INDICE
1 - OGGETTO ... 2
2 - PREMESSA ... 2
3 - IMPIANTO DI RAFFRESCAMENTO DEI LOCALI ... 3
4 - IMPIANTO DI VENTILAZIONE MECCANICA CONTROLLATA ... 4
5 - IMPIANTO ELETTRICO ... 6
Studio Tecnico Δ T – Progettazione e Consulenza Termotecnica
2 1 - OGGETTO
Relazione tecnica illustrativa di intervento per la realizzazione di nuovo impianto di ventilazione e ricambio aria e di raffrescamento estivo per scuola primaria e secondaria di primo livello A. Frank / R. Gasparini di Novi di Modena (MO).
2 - PREMESSA
L’intervento oggetto del presente progetto riguarda la realizzazione di nuovo impianto di ventilazione meccanica e raffrescamento estivo da eseguire a servizio del complesso scolastico esistente nel comune di Novi di Modena, in Viale Martiri della Libertà, destinato alla scuola primaria A. Frank e alla scuola secondaria di primo Grado R. Gasparini, compresa la relativa sede amministrativa.
Il complesso scolastico menzionato risulta di recente costruzione in quanto facente parte degli edifici scolastici temporanei (EST) realizzati ad opera della regione Emilia-Romagna per sanare l’emergenza post-sisma del 2012 in termini di edilizia scolastica.
Ad un primo lotto di lavori risalente al 2012, che ha visto la realizzazione dei due corpi di fabbrica principali attestati su Viale Martiri della Libertà è seguito il secondo lotto del 2013 con il quale è stato realizzato il corpo in ampliamento posteriore ai primi due eseguiti, destinato ai laboratori e alla zona segreteria ed amministrativa, oltre che a 6 aule a potenziamento della situazione preesistente.
La conformazione dell’edificio vede due corpi frontali monopiano a “ferro di cavallo” con cortile centrale interno, ed un corpo posteriore che si sviluppa su due piani fuori terra, accessibile dal corpo antistante mediante corridoio di collegamento.
Gli edifici che compongono il complesso scolastico si distinguono certamente per un buon livello di isolamento termico nel periodo invernale.
Le pareti esterne sono realizzate in calcestruzzo armato con cassero in EPS a perdere avente funzione di isolamento termico esterno ed interno. L’intero edificio è dotato di controsoffitto modulare 60x60 cm in pannelli di fibra minerale, realizzato a quota +3,00 m o 3,20 m a seconda dei due corpi di fabbrica. La copertura dei due corpi scolastici è in parte del tipo piano e in parte monofalda inclinata, realizzata con struttura in travi di legno lamellare tamponate all’intradosso e all’estradosso con pannelli di legno tipo OSB e con strato coibente interposto in EPS; la copertura è impermeabilizzata superiormente con membrana a vista. La copertura del corpo retrostante a due piani, destinato alla didattica, all’amministrazione e ai laboratori, realizzato in un secondo tempo in ampliamento al plesso scolastico, è realizzata con lastre di cemento alveolato precompresso con strato isolante e impermeabilizzante all’estradosso.
Allo stato attuale l’edificio ha evidenziato due carenze a livello di comfort, dovute appunto all’elevato grado di isolamento termico e all’esposizione delle superfici vetrate, oltre ad uno scarso tasso di ventilazione interna, a svantaggio della salubrità degli ambienti.
Le aule si contraddistinguono per un elevato indice di affollamento che si traduce in un altrettanto elevato valore di potenza termica interna dovuta ai carichi endogeni; tale fenomeno è in antitesi con l’ottimo grado di isolamento termico dell’edificio, al punto che le dispersioni termiche dei singoli locali risultano prossime alla potenza termica sviluppata dai carichi interni (persone, luci, lavagna multimediale, ecc.). Questa situazione si accentua con temperature esterne più miti o comunque superiori al valore di progetto, ottenendo il fenomeno di surriscaldamento dei locali, anche ad impianto termico spento, come segnalato dagli utenti del plesso scolastico.
In secondo luogo, l’edificio si contraddistingue per ampie superfici vetrate, esposte e non schermate, che accentuano il problema del surriscaldamento interno.
Da ultimo l’isolamento termico realizzato, la tenuta dei serramenti e l’assenza di impianto di ventilazione portano ad uno scarso tasso di ricambio aria nei locali, caratterizzati per contro da un elevato numero di occupanti (elevato indice di attività metabilica interna).
Come detto questi fenomeni portano a condizioni di mancato comfort difficilmente accettabili per gli occupanti (personale addetto, docenti e studenti).
