Appunti Fisica tecnica e impianti

Introduzione

Un edi cio è un organismo complesso, durante la sua progettazione è indispensabile un

approccio multidisciplinare, ovvero diverse gure professionali devono interagire tra loro per la

riuscita dell'edi cio. Oggi giorno progettare un edi cio deve appunto comprendere di erenti

professionisti che devono interagire tra di loro per valutare le scelte progettuali vincolate dalle

leggi regolamenti norme. Nel 1997 viene istituito il protocollo di Kyoto che dà inizio a una corrente

di sostenibilità ambientale, è stato sottoscritto da 160 paesi ed è in vigore dal 2005. Le direttive

europee hanno portato in Italia una serie di decreti di recepimento per esempio il decreto UNI

11.300.insieme alle certi cazioni energetiche esistono anche dei protocolli facoltativi che

certi cano la sostenibilità energetica ed ambientale: come il protocollo Breeam, Leed ed Itaca ,

quest'ultimo considera le prestazioni di un edi cio correlati al suo impatto ambientale e alla salute

dell’uomo.

In Italia stiamo cercando di ridurre le emissioni dell'anidride carbonica così come i consumi idrici

andando a realizzare edi ci con materiali ecosostenibili e sfruttando al meglio le fonti energetiche

rinnovabili, come già ribadito serve una integrazione interdisciplinare. Infatti il progetto è visto

come processo progettuale che si può declinare in vari aspetti: cioè la programmazione, la

progettazione, la produzione, la gestione, la manutenzione.

Va quindi attivata una progettazione integrata che devi andare a individuare le esigenze dell'utente

attraverso una serie di analisi e attraverso una classe di esigenza di un impianto, le classi di

esigenza sono essenzialmente sette:

• Sicurezza

• Benessere

• Fruibilità

• Gestione

• Aspetto

• Integrabilità

• Sostenibilità ambientale

Sicurezza

È l'insieme delle condizioni relative all'incolumità degli utenti e alla difesa e prevenzione dei danni

provocati da fattori accidentali sul sistema edilizio.abbiamo la safety che prevede le fughe di gas,

antincendio e la security che prevede i sistemi antifurto.

Gli impianti tecnici possono avere una sicurezza passiva cioè devono essere essi stessi sicuri, è

una sicurezza attiva cioè devono rivelare situazioni di pericolo. La sicurezza è mantenuta

attraverso la manutenzione e l’accessibilità degli impianti.

Benessere

È l'insieme delle condizioni relative a Stati del sistema edilizio adeguati alla vita, alla salute e allo

svolgimento dell'attività per esempio alcune classi di benessere sono quella relativa ad ambienti

luminosi, all'acustica e all'indoor air quality.

Fruibilità

È l'insieme delle condizioni relative all'attitudine del sistema edi cio ad essere il più possibile

utilizzato dagli utenti in maniera semplice e sicura anche in questo caso è importante la

manutenzione ordinaria e straordinaria.

Aspetto e Gestione

L'aspetto è la concezione percettiva del sistema edilizio da parte degli utenti ovvero l'estetica

essenzialmente. La gestione è invece la parte relativa all'economia di esercizio del sistema

edilizio.

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Integrabilità

È la condizione relativa all'attitudine del sistema edilizio ad integrarsi in maniera corretta con il

sistema impianti, si cerca quindi il più possibile di far interagire il sistema strutturale con gli

impianti di condizionamento, ra reddamento, climatizzazione.

Salvaguardia ambiente

In ne l'edi cio e sistema impianti devono strizzare l'occhio alla salvaguardia dell'ambiente, si

devono limitare i carichi termici e soprattutto le dispersioni indesiderate. È molto importante

anche una accurata attenzione all'uso delle risorse.

Impianti tecnici

Possiamo andare a suddividere gli impianti tecnici in due sottocategorie: impianti meccanici che

comprendono gli impianti di climatizzazione (questi sono anche chiamati HVAC, ovvero heating

ventilation air conditioning, hanno l’obiettivo di mantenere il benessere.), abbiamo gli impianti

idrici e in ne gli impianti di distribuzione dei servizi (per esempio la distribuzione del gas). L'altra

tipologia di impianti sono gli impianti elettrici che comprendono l'illuminazione, la sicurezza e

in ne l’automazione.

