala alaaa 188 367 791 3092 4639 8695 17337 26599 53885 93386 151254 r perdita di carico distribuita mm C A rm G portata l h v velocit m s
137. vista Il luogo pi spesso deputato alla posa in opera delle macchine la copertura degli edifici Questa soluzione se da una parte consente di avere spazio disponibile a sufficienza per la realizzazione dell opera dall altra pu comportare delle complicanze pratiche e problemi legati alla rumorosit Analizziamo il primo punto possibili complicanze nell installazione Il portare macchine aventi un certo ingombro e un certo peso sulla copertura degli edifici talvolta pu risultare un lavoro non da poco Basti pensare che maggiore l altezza del fabbricato e maggiore deve essere lo sbraccio della gru che trasferisce la macchina in quota il fatto che non sempre ci sia lo spazio disponibile alla manovra costituisce uno dei motivi di revisione del progetto Di ci assolutamente necessario tenerne conto nella fase progettuale sia per agevolare la prima installazione ma anche un eventuale e molto probabile futuro smontaggio e smaltimento 49 Figura 24 Una macchina frigorifera viene installata in copertura Il secondo punto come accennavo riguarda il rumore Queste macchine infatti hanno organi in movimento almeno un compressore e uno pi ventilatori se la fase di condensazione realizzata con aria Il valutare preventivamente quale sar l impatto acustico della macchina molto importante non tanto ai fini del funzionamento della stessa quanto piuttosto per evitare contestazioni future Varie sono le soluzioni
138. vitato quel fenomeno di ripresa di una parte del diffusore che oltre a non garantire una corretta distribuzione fa apparire quegli sgradevoli aloni neri sulle alette e nelle immediate vicinanze dei diffusori dovuti ad impurit e soprattutto a fumo indebitamente ripreso dal diffusore 107 Figura 81 Esempio di installazione di diffusori elicoidali DIFFUSORI PER GRANDI ALTEZZE Si usa definire in questo modo i diffusori che possono essere montati in ambienti con altezze minime di 4 m e massime intorno ai 20 25 m e che sono adatti sia per il riscaldamento che condizionamento estivo Soprattutto il riscaldamento di grandi ambienti quali capannoni industriali hangar aeroporti palazzetti dello sport fiere sale congressi cinema e teatri sempre stato problematico I normali diffusori a soffitto a coni fissi non sono impiegabili quelli a coni mobili tramite servomotore consentono solo due direzioni di lancio verticale orizzontale i generatori d aria calda sono un palliativo per piccoli ambienti e comunque con consumi enormi rispetto al risultato ottenibile basti pensare che l aria all uscita del generatore ha un temperatura di 55 60 C e quindi ben difficilmente penetra nella zona di soggiorno Si sono dovuti quindi studiare diffusori particolari che potessero garantire un lancio in tutte le direzioni comprese tra la verticale e l orizzontale in modo da soddisfare non solo le esigenze di tutto caldo e tutto freddo ma anche qu
139. z prata MASALA PELA 7 rs 2 s A Wy A es a an 1048 afi ee ri AAG PE r ATH pee 4216558 catirena LETI i LISI a sas wv EL Se ire WOSTh DI t t v wes gt e wee ime Ae fit Ee HEA A i EER Enig Bannann Ja taac Oe FE TRETE Me 4 We Be taec wes n calore totale da sma tire condensazione oii O sumiscaldamento compressione _ dn N effetto fngorfero entalpia calore di compressione Figura 22 Ciclo frigorifero sul diagramma pressione entalpia L insieme di queste trasformazioni costituisce il ciclo di funzionamento della pompa di calore rappresentato anche sopra nel diagramma pressione entaplia p h fornendo energia elettrica al compressore il fluido frigorigeno circola all interno dell evaporatore assorbe calore dalla sorgente fredda e tramite il condensatore lo cede al pozzo caldo Il vantaggio nell uso di una pompa di calore deriva dalla sua capacit di fornire pi energia termica di quella elettrica impiegata per il suo funzionamento 46 RENDIMENTO L efficienza di una pompa di calore espressa dal coefficiente di prestazione C O P Coefficient Of Performance che misura il rapporto tra energia termica fornita al mezzo da riscaldare e l energia elettrica consumata Da notare che spesso nei cataloghi delle aziende produttrici di pompe di calore con l acronimo C O P viene indicata l efficienza in riscaldamento e con E E R
