Fenomeni di termoforesi negli impianti di climatizzazione con elementi terminali ventilconvettivi.

Nella ricerca della miglior qualità dell’aria negli impianti di riscaldamento, e ancor più in quelli di climatizzazione, vanno valutati, oltre gli inquinanti di cui ho già detto, la presenza di polveri e microorganismi sempre presenti nell’aria in misura più o meno elevata in funzione delle condizioni ambientali, climatiche e termoigrometriche.

Le polveri e i microorganismi contribuiscono a determinare in regime di funzionamento invernale il fenomeno dello sporcamento o annerimento degli elementi terminali – radiatori, ventilconvettori, unità evaporanti – e delle pareti su cui sono appoggiati.

I ventilconvettori e le unità evaporanti (unità interne dei sistemi split system) sono dotati di una batteria di scambio formata da una serie di tubi di piccola sezione in cui scorre il fluido termovettore, sia esso acqua o gas frigorigeno, dotati di una alettatura e di un ventilatore destinato a far passare l’aria attraverso di essa.

L’alettatura ha la funzione di ampliare la superficie di scambio lato aria – dove è più grande la resistenza alla trasmissione del calore - e la sua resa è direttamente proporzionale alla sua superficie e alla superficie di contatto con il tubo.

Le alette ondulate hanno dilatato la superficie di scambio fino a 20 volte la superficie del tubo e i sistemi di espansione del tubo sul pacco alettato ha migliorato notevolmente il contatto tra tubo e alette.

Nel settore “automotive” alcuni costruttori utilizzano la brasatura delle alette sul tubo ottenuta in appositi forni riducendo considerevolmente le dimensioni delle batterie a parità di resa termica.

Credo che tale tecnologia sarà mutuata anche nel settore della climatizzazione.

Il processo di scambio termico tra aria e batteria avviene per convenzione forzata e la quantità di calore ceduto è direttamente proporzionale alla superficie di scambio (tubo+alette), al coefficiente costante di scambio tra aria e acqua e alla differenza tra la temperatura media dell’acqua e la temperatura dell’aria in ingresso.

Si riescono ad ottenere coefficienti di scambio termico dell’ordine di 60-70 W/mq contro il valore di 7/8 dei radiatori alla temperatura media di70°C; tale valore decresce rapidamente al calare della temperatura trattandosi di scambio per convenzione naturale.

Da questo discende che la maggior resa si ha per alti differenziali di temperatura tra aria e acqua per cui il dimensionamento delle batterie deve essere fatto oggetto di un attento studio; piccoli incrementi di temperatura richiedono batterie di grandi dimensioni.

Possiamo trascurare il gas frigorigeno in quanto il dimensionamento della batteria è fatto dal costruttore e non è possibile intervenire nella scelta.

Negli elementi terminali ventilati è quindi possibile mantenere la temperatura dell’acqua relativamente bassa - intorno ai 50°C.

Il fenomeno dell’annerimento o termoforesi è dovuto al depositarsi sulla parete fredda delle particelle in sospensione nell’aria di dimensioni inferiori al micron.

In pratica tali particelle a contatto con la superficie del corpo scaldante ( sia esso radiante o convettivo ) si essiccano (non si bruciacchiano come comunemente si crede) e si depositano sulla superficie del muro quando il raffreddamento del flusso ascensionale ne rallenta e alla fine ne annulla il moto verso l’alto.

Le particelle più grandi dotate di elevata energia cinetica si depositano per “impattazione inerziale” sulla superficie del muro.

L’annerimento, sia esso dovuto a termoforesi che a impattazione, è quindi tanto più vistoso quanto maggiore è la differenza di temperatura tra il flusso d’aria e la superficie da essa lambita.

Lo stesso fenomeno fisico determina i “baffi” che spesso si riscontrano all’uscita delle bocchette di immissione dell’aria; molto spesso il flusso d’aria annerisce il soffitto in corrispondenza dei travetti del solaio.

E’ necessario quindi dimensionare e posizionare correttamente gli elementi terminali e le bocchette di mandata negli impianti canalizzati; aumentare la temperatura del fluido termovettore per sopperire al carente dimensionamento degli elementi terminali non è mai una “soluzione”.

