Integrazione impiantistica - Teoria esame

Indice

• Integrazione impiantistica ........................................................................................................................ 2
• Impianto elettrico ....................................................................................................................................... 3
• Progettazione impianto elettrico .......................................................................................................... 9
• Integrazione di sistemi per lo sfruttamento di fonti di energia rinnovabile ........................... 9
• Impianto idrico sanitario ........................................................................................................................ 14
• Impianto di riscaldamento ...................................................................................................................... 20
• Impianti antintrusione .............................................................................................................................. 21
• Impianto domotico .................................................................................................................................... 22

Integrazione impiantistica nZEB

L’edificio a energia quasi zero, nearly zero-energy building, significa un edificio che ha delle prestazioni di energia molto alte, come determinato in accordo con l’allegato I. Il quasi zero o la bassa quantità di energia richiesta dovrebbe essere coperta in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa l’energia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze. Energia da fonti rinnovabili significa energia non proveniente da fossili, ma bensì fonti come quella eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermale e energia oceanica, energia idroelettrica, biomassa, gas di discarica, gas di impianti di trattamento delle acque reflue e biogas.

Il recepimento italiano della direttiva 2002/91/CE è avvenuta con il D.Lgs. 192/2005, successivamente aggiornato con il D.Lgs 311/2006.

Di assoluto rilievo è inoltre la definizione di edifici nZEB. Il nuovo Decreto stabilisce che un edificio nZEB, nuovo o esistente, deve rispettare tutti i requisiti previsti dal 1/1/2019 per gli edifici pubblici e dal 1/1/2021 per tutti gli altri edifici e, contemporaneamente, gli obblighi di integrazione delle fonti rinnovabili previsti dal D.Lgs. 28/2011. In sostanza, viene definito nZEB un edificio che ha caratteristiche di performance migliori rispetto all’edificio di riferimento.

Edifici a zero energia: punti chiave

• Involucri ad alte prestazioni;
• Serramenti con buone prestazioni e isolamenti, con anche 2 o 3 vetri. Le finestre possono essere protette con strati con funzioni predefinite, strato fotovoltaico, strato per isolamento, strato per proteggere dal sole.
• Schermi e schermi solari fissi e mobili, per ridurre il calore dei carichi in estate;
• Utilizzo di materiali innovativi ad alte prestazioni;
• Ventilazione ibrida;

La ventilazione meccanica è fondamentale in edifici di questo tipo e fondamentale è anche l’utilizzo di un recuperatore di calore da associare alla ventilazione naturale.

• Integrazione di sistemi per lo sfruttamento delle fonti di energia rinnovabile nell’involucro edilizio;

Queste fonti possono essere gli apporti solari, per esempio con pannelli solari o fotovoltaici, geotermali, vento o con altri sistemi appropriati.

• Energia elettrica e riduzione della domanda d’acqua;

Possiamo ridurre l’uso dell’acqua e riusare l’acqua piovana o le acque grigie dove possibile. Si può ridurre pure l’energia elettrica con semplici e poco costosi dispositivi.

• Supervisione prestazioni impianti e controllo automatico – creazione di un manuale d’uso;

In modo tale da aiutare le persone che ci abitano a ridurre i consumi, imparando a “guidare” la loro abitazione.

• Interventi di manutenzione periodica, al fine di mantenere la piena efficienza sia dell'involucro edilizio che dei servizi edilizi.