Per ovviare a tale problematica si rende necessaria la realizzazione di un impianto di ventilazione meccanica controllata destinato al ricambio dell’aria all’interno dei locali durante l’intero periodo scolastico ed un impianto di raffrescamento da attivarsi nelle stagioni più miti dell’anno che comunque vedono il pieno utilizzo e fruizione della struttura scolastica.
La realizzazione degli impianti di raffrescamento e ventilazione comporta l’esecuzione di alcune opere con incidenza sulle strutture esistenti, quali:
esecuzione di fori a parete ed a solaio per il passaggio di canali e tubazioni;
installazione di macchinari (unità interne canalizzabili, unità di scambiatori di calore) a solaio.
Inoltre, l’installazione di unità motocondensanti esterne (per sistema VRV) comporta l’esecuzione di appositi basamenti in c.a. di nuova realizzazione.
Si tratta, in tutti i casi di “Interventi privi di Rilevanza per la Pubblica Incolumità ai fini sismici” (I.R.P.R.I.) ai sensi della Delibera n° 687/2011 della Regione Emilia - Romagna.
Per le specifiche tecniche relative a tali interventi si rimanda alle tavole strutturali (S1 ed S2) ed alla relativa Relazione tecnica illustrativa.
3 - IMPIANTO DI RAFFRESCAMENTO DEI LOCALI
Vista la conformazione molto estesa della scuola, e soprattutto la necessità di intervenire quanto prima per ovviare all’attuale situazione di mancato comfort interno, si propone la modularità dell’impianto, al fine di operare per settori, dando anche la possibilità di parzializzare gli impianti e/o di utilizzarli secondo profili distinti, ma soprattutto di intervenire con precedenza nelle zone termicamente più problematiche, così come segnalato dal personale addetto.
Sulla scorta di tale principio si prevede di realizzare un impianto di raffrescamento composto da complessivi sette impianti autonomi ad espansione diretta, del tipo a portata variabile di fluido refrigerante (tipo VRV) con controllo della potenza erogata mediante inverter, composto da unità motocondensanti esterne e da più unità di condizionamento interne, che saranno di diversa tipologia.
Le scelte progettuali sono conseguenti ad un’analisi del fabbricato in essere, sia in termini di conformazione, tecnologia costruttiva e spazi disponibili per l’implementazione della dotazione impiantistica. La soluzione di un impianto ad espansione diretta è infatti dovuta alla necessità di avere tubazioni di diametro contenuto, sia per gli spazi a disposizione sia per l’invasività dell’intervento, inoltre tale impianto non comporta alcun rischio di gelo nel periodo di sosta invernale e soprattutto si caratterizza per una maggiore efficienza nel periodo estivo rispetto ad un tradizionale impianto idronico.
La scelta della tipologia di unità interna destinata alla climatizzazione estiva dei singoli locali è scaturita dallo spazio disponibile nel controsoffitto o, in secondo luogo, dalla destinazione d’uso. Si possono quindi evidenziare le seguenti tipologie:
− unità canalizzabile a media prevalenza per i locali con controsoffitto avente altezza superiore ai 30 cm
− unità canalizzabile ribassata a bassa prevalenza per i locali con controsoffitto avente altezza compresa tra i 25 e i 30 cm
− unità a cassetta a lancio multidirezionale per i corridoi e per i locali con controsoffitto di altezza inferiore ai 25 cm
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− unità canalizzabile ad alta prevalenza da installare a vista nel refettorio
− mobiletto ventilconvettore per installazione in alto a parete per il locale sporzionamento.
Ciascun impianto sarà dotato di unità motocondensante esterna a pompa di calore ad espansione diretta, prevista da posizionare all’esterno dell’edificio su apposite piazzole ricavate nelle aree cortilive di pertinenza sui prospetti posteriori dei singoli edifici in zona baricentrica interdetta dalla visuale libera delle finestre delle aule.
Nonostante le piazzole siano previste nelle zone secondarie delle aree cortilive, queste saranno dotate di struttura metallica grigliata di protezione con cancelli di accesso accessibili al solo personale addetto ed autorizzato, al fine di garantire la sicurezza degli studenti.
Le unità esterne saranno dimensionate secondo i criteri definiti dal Costruttore, e quindi in funzione degli indici di potenza delle unità interne previste da collegare. Saranno collegate unità interne in numero tale da avere indici di potenza compresi tra 50 e 130%
di quelli nominali.