Il rumore negli impianti di climatizzazione

Le macchine componenti gli impianti di climatizzazione hanno organi in movimento – compressori, ventilatori, organi di laminazione, motori elettrici, ecc. – e pertanto sono “rumorose”.

Al fine di migliorare il comfort è utile individuare i materiali e i dispositivi da utilizzare per l’isolamento acustico.

Il rumore si propaga in ambiente in due modi:

1)      Rumori aerei: propagazione attraverso l’aria

I rumori aerei si possono dividere in due sottocategorie:

•   Emessi da apparecchiature poste direttamente in ambiente
•   Emessi da apparecchiature poste negli ambienti confinanti.

Nel primo caso bisogna evitare che il rumore prodotto venga riflesso dalle pareti dell’ambiente e quindi utilizzare materiali fonoassorbenti per rivestirle; sono sempre validi i classici materassini in lana minerale o i più “moderni” pannelli bugnati in estruso di poliestere a cellule aperte. Nel secondo caso è necessario dotare la parete divisoria di opportuni sistemi di insonorizzazione.

La classica camera d’aria è sempre valida insieme ai sempre più usati sistemi multistrato comprendenti uno o più strati di materiale fonoassorbente e uno strato di finitura ( legno, laminati plastici o cartongesso ); il potere fonoisolante viene potenziato inserendo lamine di materiali ad alta densità e scarsa risonanza come piombo o gomma acustica.

I sistemi multistrato possono essere utilizzati per l’incapsulaggio della fonte rumorosa.

Questo risulta il metodo più economico qualora il tipo di macchina lo consenta.

Nelle motocondensanti dei comunissimi “split” i compressori vengono solitamente incapsulati con preformati in materiale fomoisolante.

Negli incapsulaggi oltre ad una attenta scelta dei materiali isolanti fatta in funzione delle frequenze emesse, deve essere particolarmente curata la messa in opera evitando accuratamente fessure o ponti acustici che possono vanificare in tutto o in parte l’opera.

2)      Rumori impattivi o vibrazioni: propagazione attraverso le strutture.

I rumori impattivi si propagano attraverso le strutture quando la macchina che contiene organi in movimento è collegata in maniera solidale alle strutture medesime.

Si può evitare la propagazione delle vibrazioni o dotando la macchina di una struttura di sostegno tanto pesante da non poter essere messa in vibrazione o dotando la macchina di sostegni elastici (antivibranti) in grado di assorbire le vibrazioni.

Risulta evidente che il secondo metodo è il più economico e in grado di garantire il miglior risultato; esistono oggi in commercio supporti antivibranti per tutti gli usi e per tutti i pesi.

                

Evitare la propagazione delle vibrazioni attraverso le strutture garantisce inoltre la miglior tutela per la conservazione della integrità delle strutture medesime.

Le vibrazioni si trasmettono in ambiente anche attraverso le connessioni idrauliche e aerauliche delle macchine.

E’ buona norma prevedere sconnessioni elastiche sulle tubazioni del fluido termovettore – giunti elastici in tecnopolimero o soffietti metallici a seconda delle temperature e delle pressioni.

Allo stesso modo è preferibile utilizzare staffaggi e sostegni delle tubature provvisti di collari in tecnopolimero.

Le guaine in tecnopolimero risultano indispensabili per le tubature annegate nelle pareti o nei pavimenti.              

Analoga accortezza va posta sui collegamenti aeraulici con i classici giunti in tela olona o gomma siliconica.

L’utilizzo di condotte in pannello sandwich alluminio/ poliuretano/ alluminio hanno una tendenza alla risonanza molto più bassa delle condotte in lamiera oltre ad essere intrinsecamente isolate e più igieniche.

Va da se che tutte le accortezze costruttive possibili nulla possono se la velocità dei fluidi è tale da innescare vibrazioni nelle tubature e nelle canalizzazioni.

Analoga cura va posta nella realizzazione delle condotte aerauliche prevedendo ampi raggi di curvatura, angoli di raccordo adeguati o, ove non possibile, facendo ampio uso di deflettori.