Promemoria

• Prevedere adeguate schermature delle chiusure trasparenti per ridurre i carichi termici estivi.
• In fase di progetto vanno previsti gli spazi necessari per i locali tecnici, centrale termica, centrale idrica, centrale frigo, centrale UTA, locale quadri elettrici e contatori.
• Le reti di distribuzione orizzontale e verticale dalle centrali tecniche devono essere poste in spazi facilmente ispezionabili, cavedi verticali, connettivi orizzontali. 2
• Negli ambienti interni è necessario prevedere una controsoffittatura che permetta una semplice installazione di macchinari e canalizzazioni dell’impianto di ventilazione e/o climatizzazione, apparecchi dell’impianto di illuminazione, ecc. Deve inoltre essere previsto uno strato di distribuzione impiantistica a pavimento, pavimento sopraelevato per uffici.
• È opportuno valutare le superfici necessarie per l’integrazione nell’involucro di sistemi per lo sfruttamento di risorse energetiche rinnovabili, collettori solari termici, pannelli fotovoltaici, ecc. in copertura e in facciata, ecc., in base agli obiettivi prefissati.
• Nel caso si preveda l’utilizzo di un impianto di tipo geotermico, occorre valutare il numero e il layout delle sonde geotermiche, distanziate in modo opportuno, nel terreno di pertinenza dell’edificio o la superficie necessaria per i collettori orizzontali a bassa profondità.
• Nel caso si ipotizzi la realizzazione di un sistema di recupero acque piovane, occorre individuare gli spazi per l’installazione del/dei serbatoio/i di raccolta.
• È preferibile che i punti di raccolta acque meteoriche e relativi pluviali siano posti lungo il perimetro della copertura.
• Prevedere canne di aspirazione per le cappe di eventuali piani cottura in locali adibiti a cucina.
• Le colonne dell’impianto di scarico acque nere devono essere dotate di esalazione di ventilazione posta in sommità, copertura. Gli scarichi di bagni o altri locali dotati di apparecchi sanitari devono essere preferibilmente posti in colonna.
• Occorre evitare l’ombreggiatura di pannelli fotovoltaici da parte di canne fumarie, esalazioni colonne di scarico, volumi tecnici vano ascensore, ecc.
• Considerare la presenza di volumi tecnici del/i vano/i ascensore in copertura.
• Valutare sempre l’accessibilità per la manutenzione e sostituzione dei componenti impiantistici.

Impianto elettrico

Legge di joule = processo di trasformazione di energia elettrica in energia termica, si crea calore attraverso la resistenza del conduttore che aumenta l’agitazione molecolare dovuto agli urti tra gli elettroni e gli atomi del reticolo cristallino.

Un motore elettrico è composto da: Statore, fissa, e Rotore, mobile, che generano un campo magnetico.

Centrali di produzione energia elettrica

• In tutte le centrali di produzione elettrica una o più macchine generatrici, alternatori, provvedono a trasformare in energia elettrica l’energia meccanica resa disponibile da una turbina posta in rotazione con l’ausilio di un fluido, acqua, vapore, aria.
• I livelli di potenza sono ampiamente variabili: da alcune decine di MW delle piccole centrali alle decine di GW delle centrali maggiori.

Trasporto energia elettrica

Turbina → Alternatore → Trasformatore, per alzare il voltaggio fino ad alta tensione, evitando così eccessive perdite di energia elettrica → linee di trasporto → Trasformatore, per abbassare il voltaggio fino media o bassa tensione → utenza. 3

Il trasformatore è una macchina elettrica statica atta a trasferire, sfruttando il fenomeno dell’induzione elettromagnetica, energia elettrica a corrente alternata da un circuito a un altro modificandone le caratteristiche.

L’alternatore è un generatore di corrente elettrica.

Collegamento TRIANGOLO – STELLA uno dei più usati anche per i trasformatori di distribuzione.

Impianto elettrico: complesso di componenti elettrici, anche a tensioni nominali d’esercizio diverse, destinato ad una determinata funzione.

Sistema elettrico: parte di impianto elettrico costituita dal complesso dei componenti elettrici aventi una determinata tensione nominale, d’esercizio.

Rete d’esercizio: impianto destinato alla distribuzione dell’energia elettrica agli impianti utilizzatori. Si distinguono una rete di distribuzione pubblica ed una privata, rispettivamente a monte e a valle dell’origine dell’impianto utilizzatore.