Il dimensionamento del sistema sarà eseguito in funzione delle potenze rese alle condizioni climatiche esterne di progetto e agli indici di potenza delle unità interne collegate alle singole unità esterne, oltre che tenendo conto dello sviluppo delle tubazioni di collegamento tra unità esterne ed unità interne.
Le unità canalizzabili poste nel controsoffitto saranno dotate di sistema di distribuzione dell’aria composto da canalizzazioni in pannelli sandwich di alluminio con interposto poliuretano. Per l’immissione dell’aria in ambiente saranno impiegati diffusori quadrati ad effetto elicoidale mentre per la ripresa saranno impiegate griglie in alluminio anodizzato ad alette fisse inclinate installate a controsoffitto.
All’interno del refettorio, caratterizzato da un’altezza interna pari a 4.65 m, l’immissione dell’aria climatizzata avverrà a mezzo di canalizzazioni diffondenti microforate in lamiera di acciaio a sezione circolare, del tipo a lancio precalcolato e tarato in funzione della portata d’aria, della temperatura d’immissione e del lancio desiderato.
Le tubazioni di distribuzione del gas refrigerante saranno realizzate in rame isolato termicamente, posate a vista nel controsoffitto, e si svilupperanno a partire dall’unità esterna alle singole unità interne facenti parte del relativo sistema impiantistico.
Il controllo della temperatura ambiente sarà eseguito per singolo locale mediante pannello comandi a parete in grado di controllare e gestire tutte le unità interne presenti nel singolo ambiente controllato (accensione/spegnimento, velocità, modalità di funzionamento e set-point temperatura).
Ciascuno dei tre corpi di fabbrica che compongono il plesso scolastico sarà dotato di centralizzatore destinato alla programmazione generale degli impianti presenti nell’edificio di competenza, oltre alla supervisione, all’impostazione di limitazioni per l’utente finale e alla definizione del profilo di utilizzo degli impianti.
4 - IMPIANTO DI VENTILAZIONE MECCANICA CONTROLLATA
Allo stesso modo dell’impianto di raffrescamento, l’impianto di ventilazione meccanica controllata sarà realizzato sempre per zone, ovvero per singolo locale, e sarà di tipologia compatibile ed interfacciabile con l’impianto di raffrescamento, per una corretta integrazione.
Tale scelta impiantistica, per singolo locale o coppia di locali è dettata dall’impossibilità di posizionare unità di trattamento aria centralizzate esterne, per mancanza di spazi tecnici, difficoltà di localizzazione, scarsa portata dei solai di copertura e soprattutto ridotti spazi interni a controsoffitto per la distribuzione di canalizzazioni dell’aria.
Per questi aspetti si è quindi privilegiata la scelta di realizzare unità di ricambio aria puntuale per singolo locale o coppia di locali, ovviando la necessità di realizzare canalizzazioni ingombranti lungo l’intera superficie dell’edificio. Inoltre la modularità delle unità di ventilazione consente un profilo di utilizzo estremamente personalizzato per singolo locale o area.
L’impianto di ventilazione meccanica sarà quindi composto da unità ventilanti a doppio flusso con recuperatore di calore entalpico ad alta efficienza (mediamente >75%), installate nel controsoffitto delle singole aule o dei locali accessori.
Le unità ventilanti consentiranno di rinnovare l’aria in ambiente in accordo ai parametri della norma UNI 10339, in termini di quantità d’aria procapite e di grado di filtrazione dell’aria esterna da immettere in ambiente.
L’elevata efficienza del sistema di recupero del calore previsto nelle singole unità ventilanti consentirà di ottenere aria in uscita da immettere in ambiente a temperatura sempre > 15 °C, che risulta una temperatura consona visto anche il fenomeno di surriscaldamento che caratterizza i locali. L’aria sarà comunque immessa in ambiente a mezzo di appositi diffusori da controsoffitto ad effetto elicoidale con elevato tasso di induzione, in grado di miscelare in maniera ottimale l’aria in uscita dal diffusore con l’aria ambiente, scongiurando correnti d’aria fastidiose. Nei periodi più freddi dell’anno se l’aria di rinnovo dovesse creare un carico termico in ambiente non annullabile con i terminali scaldanti esistenti (radiatori) l’impianto di climatizzazione sopra descritto, del tipo a pompa di calore, potrà integrare la potenza termica residua necessaria.
