Progetto di Impianti per edificio scolastico

INDICE

1. Introduzione e descrizione dell’edificio

2. Integrazione impiantistica

2.1. Impianto elettrico

2.2. Impianto idrico-sanitario

2.3. Impianto di riscaldamento

2.4. Impianto di climatizzazione

3. Configurazione dei cavedi e dei locali tecnici

4. Strategia nZEB

5. Dimensionamento dell’impianto elettrico

5.1. Architettura dell’impianto elettrico

5.2. Dimensionamento dell’impianto elettrico

5.2.1. Quadro di piano

5.2.2. Quadri delle centrali

5.2.3. Interruttore generale

5.2.4. Quadro generale

6. Dimensionamento dell’impianto idrico-sanitario

6.1. Dimensionamento delle tubature

6.1.1. Calcolo delle unità di carico

6.1.2. Calcolo delle portate

6.1.3. Calcolo delle dimensioni dei tubi

6.2. Dimensionamento dell’autoclave

6.2.1. Perdite di carico dei tubi

6.2.2. Perdite di carico localizzate

6.2.3. Calcolo battente geodetico

6.2.4. Portata massima contemporanea da fornire alle utenze

6.2.5. Pressione minima di esercizio

6.2.6. Dimensionamento autoclave

6.3. Dimensionamento del bollitore

6.4. Dimensionamento dell’impianto solare

7. Dimensionamento dell’impianto di riscaldamento

7.1. Classificazione

7.2. Dispersioni termiche Qt

7.3. Dispersioni termiche per ventilazione Qv

7.4. Dimensionamenti dei corpi scaldanti

7.5. Portate delle tubazioni

7.6. Dimensionamento del generatore

8. Dimensionamento dell’impianto di climatizzazione

8.1. Classificazione

8.2. Carichi termici

8.2.1. Trasmissione delle chiusure opache

8.2.2. Trasmissione delle chiusure trasparenti

8.2.3. Irraggiamento

8.2.4. Illuminazione

8.2.5. Carico sensibile prodotto dalle persone

8.2.6. Carico sensibile

8.2.7. Carico latente

8.3. Dimensionamento dei ventilconvettori

8.4. Dimensionamento dei ventilconvettori_Tubi

8.5. Dimensionamento tubi di aerazione

8.6. Dimensionamento bocchette di aerazione

8.7. Controllo igrometrico_Dimensionamento UTA

8.7.1. UTA, caso estivo

8.7.2. UTA, caso invernale

8.7.3. UTA a tutt’aria, caso estivo

8.7.4. UTA a tutt’aria, caso invernale

ALLEGATI

1. Introduzione e descrizione dell’edificio

Il tema dell’esercitazione consiste nello sviluppare dal punto di vista architettonico, tecnologico,

strutturale e impiantistico il progetto di una scuola superiore di secondo grado, situata a Gallarate

(VA).

L’edificio che sarà oggetto della nostra analisi si trova in via Galileo Ferraris, all’incrocio con via Dottor

Ercole Ferrario. Il complesso è stato costruito a cavallo degli anni ‘60 e ‘70 ed è stato, fin da subito,

destinato ad uso scolastico.

La struttura è rimasta in attività fino agli inizi dello scorso decennio, quando si è reso necessario un

massiccio intervento di ristrutturazione e adeguamento alle norme. Attualmente l’edificio è

inutilizzato ed è oggetto di continuo dibattito da parte del comune di Gallarate, il quale auspica un

intervento per dare nuova vita alla scuola situata nel cuore della città.

La struttura si presenta come un monoblocco di tre piani fuori terra più uno interrato, con una

copertura piana, atto ad ospitare circa 1450 persone.

Il piano seminterrato è stato progettato per poter collocare i locali tecnici, come il locale caldaia, il

locale UTA, il locale gruppo frigorifero, il locale autoclave, e l’area mensa, comprensiva di cucina; al

piano terra sono ubicati gli uffici dell’amministrazione, la presidenza, due blocchi di servizi e sei aule

scolastiche. L’ingresso principale, che è situato su via G.Ferraris e che garantisce un affaccio a sud-

est, è caratterizzato da un grande atrio vetrato che funge da collegamento verso l’ingresso

secondario e i connettivi verticali.

I tre piani superiori hanno la stessa distribuzione degli spazi: le aule si trovano lungo i prospetti

principali e sono divise da un corridoio centrale che distribuisce i flussi lungo i piani; sono state

progettate aule adibite a diverse funzioni, come l’infermeria e la biblioteca.

Ad ogni piano si trovano i servizi igienici, posti alle due estremità dell’edificio.

Complessivamente, dunque, la struttura presenta 57 aule scolastiche, la segreteria, l’aula professori,

la presidenza, la biblioteca, l’infermeria e la mensa.

L’altezza interpiano assunta è pari a 3,89 m per un’altezza complessiva dello stabile di circa 12 m.

I vari piani sono collegati anche per mezzo di ascensori che, conformemente al DM 236/89 Par. 8.1.12,

sono idonei per essere utilizzati anche da disabili.

Gli impianti dello stabile che sono stati dimensionati sono i seguenti:

Impianto elettrico;

• Impianto idrico sanitario con integrazione del solare termico per la produzione di acqua calda

• sanitaria;

Impianto di riscaldamento;

• Impianto di climatizzazione.

• 1

2. Integrazione impiantistica

2.1. Impianto elettrico 2

L’area dell’edificio è pari a 1070 m , pertanto sono necessari due quadri per piano per la corretta

distribuzione dell’energia elettrica ad ogni livello. L’unica eccezione è il piano seminterrato: la

presenza delle centrali termica, idrica, di condizionamento, frigorifera e del gruppo frigorifero, le

quali occupano poco meno della metà della superficie del piano, comporta la necessità di un solo

quadro per la distribuzione di energia elettrica alle parti comuni e alla mensa.