Importante è posizionare in modo adeguato gli organi di diffusione ( bocchette e diffusori ).

Un corretto posizionamento consente velocità di lancio ridotte e conseguente ovvia maggior silenziosità.

E’ utile ricordare alcune semplici regole per la posa in opera di macchine per climatizzazione.

Queste possono sembrare ovvie e banali ma basta uno sguardo a quanto realizzato per rendersi conto che vengono troppo spesso disattese.

Tipologia di apparecchiatura	Installazione	Consigli per l’installazione
Refrigeratore d’acqua con condensazione ad aria o moto condensante di sistemi VRV o multisplit.	Esterna	Inserimento di supporti antivibranti. Inserimento di giunti antivibranti sulle tubazioni idrauliche. Inserimento di schermi acustici se l’installazione avviene in cortili chiusi. Evitare di dirigere il getto dell’aria di condensazione verso porte o finestre.
Refrigeratore d’acqua con condensazione ad aria o moto condensante di sistemi VRV o multisplit.	Interna	Inserimento di supporti antivibranti. Posizionamento del vano tecnico non direttamente comfinante con ambienti abitati; in caso contrario prevedere opportuni sistemi di isolamento acustico. Utilizzare condotte e griglie di aspirazione e espulsione dell’aria di condensazione di dimensioni tali da non produrre fruscii aerodinamici. Inserire giunti elastici tra condotte e apparecchiatura. Isolare acusticamente le condotte e eventualmente inserire silenziatori. Evitare di dirigere il getto dell’aria di espulsione verso porte o finestre.
Unità di trattamento dell’aria - UTA	Esterna Interna	Valgono le stesse raccomandazioni fatte per i refrigeratori con l’accortezza di verificare la perfetta planarità del piano d’appoggio per evitare vibrazioni del/dei ventilatori ed eventualmente livellare con appoggi ad altezza differenziata; montare con attenzione le guarnizioni di tenuta fornite dal costruttore tra le varie sezioni della UTA.
Condizionatori split system		In caso di installazione della moto condensante a parete prevedere la interposizione di tamponi in gomma tra staffe e muro ( i costruttori di staffe prefabbricate di solito già prevedono la loro fornitura). Evitare il montaggio della motocondensante direttamente verso un muro o parapetto onde evitare fenomeni di riflessione del rumore. Evitare per quanto possibile l’installazione i cortili chiusi.

Per saperne di più: http://epb.lbl.gov/standards.html

La qualità dell’aria negli impianti di climatizzazione.

Nella società postindustriale la permanenza degli esseri umani in ambienti chiusi rappresenta in media il 95% del loro tempo.

Il comfort ambientale, sia in termini di condizioni termoigrometriche che in termini di purezza dell’aria, appare come fondamentale con sempre maggiore evidenza.

Se le condizioni termoigrometriche ideali sono "piuttosto facili” da raggiungere con i moderni sistemi di climatizzazione è invece piuttosto difficile avere la corretta qualità dell’aria anche in considerazione del fatto che bisogna coniugare il doveroso risparmio energetico con il ricambio d’aria imposto dalle normative.

Se in regime invernale le condizioni ideali possono essere raggiunte con sistemi “statici” quali caloriferi e pavimenti radianti, in regime estivo c’è bisogno invariabilmente di sistemi “ventilati”.

In questo caso sono fondamentali velocità finale – che non dovrebbe superare i 0.15 m/sec.- e la qualità dell’aria.

La qualità va valutata da un punto di vista medico – assenza di rischi per la salute – e del benessere – percezione di freschezza e piacevolezza.

Gli inquinanti si possono classificare come:

-      prodotti da processi metabolici derivanti dalle attività umane.

-      prodotti da sistemi impiantistici per cattivo funzionamento o carente manutenzione.

-      prodotti  da emissione da arredi e materiali da costruzione.

-      inquinanti provenienti dall’ambiente esterno.

I principali possono essere riassunti nella tabella.