L’impianto di ventilazione garantirà quindi un corretto ricambio d’aria all’interno dei singoli locali a finestre chiuse (secondo le portate indicate dalla norma UNI 10339), fornendo un maggior comfort interno, un maggior risparmio energetico ed un maggior comfort acustico (dando la possibilità di tenere le finestre chiuse ed evitando quindi l’ingresso di rumore dall’esterno). Oltre all’evidente vantaggio invernale dell’impianto di ventilazione meccanica controllata, occorre sottolinearne anche la prestazione nelle giornate miti, quando a seguito degli apporti termici interni legati all’attività scolastica, o a causa dell’irraggiamento solare sulle vetrate, i locali tendono a surriscaldarsi; in tale situazione le unità di ventilazione che compongono l’impianto, dotate di serrande per il free-cooling tenderanno a mantenere la temperatura interna il più possibile prossima al valore di set-point (20°C) grazie all’aria fresca di rinnovo immessa in ambiente. L’elevato affollamento interno dei locali ed i carichi endogeni presenti, rendono particolarmente interessante sotto il profilo energetico e del comfort tale funzione; il frazionamento dell’impianto con unità per singolo locale o coppia di locali, risulta una soluzione ulteriormente a vantaggio del controllo termico, potendo cogliere in maniera puntuale la miglior condizione di funzionamento (recupero termico – ventilazione in free-cooling).
Ciascuna unità di ventilazione sarà dotata di pannello di comando dedicato, posizionato nel locale del personale addetto, che potrà gestirne in tal modo l’accensione e spegnimento forzato o l’impostazione della velocità, in quanto in via generale anche dette unità si interfacceranno con il sistema di centralizzazione e gestione generale dell’edificio innanzi descritto per l’impianto di climatizzazione, che ne gestirà quindi in maniera centralizzata gli orari di funzionamento, la modalità e la velocità.
L’immissione dell’aria esterna di rinnovo nei singoli ambienti, così come la corrispondente estrazione di aria esausta, sarà ottenuta mediante apposita rete aeraulica composta da canalizzazioni PAL (pannelli sandwich di alluminio e poliuretano), posate a vista nel controsoffitto dei corridoi o delle aule.
L’immissione dell’aria di rinnovo nei singoli locali avverrà da controsoffitto mediante diffusori quadrati ad alta induzione ad effetto elicoidale, composti da piastra quadrata avente dimensioni 595x595 mm per il corretto alloggiamento in controsoffitto modulare e deflettori radiali per la gestione del flusso immesso, oppure da parete mediante bocchette in alluminio a doppio ordine di alette orientabili. La ripresa dell’aria esausta nei
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6 singoli locali sarà invece realizzata a mezzo di griglie in alluminio anodizzato, del tipo a
semplice ordine di alette fisse installate a controsoffitto o a parete.
Come accennato sopra gli spazi disponibili per le unità ventilanti e le canalizzazioni risultano particolarmente risicati, per cui si è scelto di realizzare il ricambio dell’aria nei soli locali destinati all’attività didattica in senso stretto e non nei locali accessori, quali i corridoi, i servizi igienici e i locali del personale addetto non docente, che non presentano le problematiche evidenziate di surriscaldamento e di scarso tasso di rinnovo dell’aria.
5 - IMPIANTO ELETTRICO
Il nuovo impianto di ventilazione e condizionamento dell’aria dovrà essere alimentato elettricamente, oltre che cablato sotto il profilo delle linee di comando e segnale.
Il plesso scolastico è attualmente servito da una fornitura elettrica in bassa tensione che alimenta l'intera struttura; all'interno del locale "ufficio 2" della sezione scuola primaria è installato un quadro per la separazione delle linee di alimentazione a ciascun corpo edilizio identificato come "scuola primaria", "scuola secondaria" e "ampliamento".
Per ciascun singolo corpo è presente un quadro di distribuzione per la protezione delle linee terminali di alimentazione degli impianti elettrici di tutti gli ambienti di pertinenza.
Vista la notevole potenza del nuovo impianto di condizionamento e ventilazione meccanica, onde evitare il superamento della soglia di potenza oltre la quale il Distributore lolcale non garantisce l'allacciamento sul livello di tensione BT, si è scelto di richiedere al Distributore una nuova fornitura elettrica indipendente per il nuovo impianto clima.
Il nuovo punto di consegna sarà posto in adiacenza a quello esistente, sulla recinzione esterna dell'area che si affaccia sulla via Martiri della Libertà, allacciato alla rete pubblica di distribuzione BT con sistema trifase con neutro distribuito, ed avrà una disponibilità di potenza sufficiente a fare funzionare l'intero impianto di climatizzazione.
