Figura 6.3.6.: Diagrammi di pressione e temperatura della parete multitubolare con il sistema a cappotto
Veri che da rispettare
Come già descritto precedentemente le strutture opache dovranno essere caratterizzate da: trasmittanza delle strutture opache verticali≤0.324 * W/m2K
*limiti diminuiti del 10% perché si tratta di un edi co pubblico.
Di seguito si riportano i risultati ottenuti per le due tipologie di pareti interessate dall'intervento.
Pannello multitubolare portante
6.3.2. Isolamento a intradosso della copertura piana con lastre isolanti
Questo intervento, oltre che portare alla riduzione delle perdite per trasmissione e per ventilazione, in quanto aumenta la trasmittanza del sistema e diminuisce il volume da riscal-dare, permetterà l'alloggiamento delle tubazioni della ventilazione meccanica controllata e dei pannelli radianti (interventi che saranno descritti in seguito ma che sono strettamente legati).
Ovviamente saranno assicurate le altezza minime della normativa locale.
La posa avverrà mediante la creazione di una struttura di sostegno a cui vengono ag-ganciati i pannelli, al ne di poter realizzare un'intercapedine per il passaggio dei cavi (impianto illuminante), tubi (impianto a tubi radianti) e canali (impianto VMC). Sarà veri cato il corretto montaggio del sistema: importante prevedere la sigillatura delle aree di in ltrazione d'aria.
Anche in questo caso la ditta produttrice alla quale si fa riferimento è la REHAU.
6.4. Impianto termico
6.4.1. Sostituzione generatore di calore
La sostituzione del generatore di calore con un altro di ultima generazione consente di migliorare il rendimento di produzione de nito come il rapporto tra l'energia termica fornita dal sistema di produzione in un determinato periodo e il fabbisogno di energia primaria (termica ed elettrica) per lo stesso periodo.
Solitamente si pensa di sostituirlo con sistemi a combustione modulare o di calore a tem-peratura scorrevole o con caldaie a condensazione, quindi i bene ci energetici e ambientali derivano dall'e cienza globale oltre che dal rendimento di combustione. Ma trattandosi di un Green Energy Audit la proposta di questa tesi è quella di utilizzare, anche per il riscaldamento, le fonti rinnovabili. Si propongono i pannelli di nuova generazione, descritti al capitolo 6.1, della Solar PST - linea riscaldamento (o un equivalente). In base ai dati ottenuti nella prima parte della tesi la potenza totale richiesta per il riscaldamento dell'edi- cio è di 85kW (radiatori) più 15kW (pannelli radianti), per un totale di 100 kW, possibili con 2 sistemi da 40 pannelli (scheda tecnica gura 6.4.1).
Il DPR 26 agosto 1993, n.412 Regolamento recante norme per la progettazione, l'instal-lazione, l'esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edi ci ai ni del conte-nimento dei consumi di energia, in attuazione dell'art. 4, comma 4, della L. 9 gennaio 1991, n. 10 all'articolo 5 comma 15-16 obbligava già gli edi ci di proprietà pubblica o adibiti ad uso pubblico a soddisfare il fabbisogno energetico favorendo il ricorso a fonti rinnovabili di energia o assimilate e tale obbligo si determinava anche per gli impianti termici in caso di nuova installazione o ristrutturazione. Inoltre il tempo di ritorno degli extra costi dell'impianto doveva essere di otto anni. Dalla Legge 10 si sono fatti passi avanti: la Direttiva 2009/28/CE e la successiva Decisione della Commissione del 01/03/13 nell'Allegato, descrivono la metodologia di calcolo per la quantità di energia rinnovabile prodotta dalla tecnologie a pompa di calore (Eres):
Eres= Qusable∗ (1 − 1/SP F )
dove Qusable è il calore totale stimato utilizzabile prodotto dalle pompe di calore (GWh) e SPF è il fattore di rendimento stagionale medio stimato (SCOPnet o SPERnet).
Non avendo molti dati dalla ditta produttrice, per stimare questa quota, ci rifacciamo al fabbisogno energetico dell'involucro (calcolato con il software) che supponiamo soddisfatto dalle pompe di calore, pari a 131.656 kWh (= 0.132 GWh) ed assumiamo SPF pari a 2.6 desunto dalla tabella 6.5riportata al comma 3.6 dell'allegato della suddetta Decisione.
Eres = 0.132 · (1 − 1/2.6) = 0.08 che corrisponde al 61.1% dell'energia prodotta dalla pompa di calore.