Ogni centrale, cella frigorifera e ascensore necessita di un proprio quadro elettrico per

l’alimentazione. Tali quadri sono dimensionati in base alla quantità di potenza necessaria per il

corretto funzionamento di ogni dispositivo.

In questa relazione verrà illustrato il calcolo dei quadri elettrici delle varie centrali presenti nell’edificio

e dei piani fuori terra (due quadri per piano, verrà dimostrato il calcolo di uno solo di questi). I risultati

di questi procedimenti saranno necessari per il dimensionamento dell’interruttore e del quadro

generale.

2.2. Impianto idrico-sanitario

Per procedere al dimensionamento dell’impianto, dopo aver schematizzato graficamente la

distribuzione ai vari piani, sono stati calcolati in ordine i seguenti elementi:

Unità di carico: dovute alla scelta del tipo e del numero di apparecchi di erogazione.

- Diametro delle tubazioni: dimensionato a seconda della portata che dovrà passare nella

- tubazione.

Perdite di carico: relative al diametro e alla portata.

- Pressione di esercizio: calcolata considerando tutti gli elementi fino all’autoclave, con il

- metodo delle lunghezze equivalenti.

Una volta ricavata la pressione di esercizio è stato possibile dimensionare l’autoclave. Il volume del

bollitore è stato scelto ipotizzando un andamento giornaliero, con picchi rispettivamente alla

mattina, a mezzogiorno e alla sera; quindi assumendo lo scenario di utilizzo peggiore, in cui c’è l’uso

contemporaneo di più apparecchi, si è proceduto con il dimensionamento del bollitore.

2.3. Impianto di riscaldamento

L’impianto oggetto della nostra analisi e del nostro dimensionamento è quello del riscaldamento;

esso è composto dai terminali, dalla distribuzione e dalla generazione di calore. Data la complessità

dell’edificio di progetto, si è proceduto classificando i locali in base alle loro caratteristiche fisiche, ai

sistemi costruttivi che li costituivano e ai diversi contesti con cui si relazionavano.

Per poter opportunamente dimensionare tale impianto si sono seguiti i seguenti passaggi: dopo la

sopracitata classificazione, si sono calcolate le dispersioni per ventilazione, secondo il metodo da

normativa UNI EN 10339; successivamente sono state determinate le dispersioni delle chiusure

opache verticali e orizzontali e delle chiusure trasparenti verso l’esterno, dispersioni verso locali

adiacenti non riscaldati ed infine sono state computate anche le dispersioni dei connettivi verticali e

orizzontali. Si è quindi proceduto a dimensionare i corpi scaldanti per ciascun locale tipo,

individuando le caratteristiche delle tubazioni e determinando il sistema di generazione più efficiente

per la nostra situazione.

Per mezzo dei due cavedi, risalgono le colonne montanti che alimentano i singoli corpi scaldanti.

Si è fatto ricorso a: termosifoni nei bagni; pannelli radianti a pavimento per riscaldare tutte le aule, i

connettivi e la mensa. 2

2.4. Impianto di climatizzazione

Nella realizzazione dell’impianto di climatizzazione, abbiamo proceduto impostando il lavoro su

un’ipotesi di configurazione differente: in questo sistema, ipotizziamo di riscaldare e raffrescare gli

ambienti con il solo lavoro dei ventilconvettori. Inoltre, viene pensata una differente sorgente di

calore, stavolta da tramite energie rinnovabili: una pompa di calore aerotermica. Lo schema

funzionale esplicativo è allegato. L’impianto di climatizzazione prevede anche una centrale frigorifera,

per alimentare i circuiti freddi, che è stata collocata in un locale adibito al piano interrato. Dal punto

di vista dei terminali, sono stati collocati i ventilconvettori a soffitto (mod. Carisma), mentre per

quanto riguarda il trattamento dell’aria, sono state definite una UTA per ogni piano, ad eccezione

del fabbisogno del piano interrato, servito da un’unità a tutt’aria esterna.

Per l’UTA ad aria primaria, è stato inserito solamente un recuperatore di calore, per preriscaldare o

preraffreddare l’aria in ingresso, diminuendo il salto termico dell’aria in ingresso.

E’ stato creato un canale di collegamento dalla centrale frigorifera ai due cavedi per il collegamento

con le unità di trattamento aria. Per mezzo dei due cavedi che sono indicati nella pianta allegata, le

colonne montanti di distribuzione dell’aria, risalgono fino al terzo piano.

L’impianto di controllo termico è stato dimensionato considerando il calore sensibile più sfavorevole,

in particolare calcolando i carichi termici delle chiusure opache, chiusure trasparenti, coperture, corpi

illuminanti, persone, macchinari e attrezzature. Invece il trattamento dell’aria è stato progettato

considerando i ricambi d’aria e i dati di calore latente. Per il calcolo dei valori dei carichi termici, si è

fatto riferimento ai valori associati in termini di trasmittanza agli elementi tecnici ed espressi in

normativa (D.M. 26/06/2015) ovviamente valutandoli per la zona climatica in cui si colloca Gallarate

(ZONA E).

3. Configurazione dei cavedi e dei locali tecnici

Nell’immagine sottostante sono evidenziati i locali tecnici situati al piano interrato, i quali sono

identificati con differenti colori a seconda della destinazione d’uso.

In verde sono indicati i cavedi tecnici, dentro i quali scorrono l