Composti organici volatili	Comprendono centinaia di composti comprendenti sia i gas metabolici sia i gas emessi dai materiali da costruzione, dagli arredi e da apparecchiature costruite dall’uomo. I gas metabolici sono dei bioeffluenti emessi dalle persone (aldeidi, esteri, alcoli) e soprattutto anidride carbonica la cui produzione può essere valutata per attività sedentaria in circa 18-19 lt/h/persona. Le concentrazioni passano da 0.3 mg/mc per il comfort a 25.0 mg/mc per la soglia di tossicità.
Fumo di tabacco	Si tratta di centinaia di componenti sia particolati che gassosi che sono percepiti come particolarmente sgradevoli dai non fumatori e che richiedono ricambi aria molto superiori a quelli per locali destinati a non fumatori.
Formaldeide	Si tratta di un gas incolore e particolarmente irritante emesso da truciolati utilizzanti resine come collante o isolanti termici utilizzanti urea. È particolarmente irritante per occhi e apparato respiratorio e ammesso in concentrazioni massime pari a 0.1 mg/mc. per 30 minuti
Ossido di carbonio; Anidride carbonica; composti ossigenati dell’azoto e dello zolfo	Sono prodotti dalla combustione o della combustione incompleta. Possono risultare letali in alte concentrazioni; ossido di carbonio e anidride carbonica sono praticamente inodori e incolori anche in altissime concentrazioni.
Radon	E’ un gas radioattivo che può provocare cancro ai polmoni e che è presente all’interno del sottosuolo.
Inquinanti provenienti dall’ambiente esterno	Si tratta essenzialmente di gas e particolati definiti come “smog” ( smoke+fog ) che si infiltrano in ambiente attraverso l’apertura e chiusura dei serramenti esterni o dall’aria di rinnovo quando non captata in zone adatte o non adeguatamente filtrata.

Dovrebbe ovviamente esistere una normativa volta a stabilire degli standard per la qualità dell’aria tenendo conto delle portate di aria di ventilazione e delle concentrazioni ammissibili per i singoli inquinanti.

Tale criterio non esiste come non esiste l’obbligo di dichiarare da parte dei produttori il tipo e le quantità di inquinanti provenienti da materiali da costruzione e di arredo.

Non esiste quindi una normativa complessiva che consideri la ventilazione sotto il profilo del benessere, dell’igiene ambientale, dell’efficienza energetica e della sicurezza.

Esiste una frammentata normativa, risalente per lo più agli anni ’70 solo per alcuni particolari settori quali scuole, ospedali e locali aperti al pubblico.

Riferimento: UNI 10339 del 1995 e ASHRAE 62-1989.


http://www.cti2000.it/index.php?controller=documenti&action=showDocuments&argid=28&tabid=0&subtab=6


http://www.yorkland.net/resources/standards_ashrae.php

Inoltre tali normative sono applicate agli edifici di nuova costruzione e non impongono nulla agli impianti preesistenti.

La normativa attualmente applicabile tiene conto dei semplici bioeffluenti e quindi stabilisce il ricambio d’aria in funzione dell’affollamento e della destinazione d’uso del locale.

In pratica si tiene conto della sola quantità di anidride carbonica trascurando l’inquinamento totale che si produce in ambiente, lo standard di qualità dell’aria, le qualità organolettiche dell’aria stessa e l’efficacia dei sistemi di ventilazione.     

Dalla fine degli anni 80 è stata proposta dal danese O.Fanger una teoria che si propone di dare oggettività alla soggettività della percezione della qualità dell’aria.

Fanger prende come riferimento per l’accettabilità la percentuale di persone insoddisfatte della qualità dell’aria all’interno di un locale.

La teoria di Fanger:  
http://pcfarina.eng.unipr.it/DispenseArch00/ternelli132538/ternelli132538.htm 
 tiene conto del benessere trascurando l’aspetto medico e soprattutto la valutazione dell’inquinamento prodotto dai materiali, la cui conoscenza è ancora assolutamente insufficiente.

Negli impianti civili molto è lasciato alla coscienza del progettista e alla disponibilità economica e culturale della Committenza.