Tabella 6.5.: Tabella 1 della Decisione 1° marzo 2013, n. 2013/114/Ue - Valori per difetto di HHP e SPF per le pompe di calore elettriche
6.4.2. Installazione di sistemi radianti a so tto
Introducendo i sistemi radianti a so tto nella parte adibita a nido, attualmente dotata di terminali del tipo tradizionale (radiatori) e dal momento che si vorrebbe introdurre la VMC, si potrebbe eliminare la continua circolazione di polveri e agenti inquinanti, con positivi eetti sulla salubrità degli ambienti. Inoltre, con questo sistema, il calore trasmesso per irraggiamento non si strati ca verticalmente, evitando elevate dierenze di temperatura dell'aria tra pavimento e so tto, e consentendo basse temperature di lavoro dell'acqua (30-40°C) nei pannelli radianti che scongiurano eetti di disidratazione dell'aria tipici degli ambienti riscaldati con radiatori per molte ore.
Questi sistemi erano già stati descritti nel capitolo 4.6.2.
Sostituzione elementi terminali dell'impianto di climatizzazione
Conseguentemente all'intervento sopracitato si ritiene necessario cambiare anche i termi-nali tradiziotermi-nali (radiatori) restanti, ovvero quelli posizionati nella parte adibita a materna nell'edi cio originario, in particolare nei seguenti ambienti: aula del sonno, aula accoglien-za, atrio, mensa. Al ne di calibrare l'intero impianto a bassa temperatura, ottimizzando le condizioni di comfort termico interno e l'e cienza impiantistica, si eettuerà la sostitu-zione con ventilconvettori, regolabili in modo autonomo (indipendentemente all'interno di ogni vano).
Questi locali sono caratterizzati da una breve permanenza dell'utenza quindi il sistema di attivazione e regolazione autonomo sarà fondamentale e permetterà di ottimizzare le risorse energetiche accendendo l'impianto limitatamente al periodo di fruizione delle aule. Questo tipo di terminale, ovvero il ventilconvettore, è caratterizzato da elevata super cie di scambio che consente di utilizzare acqua calda a temperatura moderata (40-50°C). La batteria ha un elevata e cienza di scambio in quanto ha una batteria in rame alettata in alluminio (ottimo conduttore) alimentata dall'acqua calda che funge da uido primario, attraverso la quale si fa passare l'aria dell'ambiente da riscaldare mediante una piccola ventola di circolazione.
Figura 6.4.4.: Esempio di ventilvettore
all'interno dei locali. A tal proposito il personale sarà istruito a manovrare correttamente l'impianto, contribuendo ad una gestione partecipata delle azioni di risparmio energetico.
6.5. Impianti HVAC
6.5.1. Installazione di un impianto VMC con scambiatore di calore aria-terreno
La UNI 10339 de nisce la qualità dell'aria come caratteristica dell'aria trattata che risponde ai requisiti di purezza. Essa non contiene contaminanti in concentrazioni tali da arrecare danno alla salute e causare condizioni di malessere per gli occupanti. I con-taminanti, contenuti sia nell'aria di rinnovo che in quella ricircolata, sono gas, vapori, microrganismi, fumo e altre sostanze particolare.
Le opzioni per la gestione della ventilazione negli edi ci sono generalmente due:
- assenza di impianto di ventilazione meccanica controllata e gestione da parte dell'u-tenza per mezzo di apertura e chiusura delle nestre, che lascia molto perplessi sulla reale e cacia;
- presenza di un impianto di ventilazione meccanica controllata adibito alla sola gestione dei ricambi orari per mezzo di ventilatori, canali di aspirazione e/o immissione ed eventuali altri componenti.
La ventilazione controllata è richiesta quando lo scambio di aria tra interno ed esterno dell'edi cio risulta insu ciente. Come già descritto ampiamente nel capitolo 5.3 la qualità dell'aria interna è di fondamentale importanza per la salute dei bambini. L'inserimento di un impianto di ventilazione controllata è un intervento dovuto che può portare alla diminuzione dell'ammalarsi dei bambini, con indubbi bene ci in salute e risparmi, anche in termini monetari, per la comunità, ma che messo a confronto con una ventilazione naturale, se praticata con apertura delle nestre, può rappresentare anche un signi cativo risparmio energetico, nonché garantire un minor inquinamento acustico. Da sottolineare che, benché la norma lo preveda, il ricambio orario attribuito come compito all'utenza (con l'apertura manuale delle nestre) non viene mai rispettato nelle quantità e modalità previste, sopratutto nella stagione invernale.