A valle del punto di consegna sarà previsto un quadro di protezione generale della linea montante, che sarà dotato di interruttore con sgancio di emergenza collegato in parallelo con l'esistente, in modo che, in caso di emergenza, possa essere staccato l'intero impianto elettrico (esistente + nuovo) con la medesima azione sul pulsante di sgancio generale esistente o su quello di nuova installazione.
Per uniformità alla distribuzione esistente, si prevede di installare un quadro di distribuzione principale nel locale "ufficio 2" della scuola primaria per la separazione della linea montante, in arrivo dal punto di consegna, ai quadri di protezione e distribuzione dell'energia degli impianti clima di ciascun corpo edilizio.
Sarà installato un quadro di distribuzione per ciascun corpo in modo da alimentare e proteggere indipendentemente le 7 unità esterne e le relative unità interne connesse.
La linea montante sarà posata all'interno delle polifore esistenti, all'interno delle quali transita già la linea montante di alimentazione del plesso scolastico.
Similmente, le linee di alimentazione dei singoli quadri di distribuzione clima posti in ciascun corpo saranno posate all'interno delle canalizzazioni e polifore interrate esistenti, seguendo lo stesso percorso delle linee elettriche esistenti.
A valle di ciascun quadro di distribuzione dell'impianto clima di ciascun corpo saranno derivate le alimentazioni per le singole unità motocondensanti esterne e le relative unità interne connesse.
Tutte le linee saranno dotate di interruttori automatici di protezione in modo da garantire un'idonea selettività di intervento in caso di guasto ed evitare la messa fuori servizio dell'intero impianto.
Per la distribuzione dell'energia si prevede l'installazione di nuove canalizzazioni che seguiranno il percorso delle tubazioni dell'impianto clima, in modo da ottimizzare i
passaggi di strutture portanti e separanti ed evitare interferenze con le canalizzazioni dell'impianto clima nelle risicate intercapedini all'interno delle quali è necessario installarle.
Le nuove canalizzazioni saranno installate al di sopra dei controsoffitti, salvo nelle posizioni nelle quali lo spazio risulta insufficiente e sarà necessario realizzare passaggi al di sotto di quelli; in questo caso le canalizzazioni saranno in materiale isolante di colore bianco per migliorare anche l'impatto estetico delle condutture.
Le canalizzazioni saranno dotate di setti per mantenere adeguatamente separate le linee elettrica a bassissima tensione o di segnale (linee V<50V oppure segnali BUS, ethernet, ecc...) da quelle a tensione di rete (V=230/400V).
Le derivazioni per il collegamento delle linee elettriche e di segnale alle singole apparecchiature saranno poste entro condutture isolanti di tipo tubazione o minicanale (per i tratti a vista sotto il controsoffitto) per la protezione meccanica delle linee; le condutture saranno separate per linee energia e segnale, ovvero saranno presenti setti sparanti all'interno delle condutture.
E' prevista la realizzazione di punti di rete enthernet in corrispondenza di ciascun pannello di controllo principale (uno per ciascun corpo di edificio); questi saranno collegati ai quadri di permutazione esistenti all'interno di ciascun corpo di edificio.
Per permettere la realizzazione degli impianti al di sopra dei controsoffitti, questi dovranno essere smontati e rimontati successivamente all'installazione delle macchine; a tale propositoo è prevista l'attività di smontaggio dei corpi illuminanti per illuminazione ordinaria e di sicurezza esistenti e installati nel controsoffitto, con recupero di tutti i materiali e delle linee elettriche terminali in modo da ripristinare l'impianto successivamente al riposizionamento del controsoffitto.
L'impianto esistente dovrà essere perciò rimesso in servizio a regola d'arte senza modificarne le caratteristiche (stessa posizione dei corpi illuminanti, medesima distribuzione elettrica, ecc...).
Nella realizzazione degli impianti elettrici sarà seguita la tempificazione e l'ubicazione di intervento degli impianti meccanici in modo da completare in modo conseguente gli impianti asserviti ad ogni unità motocondensante esterna, e minimizzare l'impatto sulle aree che continueranno ad essere utilizzate dalla scuola.
Al termine dei lavori la Ditta Installatrice avrà l'onere di eseguire tutte le verifiche di legge e l'aggiornamento della documentazione di progetto che dovresse eventualmente subire variazioni in sede di realizzazione dell'opera, rilasciando le Dichiarazioni di Conformità previste dalla vigente normativa.
Mirandola, 04/04/2016
Il Tecnico
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(Marangon per. ind. Simone)