        

Impianto energeticamente autosufficiente in una palazzina adibita a Centro Sportivo

L'impianto è stato commissionato, nell'ambito di un più ampio programma di ristrutturazione, dalla Fiat di Cassino.

La richiesta del committente è stata quella di rendere energeticamente autosufficiente la palazzina adibita a Centro Sportivo.
L'edificio ad un solo piano fuori terra e copertura a terrazzo ha una superficie di poco superiore ai 500 mq. e una altezza utile di m. 3.32.



Il progetto architettonico



Sono presenti travi intradossate che, in loro corrispondenza, riducono l'altezza utile a soli 3 metri.
La struttura del fabbricato, edificato negli anni '60 in zona sismica di prima categoria, e il suo stato di conservazione hanno sconsigliato il posizionamento di carichi rilevanti sul terrazzo.
Logico sarebbe stato pensare a un impianto a tutt'aria ma la dimensione importante delle condotte propria di questa soluzione impiantistica e la presenza delle travi intradossate hanno fatto scartare questa ipotesi.
Allo stesso modo e per lo stesso motivo è stata scartata l'ipotesi di installazione di un singolo chiller.
Per quanto concerne la produzione di energia elettrica, considerando il favorevole orientamento dell'edificio, si è progettato un impianto fotovoltaico della potenza di 25 kWp utilizzante moduli al silicio monocristallino da 0,215 kWp.
L'energia elettrica prodotta e scambiata sul posto è sufficiente a pareggiare nel corso dell'anno i consumi elettrici della palazzina.

Producibilità impianto fotovoltaico



Fattibilità impianto fotovoltaico



 C'era ovviamente bisogno di una gran quantità di acqua calda sanitaria per cui si è resa indispensabile l'installazione di pannelli solari.

Posizionamento delle componenti in copertura

Combinando le varie esigenze si è scelto di utilizzare un sistema di pompe di calore con condensazione ad aria in classe A collegate a moduli di scambio acqua/freon a loro volta collegati o al sistema di climatizzazione a pavimento e a scambiatori posti in serbatoi di accumulo per l'acqua calda sanitaria di piccola capacità.

Schema idraulico impianto climatizzazione

In tal modo le pompe di calore si attivano in sequenza in funzione dell'effettivo fabbisogno termico dell'edificio e dell'acqua calda sanitaria.

Non è stato necessario aggiungere liquido antigelo in quanto i pannelli solari sono del tipo "a svuotamento"; si è resa però necessaria l'installazione di un dissipatore di calore in grado di smaltire il calore in eccesso prodotto dall'impianto solare termico in determinate occasioni di particolare intensa insolazione.

Negli ambienti palestra e spogliatoi si è previsto un impianto di climatizzazione a pavimento con passo 10 cm.

Negli altri ambienti si è prevista l'installazione di semplici elementi termoconvettivi.

L'impianto a pavimento è stato suddiviso in zone omogenee distinte ognuna alimentata da un proprio circolatore gemellare con spillamento da un collettore di grosso diametro posto sulla copertura dell'edificio.

Come è noto gli impianti di raffrescamento a pavimento possono agire sul solo calore sensibile per evitare fenomeni di condensa o, in alternativa, essere abbinati a sistemi di deumidificazione.

Esisteva inoltre la necessità di un efficiente ricambio d'aria.Pertanto il sistema di raffrescamento a pavimento agisce sul calore sensibile mentre il calore latente viene smaltito dall'impianto di ricambio dell'aria.

A servizio di tale impianto si è prevista l'installazione di una UTA con recupero posta anche essa sulla copertura dell'edificio.Il fluido termovettore viene spillato dallo stesso collettore da cui spilla l'impianto a pavimento.
Ovviamente sia l'impianto a pavimento che l'impianto di ricambio dell'aria sono dotati di propri sistemi di regolazione utilizzanti valvole a tre vie modulanti asserviti a un sistema di controllo predisposto per la telegestione.

Distribuzione aeraulica

La rete aeraulica utilizza condotte a sezione circolare isolate con coppelle in elastomero e finitura in alluminio naturale.