In questo caso il tasso di ricambio orario è:
qve= qve,des· (1 − ηve) dove
qve,des=portata d'aria di progetto.
Questo tipo di impianto ha la funzione di garantire il controllo dei ricambi d'aria in relazione alle condizioni operative all'interno dei locali. Non è possibile ovviamente a darsi alle in ltrazioni attraverso i giunti dei serramenti o delle strutture; peraltro con i nuovi interventi praticamente azzerate, o all'apertura volontaria degli in ssi da parte degli utenti, per la ventilazione naturale degli ambienti, caratteristica fondamentale del comfort.
La proposta di questa tesi, veri cato che la ventilazione gestita da parte dell'utenza non è su ciente, è quella di inserire un impianto di ventilazione meccanica controllata con recuperatore di calore a doppio usso, ovvero un impianto dove sia l'immissione che l'estrazione avviene meccanicamente attraverso due distinte canalizzazioni.
Si indica in proposito il sistema di REHAU, Awadukt thermo, o un equivalente ( gura 6.5.1), di cui troviamo riferimento in un'applicazione già avvenuta per la scuola Stroppari di Vicenza, dove i vantaggi, precedentemente indicati, sono ampiamente testimoniati dal Dirigente Scolastico.
Figura 6.5.1.: Sistema Rehau: Awadukt thermo
ven-controllata e adeguata in ogni momento saranno maggiori. Inoltre il consumo energetico può essere sensibilmente ridotto se si adottano sistemi di recupero del calore, come in que-sto caso, dove si è ritenuto di inserire queque-sto sistema in tutte le aree di permanenza dei bambini.
Il sistema costituito da tubazioni di mandata e di ritorno sarà contenuto nel controso tto (intervento proposto al punto 6.3.2).
Esse provvedono ad immettere negli ambienti aria sempre nuova e opportunamente l-trata da pollini e agenti inquinanti esterni, contribuendo all'innalzamento della qualità degli ambienti interni, oltre che a un sostanziale risparmio energetico.
La soluzione prevede l'impiego e la posa in opera di uno scambiatore termico (pozzo geotermico) che utilizza il potenziale del terreno (massa termica) per preriscaldare l'aria in ingresso nell'impianto di ventilazione durante il periodo invernale e per rarescarla durante il periodo estivo.
Per valutare il contributo dello scambiatore in termini energetici, si calcola la Quantità di calore, o energia termica, necessaria a riscaldare il volume imposto dalla normativa come ricambio d'aria (in tabella 6.6il calcolo della porta di volume da ricambiare).
Tipologia Volume netto del-l'ambiente (m3) n°di ricambi (m3/h) Portata di ricambio (m3) aule scolastiche 257.4 2.0 514.8 bagni 84.6 1.5 126.9
laboratori e altri locali 525.2 0.5 262.6
totali 956.8 - 904.3
Tabella 6.6.: Calcolo portata d'aria da ricambiare secondo la UNI EN 12831:2006 [36]
Qve= n° · V
3600 · ρ · Caria· ∆T
dove Qveè la quantità di calore o energia termica necessaria a riscaldare l'aria , n° sono il numero
di ricambi d'aria stabiliti dalla norma per tipologia di locale (UNI EN 12831- vedi tabella 6.6), ρ è la densità dell'aria (1.2 Kg/m3), C
aria è il calore speci co a pressione costante dell'aria (1000
J/KgK) e ∆T è la dierenza di temperatura dell'aria (Tiniziale-Tf inale).
Con la formula appena citata si eettua il calcolo per i due casi in situazione invernale: senza scambiatore di calore (∆T =20°)
Qve=904.33600 · 1.2 · 1000 · 20 =6028 J
con scambiatore di calore(∆T =20°-7°=13°)
Q've=904.33600 · 1.2 · 1000 · 13 =3919 J
Il sistema ( gura 6.5.3) è semplice: l'aria esterna, inviata al sistema attraverso una torre di aspirazione ( gura 6.5.2) subisce un pre- ltraggio con un ltro grosso, in modo da minimizzare la contaminazione delle tubazioni, e successivamente fatta passare dallo scambiatore vero e proprio, composto da un sistema di tubazioni in polimero antimicrobico, il quale impedisce la proliferazione dei microbi. Quest'eetto antimicrobico è dovuto alla integrazione di particelle di argento (ioni di argento) nel materiale del tubo.
Figura 6.5.2.: Torre di aspirazione
La CTA19 scelta per la ventilazione meccanica controllata è la AIR 700, di seguito riportiamo la scheda tecnica.