Impianto utilizzatore: impianto costituito dai circuiti di alimentazione degli apparecchi utilizzatori e delle prese a spina, comprese le relative apparecchiature di manovra, sezionamento, interruzione, protezione.

Origine di un impianto utilizzatore: punto di consegna dell’energia elettrica all’impianto utilizzatore, in genere da una rete di distribuzione pubblica.

Circuito elettrico: parte dell’impianto utilizzatore avente unica alimentazione protetta contro le sovracorrenti dallo stesso dispositivo di protezione.

Circuito terminale: circuito direttamente collegato agli apparecchi utilizzatori o alle prese a spina.

I sistemi elettrici possono essere o meno collegati a terra in un loro punto, mentre le masse degli apparecchi ad essi collegati devono nella maggior parte dei casi essere obbligatoriamente collegate a terra.

I sistemi vengono classificati con due lettere, che hanno il seguente significato:

Prima lettera, situazione del sistema:

• T = collegamento diretto a terra di un punto, in genere il neutro.
• I = isolamento da terra, oppure collegamento a terra di un punto, in genere il neutro, tramite un’impedenza.

Seconda lettera, situazione delle masse:

• T = collegamento a terra.
• N = collegamento al punto del sistema elettrico collegato a terra.

Il sistema TN ha un punto collegato direttamente a terra e le masse dell’installazione collegate a quel punto per mezzo del conduttore di protezione. 4

Il sistema IT non ha parti collegate direttamente a terra, mentre le masse sono collegate a terra.

Provvedimenti da realizzare per la realizzazione di un impianto sicuro

1. Protezione dalle tensioni di contatto diretto. Definizione: si parla di contatto diretto quando si entra in contatto con una parte dell’impianto normalmente in tensione.
2. Protezione dalle tensioni di contatto indiretto. Definizione: si parla di contatto indiretto quando si entra in contatto con una massa o con una parte conduttrice che in condizioni normali non dovrebbe essere in tensione ma che vi si trova per un difetto dell’isolamento.
3. Protezione dai sovraccarichi. Definizione: il sovraccarico è una sovracorrente che si stabilisce in un circuito elettricamente sano che eventualmente alimenta un carico che presenta una anomalia, motore con rotore bloccato, o ad un circuito utilizzato al di là dei parametri di progetto, troppi carichi alimentati dalla stessa presa.
4. Protezione dai corto circuiti. 5 Definizione: il corto circuito è una sovracorrente prodotta da un guasto di impedenza trascurabile tra due o più parti di un circuito che presentano tra loro una tensione.

Protezione dalle tensioni di contatto diretto

La protezione dalle tensioni di contatto diretto è effettuata prevedendo in generale adeguati isolamenti per tutte le parti in tensione, comprese le parti d’impianto di categoria 0, servizi segnalazioni-telefoni, e racchiudendo le parti attive degli impianti, nonché le giunzioni e morsettiere, entro custodie; sono ammessi i seguenti provvedimenti:

• Isolamento delle parti attive.
• Protezione mediante involucri e barriere.
• Protezione mediante ostacoli.
• Protezione mediante distanziamento.

Il grado di protezione degli involucri e delle barriere viene valutato con la sigla IPX1X2 dove X1 individua quanta protezione la barriera o l’involucro realizza contro la penetrazione di corpi solidi, 0 < X1 < 6, e X2 individua quanta protezione la barriera o l’involucro realizza contro la penetrazione dei liquidi, 0 < X2 < 8.

È buona prassi nella realizzazione di nuovi impianti che il grado di protezione delle custodie, involucri dei quadri elettrici, scatole di derivazione, custodie interruttori-prese, ecc., sia minimo:

• IP 55 per posa all’esterno degli edifici o in ambienti bagnati o umidi.
• IP 44, IPxxD, per posa in depositi/magazzini, centrali e locali tecnici.
• IP 40 per posa in altri locali interni.