La diffusione in ambiente è affidata a bocchette di mandata in alluminio a doppio ordine di alettatura orientabile e diffusori ad alette curve.

Le reti aerauliche

Definizione di Rete aeraulica

Schema aeraulico in reparto radioterapico

Negli impianti di climatizzazione si intende per “Rete aeraulica” un sistema di condotte a sezione rettangolare, circolare o ellittica che ha lo scopo di convogliare l’aria dal ventilatore dal quale prende il moto fino alle varie utenze; di aspirarla o estrarla dagli stessi per espellerla definitivamente o per ritrattarla parzialmente.

Questa definizione è valida sia per gli impianti aeraulici di tipo semplice, come ad esempio la ventilazione forzata di un singolo locale sia per quelli molto più complessi nei quali è necessario raggiungere delle condizioni imposte progettualmente.

Da ciò discende l’obbligo del controllo di tutti i parametri più importanti, quali: igienicità, temperatura, umidità relativa, purezza, velocità e sicurezza antincendio.

In generale gli impianti si compongono di una Unità di trattamento dell’aria dotata di uno o più ventilatori, di un sistema di distribuzione, di organi di diffusione, di sistemi di ripresa e/o di espulsione e di sistemi di controllo dei parametri.

Il trasporto dell’aria da un luogo all’altro ottenuto per mezzo di condotte viene definito Distribuzione dell’aria.

La distribuzione in un ambiente dell’aria immessa mediante opportune apparecchiature viene definita come “Diffusione dell’aria”.

L’aspirazione dell’aria da un ambiente mediante opportune apparecchiature viene definita “Estrazione dell’aria”.

Si definisce “Espulsione dell’aria”  l’aria di aspirazione che non viene ricircolata ma immessa in atmosfera  con o senza trattamenti di filtrazione o di recupero del calore.

Si definisce “Ricircolo” l’aria aspirata che viene prelevata dall’ambiente e totalmente o parzialmente reimmessa nell’ambiente medesimo dopo dopo essere stata trattata da un sistema di climatizzazione e/o di recupero del calore.

Si definisce “Transito” l’aria che defluisce dall’ambiente per sovrappressione attraverso opportune apparecchiature.

Si definisce “Rinnovo dell’aria” l’aria prelevata all’esterno dei locali da climatizzare e immessa in ambiente con o senza subire un trattamento di filtrazione a monte o a valle della unità di trattamento dell’aria.

La determinazione della potenza termica o frigorifera dell’Unità di trattamento dell’aria viene definita in base al fabbisogno termico degli ambienti da climatizzare e tenuto conto delle espulsioni, dei rinnovi, delle dispersioni per apertura e chiusura porte ecc.

L’unità di trattamento è in genere dotata di un sistema di filtrazione di efficienza definita in base alla destinazione d’uso degli ambienti da climatizzare.

E’ altresì dotata di uno o più ventilatori di mandata la cui portata è definita dalla somma delle quantità di aria necessarie alla climatizzazione dei locali asserviti all’impianto.

Può essere anche dotata anche di ventilatori di ripresa e/o espulsione e di sistemi di recupero del calore espulso.

La distribuzione dell’aria avviene attraverso un sistema di condotte realizzate, per la maggior parte dei casi, in lamiera zincata o in pannello sandwich di alluminio.

Le condotte in lamiera zincata vengono isolate termicamente qualora la temperatura dell’aria trasportata sia inferiore alla temperatura di rugiada dell’aria ambiente; questo avviene nella quasi totalità dei casi degli impianti di condizionamento.

La diffusione dell’aria in ambiente avviene mediante bocchette di mandata o diffusori a seconda della portata di ogni singolo elemento, dal lancio, dalla altezza di installazione e della velocità finale.

Le bocchette di mandata sono generalmente dotate di doppio ordine di alette regolabili e di un sistema di parzializzazione dell’aria (serrandina di regolazione).

I diffusori possono essere circolari a coni fissi o regolabili, rettangolari, ad alette curve a una o più vie, lineari, a feritoia e così via.

Possono essere inoltre dotati di elementi filtranti.

