Nel rispetto dell’approccio olistico proprio dell’ingegneria, nonostante per ragioni di tempo non si sia potuto procedere all’analisi approfondita di tutti gli altri aspetti che concorrono alla definizione del progetto del dispositivo, si offre nel seguito una panoramica delle principali problematiche a questo connesse e, per ciascuna, alcune brevi considerazioni.
11.1 Il rischio sismico
L’evento sismico è il risultato di un rilascio improvviso di energia a seguito di una rottura e di successivi scorrimenti relativi in corrispondenza di una faglia.
Per effetto delle onde sismiche, gli spostamenti del terreno si propagano fin sulla superficie terrestre, causando uno scuotimento del suolo alla base delle strutture.
Il movimento del terreno fa nascere delle forze d’inerzia che sono le vere responsabili del danneggiamento degli edifici.
Ricordando il secondo principio della dinamica (F=ma), l’entità delle forze a cui è sottoposto un edificio durante l’evento sismico è funzione dell’accelerazione impressa dal sisma ed anche della massa dell’oggetto stesso.
Prima valutazione da fare, allora, è quantificare la variazione del peso del modulo prefabbricato a seguito della sua modifica per consentire l’inserimento, al suo interno, dei tre dispositivi.
A seguito di tale valutazione possono darsi due casi:
• se la variazione del peso è modesta, si può ritenere che gli elementi strutturali a sostegno della parete nella sua versione originale siano sufficienti ad incassare l’azione sismica anche nella nuova configurazione della parete;
• se, invece, l’esito del calcolo mostra che l’introduzione dell’impianto comporta un significativo aumento del peso della parete, allora sarà richiesto uno specifico studio.
Stima del peso parete originale
Parete opaca esterna
Strato Spessore (m) γ (kg/m3) Peso dello
strato* (kg)
lastra esterna (ceramica, cristallo, legno-cemento) 0,01 2000 60
intercapedine d’aria 0,045 - -
eps con grafite 0,04 25 3
legno cemento 0,02 1350 81
lana di roccia 0,08 70 16,8
intercapedine d’aria 0,07 - -
okumè 0,02 500 30
intonaco 0,01 2000 60
Profilato lineare (m) Sviluppo Peso unitario (kg/m) Peso (kg)
profilo a C (UPN 140) 3 16 48
profilo ad omega 3 4,5 13,5
Totale - - 312,3
*
Il peso dello strato si ottiene moltiplicando i suoi peso specifico e volume; quest’ultimo, a sua volta, è ottenuto moltiplicando lo spessore dello strato per la superficie trasversale, costante per tutti gli strati e pari a 3 m2.
Stima del peso parete modificata
Parete modificata
Strato Spessore (m) γ (kg/m3) Peso dello
strato* (kg)
lastra esterna (ceramica, cristallo, legno-cemento) 0,01 2000 56,8
intercapedine d’aria 0,03 - -
legno cemento 0,01 1350 38,3
intercapedine d’aria 0,045 - -
eps con grafite 0,04 25 2,84
legno cemento 0,02 1350 76,7 lana di roccia 0,08 70 15,9 intercapedine d’aria 0,07 - - okumè 0,02 500 28,4 intercapedine d’aria 0,14 - - cartongesso 0,013 900 33,2
Profilato lineare (m) Sviluppo Peso unitario (kg/m) Peso (kg)
profilo a C (UPN 140) 3 16 48
Wall Thermosyphon Numero Peso unitario (kg) Peso (kg)
Dispositivo 3 7,2 21,6
Stima peso sistema di fissaggio 3 2 6
Totale - - 341,2
* Il peso dello strato si ottiene moltiplicando i suoi peso specifico e volume; quest’ultimo, a sua volta, è
ottenuto moltiplicando lo spessore dello strato per la superficie trasversale, costante per tutti gli strati e pari a 2,84 m2, ridotta rispetto alla parete originale per effetto della intervenuta presenza dei fori per le bocchette di aerazione.
Il calcolo mostra che l’introduzione dell’impianto comporta un aumento del peso della parete tutt’altro che trascurabile, assestandosi sui 9,4 punti percentuali:
341,2
312,3 = 1,094
Si ricade quindi nel secondo dei due casi ipotizzati perciò si rende necessario che venga condotto uno specifico studio per stabilire le nuove dimensioni degli elementi strutturali deputati ad assorbire l’azione sismica.
11.2 Il problema acustico
A determinare il disagio acustico che affligge la maggior parte delle abitazioni cittadine concorrono sia fattori esterni, quali certamente il traffico veicolare e le attività produttive, ma anche altri rumori, non meno disturbanti, che sono prodotti all'interno degli stessi edifici.
In quest’ultima categoria s’inseriscono i rumori generati dal funzionamento degli impianti tecnici i quali, seppur di bassa intensità, sono fonte di stress e di disturbi dell’equilibrio nervoso degli occupanti perché perduranti nel tempo.