È importante che questi impianti siano ben dimensionati, non sono spazi sprecati, devono essere

ben accessibili e necessitano sicuramente di revisione manutenzione. Vanno inoltre studiate bene

forometrie

le a nché l’architetto possa progettare in modo razionale. I uidi termovettori sono

collegati da una serie di tubazioni, cavi che hanno bisogno di un’attenta progettazione. Un’altra

essibilità

attenzione peculiare deve essere fatta per la dell’impianto che può essere funzionale o

morfologica. La essibilità funzionale deve farsi che un impianto possa adattarsi a condizioni di

funzionamento che ovviamente possono variare nel tempo tramite una serie di sistemi di

regolazione e controllo (per esempio un impianto di riscaldamento deve funzionare in maniera

funzionale in in quanto dovrà accendersi e spegnersi a seconda delle temperature riportate

all'interno dell’edi cio). La essibilità morfologica è invece la capacità di un impianto di adattarsi a

interventi di manutenzione o cambi uso dell'edi cio, appunto l’impianto deve essere essibile ad

un cambiamento di utilizzo dell'edi cio o a modi che morfologiche; questo avviene nel mondo del

terziario.

Le scelte architettoniche e le scelte impiantistiche hanno dei costi, dei costi di gestione che

devono essere attentamente valutati attraverso dei software dedicati: ovviamente i costi di

manutenzione di conduzione del lavoro, di e cienza energetica devono essere ben considerati.

L'architetto infatti è il coordinatore del processo progettuale, a ruolo di direttore dei lavori, deve

creare il piano di gestione della sicurezza e della manutenzione e deve farsi che la realizzazione

degli impianti segue di pari passo la realizzazione dell'edi cio. Infatti per esempio il cablaggio

degli impianti elettrici o la messa in opera di pannelli radianti nel pavimento deve avvenire durante

la costruzione dell’edi cio.

Oggi giorno esistono inoltre molti edi ci domotici che hanno la caratteristica di gestire le risorse

energetiche in maniera da controllare i consumi, aumentare la sicurezza, mantenere un livello di

comfort elevato, e ottimizzare i tempi di accensione spegnimento degli impianti.

Impianti meccanici

Sono le unità tecnologiche che consentono di controllare i ussi di energia entranti e uscenti e

l'allontanamento dei prodotti di scarico. Il primo tipo di impianto meccanico che a rontiamo e

l'impianto di climatizzazione che comprende impianti di riscaldamento, di ventilazione e di

condizionamento.

Il uido termovettore che viene trasportato può essere aria, acqua o misto aria-acqua.

Si dividono ulteriormente in impianti autonomi e centralizzati.

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È molto importante contabilizzare il calore, questo ovviamente è da rapportarsi al contenimento

dei consumi energetici, la soluzione più vantaggiosa è l'adozione di un sistema centralizzato con

termo regolazione e contabilizzazione del calore.

Gli impianti ad aria consentono la gestione dei carichi termici e frigoriferi e possono essere a

portata costante o a portata variabile. Impianti misti aria-acqua anch'essi consentono la gestione

dei carichi termici e frigoriferi con terminali ad acqua che possono avere 2 o 4 tubi (4 tubi

consentono un impianto che riscaldi e ra reddi). L’aria viene immessa negli ambienti e deve avere

qualità e condizioni da range previsto.

Gli impianti devono controllare il microclima interno, che in estate deve avere una temperatura

interiore di 26 °C mentre in inverno la temperatura di 20 °C. L'umidità relativa deve essere tra il

40-60% e l'aria immessa nell'ambiente deve avere una velocità in estate tra 0,18 e 0,25 m/s

mentre in inverno 0,15 e 0m21 m/s.

Si considerano poi l’a ollamento, il periodo di occupazione, i carichi interni, IAQ (che spesso è più

inquinata di quella esterna), indici di rumore.