A volte possono essere utilizzate bocchette di mandata pedonabili per la diffusione a pavimento.

L’aria viene in genere ripresa dall’ambiente per l’espulsione, il ricircolo o il rinnovo da bocchette a semplice ordine di alettatura fissa; a volte vengono utilizzati i cosiddetti diffusori a dislocamento.

Il transito si rende necessario quando l’organo di ripresa non è collocato all’interno del locale climatizzato ma in un ambiente confinante e avviene mediante bocchette con alettatura a taglio di luce e flusso deviato.

A volte viene lasciata una fessura di qualche centimetro al di sotto delle porte di accesso al locale.

Esistono diversi sistemi di calcolo e dimensionamento delle reti aerauliche.

I più comuni sono il metodo di calcolo a recupero di statica con o senza bilanciamento e quello a perdita di carico costante anche esso con o senza bilanciamento.

Il vapore - Generalità

Il vapore è uno strumento insieme moderno e tradizionale, praticamente insostituibile nell'industria petrolchimica, chimica, cartaria, farmaceutica, conserviera e tante altre.
Altrettanto insostituibile nella generazione di potenza attraverso turbine, pompe ed alternatori come a bordo delle grandi navi e nelle grandi centrali termiche.
Nell'industria è spesso impiegato, ed è questo l'aspetto che ci interessa, per il riscaldamento.
Il vapore è ideale ovunque esista contemporaneamente la necessità di produrre, convogliare e sfruttare energia termica e pressione.
L'esempio più banale è quello di un semplice ferro da stiro con caldaia separata.

Si produce con relativa facilità e proviene dall'acqua che è fortunatamente ancora disponibile in quantità notevole e a un prezzo accettabile.

Negli impianti se ne effettua un ricircolo continuo con recupero pressochè totale con conseguenti bassi consumi.

Ha un elevato contenuto termico ponderale che significa leggerezza nella supportazione delle tubazioni e degli apparecchi utilizzatori che sono sinonimo di ottimo coefficiente di scambio, compattezza e economicità.

Quando una decina di anni fa a Roma Termini qualcuno decise di sostituire, per motivi sconosciuti, l'esistente impianto a vapore con un'altro ad acqua surriscaldata si trattò di sostituire le leggere sopensioni delle tubazioni di vapore con delle strutture utilizzanti profilati in acciao HEA 120 e 160 che richiesero elaborati calcoli e simulazioni di deformazione con il software Ansys.

Staffa a soffitto

Il vapore circola naturalmente senza bisogno di pompe o acceleratori, ha tubazioni di ritorno di sezione decisamente contenuta, consente alte temperature con pressioni anche modeste, è sicuro (a patto di rispettare alcune semplici precauzioni) e è relativamente facilmente trattabile.
Si presta facilmente alle regolazioni di temperatura o di pressione per mezzo di regolatori a due vie e soprattutto offre il vantaggio di una notevole flessibilità intesa come adattabilità dell'impianto a successive variazioni e modifiche.
Tale flessibilità è sconosciuta ad altri fluidi come l'acqua, l'acqua surriscaldata, l'olio diatermico, i gas frigorigeni ecc.
Naturalemte quanto detto vale per impianti razionalmente progettati e realizzati anche e soprattutto dal punto di vista del recupero energetico.
Sono proprio questi gli aspetti che se avrete tempo e voglia andremo ad analizzare.

Impianto di climatizzazione di un Teatro in Abruzzo

Descrizione sintetica di impianto

Assonometrico 1

Normativa di riferimento UNI 10339

L’intervento è stato commissionato dal Comune di una Cittadina della Valle di Roveto (AQ.
La struttura teatrale era già ultimata e parzialmente funzionante e utilizzata.

Era già presente un impianto di riscaldamento con caldaia a gas GPL e elementi terminali termoconvettivi di scarsa o nulla efficienza.

Un limite importante è stato rappresentato dalla richiesta da parte dell’Amministrazione di ridurre al massimo gli interventi edili.

Altro limite è stato la necessità di contenere quanto più possibile l’impegno finanziario.

La  soluzione impiantistica è quanto più aderente possibile alle richieste della Committente.