Per quanto riguarda il WT, si può escludere che questo introduca alcun rumore nell’ambiente con cui è posto in contatto, poiché i cambiamenti di fase che il fluido termovettore subisce all’interno del dispositivo sono assolutamente silenziosi ed anche la circolazione dell’aria nell’intercapedine avviene in maniera naturale.
Qualora invece, per ottenere un miglior controllo sulla ventilazione, si decidesse di inserire un ventilatore nell’intercapedine, il problema acustico dovrebbe essere affrontato attentamente e dovrebbero essere messe in atto tutte le strategie per impedire che le vibrazioni da questo prodotte si trasferiscano alla struttura.
11.3 Sicurezza e prevenzione degli incendi
Il tema della protezione degli edifici dal pericolo degli incendi è, da sempre, materia legislativa e normativa rilevante per gli elevati costi sociali che questi eventi determinano sia per i danni diretti alle persone e ai loro beni sia per i costi, economici e sociali, indiretti dovuti alla ricostruzione degli ambienti e degli edifici danneggiati e alla perdita dei posti di lavoro.
Allo scopo di prevenire gli incendi sono stati individuati dei sistemi di protezione che si distinguono in attivi e passivi.
I sistemi attivi sono finalizzati al contenimento e/o spegnimento di un incendio e prevedono una attivazione, umana o automatica; sono sistemi di protezione attiva, ad esempio, gli estintori, i sensori di fumo, i mezzi antincendio, ecc.
Sono invece sistemi di protezione passiva tutte le misure progettuali, costruttive e le scelte di materiali in grado di ostacolare lo sviluppo di un incendio e limitarne gli eventuali danni. Esempi di protezione passiva sono le compartimentazioni, le distanze di sicurezza, i muri, le pareti e le porte taglia fuoco, l’individuazione delle vie di fuga, la resistenza al fuoco delle strutture, la reazione al fuoco dei materiali da costruzione.
La reazione al fuoco di un materiale combustibile è definita come il grado di partecipazione dello stesso al fuoco al quale è stato sottoposto; è una caratteristica del materiale che viene convenzionalmente espressa in classi (da 1 a 5, all’aumentare del grado di partecipazione all’incendio).
Il Decreto Ministeriale 3/9/2001, attribuisce ”d’ufficio”, senza quindi necessità di prova, la classe zero a diverse categorie di materiali da costruzione, che vengono definiti pertanto “materiali incombustibili”. Fra questi compaiono anche i materiali a base di ossidi metallici e quindi l’alluminio.
Nel caso in esame, si intende capire se e in che modo l’integrazione dei dispositivi in parete ne abbia alterato la risposta in termini di partecipazione all’incendio.
Per effetto di tutte le considerazioni di cui sopra, si può concludere che l’introduzione dei dispositivi in parete non alteri in alcun modo la risposta al fuoco del pacchetto parete originario.
Un eventuale incendio pone però un’altra questione per il dispositivo: la fuoriuscita del fluido refrigerante per effetto della fusione dell’alluminio.
La temperatura raggiunta durante la fase centrale dell’incendio, denominata flash over, supera i 1200 °C ed è, quindi, ben più alta della temperatura di fusione dell’alluminio alla pressione atmosferica, che è di 660 °C.
Il problema è risolto mediante l’uso di un prodotto non infiammabile e non tossico come fluido di lavoro, requisito essenziale per tutti i dispositivi impiantistici che si vogliano installare all’interno dei fabbricati e non in appositi locali.
11.4 Condensa interstiziale
Esigenza primaria al fine di mantenere le prestazioni dell’involucro edilizio è quella di evitare il rischio di formazione ed accumulo di condensa, affinché la durabilità e l’integrità degli elementi costruttivi non venga compromessa causandone l’invecchiamento precoce. Il materiale (alluminio) e la configurazione del dispositivo, con l’evaporatore posto in diretto contatto con il rivestimento di facciata anch’esso metallico, se da una parte è conveniente per favorire il funzionamento del sistema, dall’altra pone il problema della formazione di condensa interstiziale all’interno della parete. Nelle ore notturne, infatti, quando è trascorso diverso tempo dall’ultima attivazione del dispositivo, questo raffredda per conduzione.
Poiché il contatto tra il dispositivo ed il rivestimento di facciata è essenziale per la prestazione dello stesso, una soluzione al problema è quella rappresentata da un’opportuna coibentazione delle tubazioni che attraversano gli strati della parete.
L’isolamento potrebbe essere esteso anche all’evaporatore, limitatamente alla faccia che questo rivolge verso l’interno, in modo da non disturbare il contatto con la parete esterna ed al contempo evitare il gocciolamento all’interno dell’intercapedine.
Se poi dovessero verificarsi le condizioni per cui si formi condensa anche sulla sezione condensante, non potendo applicare a questa alcun isolamento non resta che inserire all’interno della parete una vaschetta di raccolta dell’acqua di condensa.