Protezione dalle tensioni di contatto indiretto

Provvedimenti ammessi:

• Protezione mediante interruzione automatica del circuito.
• Protezione mediante componenti elettrici di classe II, con isolamento doppio o rinforzato, e identificati dal segno grafico, doppio quadrato.
• Protezione per mezzo di luoghi non conduttori.
• Protezione per mezzo di collegamento equipotenziale locale, non connesso a terra.
• Protezione per separazione elettrica.

Solitamente la protezione è realizzata con interruttori automatici con relè termico o con relè differenziale, scelta consigliata.

Impianti alimentati in Bassa Tensione da contatori della Compagnia Elettrica, Impianti di categoria I - Sistema TT.

Per la protezione da tensioni di contatto indiretto secondo le norme CEI 64-8/4 art. 413.1.4.2, si deve rispettare la relazione: I_a < 50/R_a, dove:

• I_a è la corrente che provoca il funzionamento di un dispositivo di protezione, entro 5 secondi per dispositivi di massima corrente, entro 1 secondo per dispositivi differenziali.
• R_a è la somma della resistenza dei dispersori e dei conduttori di protezione nei punti di guasto.

Qualora la suddetta relazione non possa essere rispettata con i soli interruttori automatici magnetotermici, ma si debbano utilizzare protezioni aggiuntive del tipo a corrente differenziale, si dovrà rispettare la selettività di intervento dei vari interruttori, ovvero, così come eventuali corto circuiti o sovraccarichi causeranno l’apertura del solo interruttore immediatamente a monte del circuito interessato dal guasto, senza provocare l’apertura degli interruttori principali dei quadri di distribuzione, analogamente, i guasti a terra faranno intervenire la protezione differenziale del solo interruttore immediatamente a monte del punto di guasto.

Gli interruttori che proteggono i vari circuiti in partenza dai quadri saranno quindi equipaggiati con protezioni differenziali con correnti e tempi di intervento decrescenti lungo le radiali del sistema di distribuzione, con correnti e tempi decrescenti rispetto all’interruttore a monte.

Protezione dai sovraccarichi e corto circuiti

Le protezioni dai sovraccarichi sono realizzate con:

Le protezioni di corto circuito saranno realizzate dagli stessi interruttori automatici citati quali protezioni contro i sovraccarichi, che soddisferanno anche le seguenti condizioni:

• Potere d’interruzione uguale o superiore alla massima corrente di corto circuito, Iccm, presunta nel punto d’installazione. 7
• Il valore minimo della corrente di corto circuito produrrà l’apertura dell’interruttore entro 5 secondi.
• L’impulso termico lasciato transitare dall’interruttore, per i valori minimo e massimo della corrente di corto circuito, sarà sopportabile dalla conduttura in relazione alla sezione e al tipo d’isolamento.

La verifica di tenuta dei conduttori all’impulso termico sarà fatta verificando la relazione, norma CEI 64-8/4 art. 434.3.2: √t < K.S/I, ovvero, con approssimazione consentita: I² x t < K² x S².

Dove: I² x t è il risultato dell’integrale di Joule per la durata del corto circuito lasciato transitare dall’interruttore, in A²s.

K è un coefficiente che tiene conto della natura del conduttore e del materiale isolante, CEI 11-7 art. 2.2.02, K = 115 per conduttori in rame isolati con PVC; K = 143 per conduttori in rame isolati con gomma etilenpropilenica e propilene reticolato.

S è la sezione del conduttore in mm².

La posa delle scatole elettriche nelle partizioni interne deve essere tale da non creare dei “ponti acustici”: evitare di realizzare scatole elettriche contrapposte tra le due pareti, riducendo l’effetto isolante.

Classificazione dei componenti elettrici in classi secondo il loro modo di protezione contro i contatti indiretti

Componente di classe 0: componente dotato di isolamento principale e non provvisto di alcun dispositivo pe