L'impianto viene scelto sulla base della destinazione d'uso dell'edi cio, delle fonti energetiche e

delle caratteristiche dell'involucro. Vieni poi dimensionato sulla base dei carichi termici di ciascun

ambiente da climatizzare e dell'intero edi cio. Infatti un impianto all'interno di un edi cio devi

sempre avere:

- Locale tecnico

- Sistema di produzione energia (caldaia)

- Sistema di distribuzione del uido termoreattore (tubazioni)

- Sistema di regolazione dell’impianto

- Emissione in ambiente

Ciascuno di questi ha un proprio rendimento che poi con uisce in un rendimento stagionale che

potrà avere un minimo e un massimo, il rendimento di ognuno è chiamato rendimento speci co.

Impianti di climatizzazione

Gli impianti di climatizzazione possono essere considerati un sistema energetico soggetto a ussi

di calore entranti ed uscenti, questo sistema utilizza l'energia al suo ingresso facendola uire e

trasformandola a seconda del necessario. È ovvio che non tutta l’energia verrà trasformata, una

parte di essa verrà dispersa, si creeranno carichi ambientali ed inquinamento. Attraverso i

processi di conversione l'energia passa da una forma all'altra si può fare l'esempio dell'energia

i processi di

solare che attraverso i pannelli fotovoltaici diventa energia elettrica. Con

trasformazione invece l'energia rimani nella stessa forma però assume caratteristiche diverse

Il vettore energetico

come negli scambiatori di calore. è un mezzo che consente di trasportare

primaria o secondaria.

energia, energia può essere Nel primo caso l'energia primaria può essere

considerata come l'energia che si trova direttamente in natura mentre la la secondaria è

un'energia che deve essere lavorata prima di poter essere utilizzata per esempio il petrolio.

L'energia primaria a sua volta si suddivide in energia rinnovabile e non rinnovabile, nel primo caso

è un'energia che si riforma nello stesso tempo in cui questa viene consumata ad esempio

l'energia solare, l’energia del vento o l'energia idroelettrica. Le risorse non rinnovabili invece sono

quelle risorse che appunto non si rinnovano in maniera rapida ma si rinnovano durante delle aree

geologiche (quindi in un lungo lasso di tempo), troviamo il petrolio, carbone, gas.

Impianto di riscaldamento

È un processo che avviene in un impianto dove si trasforma l'energia a mezzo di un combustibile

in energia termica che verrà utilizzata per riscaldare un ambiente. Gli impianti di riscaldamento

sono di solito così composti: c'è un'alimentazione che può essere il metano per esempio che

arriva in un generatore di calore che nel caso di un sistema combustione scarica i fumi, dal

generatore di calore si arriva alla regolazione dove troviamo una sonda interna è una sonda

esterna che controllano le situazioni negli ambienti interni esterni dalla regolazione arriviamo la

pompa di calore cosa fa la pompa spinge il uido dalla caldaia ai vari terminali, infatti dalla pompa

si arriva poi alla distribuzione del uido che arriva al terminale che poi verrà immesso

potere calorifero

nell’ambiente. Il parametro caratteristico del combustibile è il che può essere

come la quantità di calore che si sviluppa durante la combustione di un 1 kg dello

de nito

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stesso combustibile. Per i solidi si misura in KJ/Kg, per i liquidi in KJ/l, per i gas in KJ/m cubi. I

prodotti della combustione di solito contengono zolfo, anidride carbonica e acqua che può essere

allo stato liquido o gassoso. Se dopo la combustione l'acqua si trova allo stato di vapore parliamo

di potere calorifero inferiore del combustibile, se l'acqua invece si condensa questa restituisce il

proprio calore latente e si parla di potere calorifero superiore del combustibile.

Quindi l’ impianto di riscaldamento cerca di mantenere l'aria ambiente in inverno a livelli

prestazionali decenti, condiziona solo la temperatura di bulbo secco e in modo irrilevante UR e

IAQ.

Attraverso la combustione si c