140. za il cos detto Sistema Tecnico S T anche detto sistema pratico degli ingegneri anzich quello internazionale Nei paesi anglosassoni l unit di misura il grado Fahrenheit F 1 3 Umidit L umidit rappresenta il contenuto d acqua sotto forma di vapore acqueo presente nell aria Dato che l aria atmosferica contiene sempre una certa quantit d acqua quando si parla dell aria normale in qualche modo si parla sempre implicitamente di aria umida Solo nel caso di aria totalmente deumidificata si parlerebbe espressamente di aria secca La quantit in massa di acqua presente in un kilogrammo di aria prende il nome di umidit specifica e si misura in grammi di acqua per kilogrammo di aria secca Bacqua KQaria La massima quantita di acqua che pu trovarsi disciolta nell aria sotto forma di vapore un valore che dipende fissata la pressione unicamente dalla temperatura dell aria stessa tanto questa pi alta tanto pi in grado di trattenere vapore acqueo Il rapporto tra quantit di vapore effettivamente presente nell aria e la massima quantit che potrebbe essere presente nelle stesse condizioni di temperatura e pressione prende il nome di umidit relativa Tale rapporto moltiplicato per cento rappresenta la 13 percentuale di umidita effettivamente presente rispetto a quella che potrebbe essere contenuta Ad esempio se una certa quantita d aria contiene la meta del vapore che po
141. ziale dato dal fatto che se un terminale si ottura da quel punto in poi il fluido termo vettore non giunge pi agli corpi scaldanti ergo non funziona pi niente Caldaia Terminali in serie Figura 27 Rete di distribuzione monotubo DISTRIBUZIONE A DUE TUBI questo uno dei tipi di distribuzione pi utilizzati negli impianti di riscaldamento e condizionamento a uso civile Consente di contenere l utilizzo di tubazioni e a contempo regolare i terminali singolarmente In questa distribuzione detta anche a ritorno semplice si riscontrano due tubazioni principali una di mandata e una di ritorno Dalla prima si staccano le derivazioni che vanno a rifornire i terminali di fluido termo vettore proveniente dalla caldaia o dal refrigeratore d acqua alle seconde invece convogliano tutti le loro uscite Cos facendo i corpi scaldanti si trovano a essere collegati in parallelo eliminando di fatto il problema della distribuzione monotubo 59 Caldaia Terminali in parallelo Ritorno semplice Figura 28 Distribuzione a due tubi con ritorno semplice Esiste anche una variante della distribuzione a due tubi che prende il nome di distribuzione a ritorno inverso La sua peculiarit data dal fatto che il fluido termo vettore che scorre nell impianto per ogni terminale compie un tragitto di uguale lunghezza e ci rappresenta un vantaggio enorme per il funzionamento dell impianto Mi spiego meglio un radiatore posto
142. zzontale in fase di raffreddamento verticale in fase di riscaldamento Rimaneva aperto il problema delle stagioni intermedie mandata isotermica o con delta t molto bassi e spesso con passaggi nel corso del giorno da AT positivi a AT negativi La consuetudine ha portato ad asserire che posizionando i coni in posizioni intermedia si possa trovare un buon compromesso Ci completamente falso Dimostrazioni teoriche e pratiche per esempio con fumogeni mettano bene in evidenza che al variare della posizione dei coni il lancio rimane orizzontale con effetto soffitto e poi di colpo passa a verticale La possibilit di lanci variamente inclinati risulta pertanto con questi tipi di diffusori irrealizzabile Questo tipo di diffusore presenta anche un notevole inconveniente Escluso il posizionamento intermedio per quanto sopraddetto per un funzionamento corretto occorre modificare in genere manualmente la posizione dei coni E evidente che quest operazione risulta ancora possibile e relativamente poco impegnativa se i diffusori sono montati ad un altezza dal piano di calpestio di non pi di 4 m risulta invece problematica nel caso di altezze superiori In conclusione per altezze fino a 4 m i normali diffusori a coni fissi e 104 soprattutto i diffusori ad effetto radiale consento l ottenimento di un buon comfort sia in regime estivo che invernale Per altezze superiori i diffusori radiali ad alette mobili motorizzate risolvono in maniera

Impianti di Climatizzazione - versione aprile 2013 (M.Pancani).

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