L’impianto di climatizzazione realizzato prevede l’installazione di n. 2 unità di trattamento aria con batterie ad acqua collegate a un refrigeratore d’acqua in pompa di calore con condensazione ad aria.

La rete di distribuzione aeraulica sarà realizzata con condotte in pannello sandwich alluminio/poliuretano/alluminio anticondensa spess. 20 mm – classe di reazione al fuoco 0/1.

Il dimensionamento della rete aeraulica è stato effettuato con il metodo “a perdita di carico costante” in ragione di 2 mm.c.a. (20 Pa) per ogni 10 ml di condotto.

 Sono stati particolarmente curati, sia a livello progettuale che realizzativo, gli interventi volti alla minimizzazione dei fruscii aerodinamici.

Le condotte in pannello sandwich sono state scelte per la loro minore “sonorità” rispetto alle condotte in lamiera.

La portata delle termoventilanti, dotate di ventilatori a basso numero di giri, è stata calcolata in modo da ottenere circa 8 trattamenti/h.

Il refrigeratore d’acqua sarà del tipo con condensazione ad aria, doppio circuito frigorifero e utilizzante gas frigorifero ecologico R407A e avente le caratteristiche:

Potenza termica:                110 Kw

Potenza frigo:                    96 Kw

Pot. elett. ass.max:            38.10 Kw

Il dimensionamento è stato effettuato tenendo conto delle seguenti condizioni termo igrometriche esterne:  

   

                                        32°C - 50% U.R.            

Sul circuito idraulico è prevista l’installazione, per la integrazione eventuale in regime invernale, di uno scambiatore a piastre collegato sul circuito primario alla caldaia a gas esistente.

Il sistema di termoregolazione prevede l’installazione di una valvola a tre vie miscelatrice posta sul circuito del fluido termovettore con sonda sul plenum di ripresa (temperatura media ambiente) interfacciata a un modulo logico di controllo.

Analoga valvola a tre vie miscelatrice sarà posta sul circuito primario dello scambiatore a piastre con sonda di temperatura sul circuito secondario.

Il modulo logico di controllo è comune ai due sistemi di regolazione.

Le termoventilanti, il recuperatore di calore e il refrigeratore d’acqua saranno posizionati all’esterno dell’edificio sul terrazzo sovrastante la centrale termica; la rete aeraulica si articola su un solo braccio in cui confluisce l’aria trattata dalle unità di trattamento che si ramifica successivamente in quattro bracci: destra-sinistra e piano terreno-piano primo allo scopo di ottenere la massima omogeneità delle condizioni termoigrometriche.

L’aria viene aspirata in tre punti da bocchette di ripresa a singolo filare di alette fisse.

L’impianto è tutto a vista ad esclusione dei tratti di condotta posti sotto il pavimento del palcoscenico.

La diffusione a pavimento mediante griglie pedonabili non è ottimale ma è stata l’unica possibile, tenendo sempre presente la necessità di contenere le opere edili, per evitare di interferire con il sipario e il sistema di movimentazione delle scene.

La diffusione in ambiente avviene mediante diffusori in alluminio anodizzato naturale a una via del tipo ad alette curve per le quattro gallerie e bocchette di mandata a doppio filare di alette regolabili per la sala centrale.

La portata unitaria dei diffusori e delle bocchette è di circa 450 mc/h.

Il dimensionamento delle bocchette è stato effettuato per ottenere una velocità finale non superiore ai 0.20 m/sec.

La velocità di attraversamento delle bocchette di ripresa è stata contenuta in circa 4.5 m./sec per evitare o minimizzare i fruscii aerodinamici.

Per ottemperare alle normative in materia di salubrità ambientale stabilite dalla UNI10339 è necessario un apporto di aria esterna pari a circa 4000 mc/h.

L’aria di rinnovo, prelevata direttamente all’esterno in zona non soggetta a polveri, gas di scarico o agenti inquinanti verrà preriscaldata o preraffreddata mediante recuperatore di calore con pacco di scambio in alluminio a flussi incrociati di efficienza minima del 50%.