doc. 08 relazione impianti meccanici

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RELAZIONE TECNICA SPECIALISTICA DEGLI IMPIANTI MECCANICI
PRINCIPALI RIFERIMENTI NORMATIVI
Strutture sanitarie
D.P.R. del 14 gennaio 1997: requisiti strutturali, tecnologici e organizzativi
minimi che devono essere posseduti dalle strutture pubbliche e private per
l’esercizio delle attività sanitarie, con lo scopo di garantire all’utente prestazioni e
servizi di buona qualità.
Sicurezza dei lavoratori
Le norme per la prevenzione degli infortuni sul lavoro, il Testo Unico sulla
sicurezza D. Lgs. 81/08.
Le prescrizioni e le raccomandazioni degli
organismi preposti ai controlli o
comunque determinanti ai fini dell'installazione e dell'esercizio: INAIL, VVF,
ASL, ENEL, ecc.
Il DM n°37 del 22-01-2008 “Regolamento concernente l'attuazione dell'articolo
11-quaterdecies, comma 13, lettera a) della legge n. 248 del 2 dicembre 2005,
recante riordino delle disposizioni in materia di attività di installazione degli
impianti all'interno degli edifici”
Rumore
D.P.C.M. 1 marzo 1991: limiti massimi di esposizione al rumore negli ambienti
abitativi e nell'ambiente esterno.
Legge n. 447 del 26 ottobre 1995: legge quadro sull’inquinamento acustico.
D.P.C.M. 14 novembre 1997: valori limite delle sorgenti sonore.
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Norma UNI 8199 “Misura in opera e valutazione del rumore prodotto negli
ambienti dagli impianti di riscaldamento, condizionamento e ventilazione”.
Impianti di climatizzazione
Legge n. 615 del 13 luglio 1966: provvedimenti contro l'inquinamento atmosferico
e successivi regolamenti di esecuzione.
D.M. 1 dicembre 1975: norme di sicurezza per apparecchi contenenti liquidi caldi
sotto pressione e successivi aggiornamenti.
Leggi n. 9 e n. 10 del 9 gennaio 1991: norme per l'attuazione del piano energetico
nazionale e successivi regolamenti di esecuzione.
Decreto legislativo 19 agosto 2005 n. 192 (g.u. 23-9-2005, n. 222 - suppl.):
attuazione della direttiva 2002/91/ce relativa al rendimento energetico
nell’edilizia.
D.P.R. n. 412 del 26 agosto 1993: progettazione, installazione, esercizio e
manutenzione degli impianti termici degli edifici e successivi regolamenti di
esecuzione.
Direttiva PED 97/23/CE: ravvicinamento delle legislazioni degli Stati membri in
materia di attrezzature a pressione.
Norma UNI 10339 e norme correlate.
Circolari applicative ISPESL.
Specifiche ASHRAE per il calcolo del carico termico estivo degli edifici.
Norme UNI-CIG.
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Decreto Presidente Giunta Regione Liguria 16 aprile 2003 N. 8/REG
(regolamento di attuazione della legge regionale 2 luglio 2002, n. 24 - Disciplina
per la costruzione, installazione, manutenzione e pulizia degli impianti aeraulici).
Impianti idrico sanitari e antincendio
D.P.R. n. 236 del 24 maggio 1988: qualità delle acque destinate al consumo
umano.
D.M. Sanità n. 443 del 21 dicembre 1990: disposizioni tecniche concernenti
apparecchiature per il trattamento domestico di acque potabili.
Legge n. 36 del 5 gennaio 1994: disposizioni in materia di risorse idriche.
Norme UNI-CIG.
Norme UNI-VVF.
Normativa e legislazione antincendio e regolamenti specifici dei comandi locali
dei VV.FF.
Introduzione agli impianti meccanici
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L'intervento riguarda la realizzazione di tutte le opere meccaniche necessarie per
adeguare il piano terra della Casa della Salute di Ladispoli, alle norme tecniche e alla
legislazione vigente.
Tali ammodernamenti prevedono anche una modifica alla destinazione d’uso dei
locali con l’introduzione delle seguenti aree:
- Punto prelievi
- Area Ambulatori
- Area Degenza
- Area di continuità Assistenziale
- Area118
Al riguardo è necessario evidenziare che la struttura in questione già presenta una
centrale di trattamento aria (C.T.A) alla quale, tramite intervento di manutenzione
straordinario e relativo opportuno adeguamento, si dovranno allacciare i previsti
nuovi canali d’aria in lamiera zincata per la mandata e la ripresa del fluido
termovettore.
Solo relativamente all’area Ambulatori e all’area 118 viene, invece, prevista la
fornitura in opera di una nuova C.T.A. con caratteristiche tali da garantire il
raggiungimento delle desiderate condizioni termo-igrometriche dei relativi ambienti
di lavoro, in ottemperanza alla vigente normativa in materia.
Ciò premesso, viene,
in particolare, prevista la realizzazione delle seguenti
lavorazioni :
Impianti idrico sanitari:
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lavori di smontaggio, accatastamento e smaltimento di tutti gli apparecchi sanitari
esistenti, completi di relativa rete di distribuzione,
nuova realizzazione della rete di distribuzione agli apparecchi sanitari,
opere di allaccio alle montanti di scarico e a quelle di carico e ricircolo,
fornitura in opera dei necessari apparecchi sanitari
Impianti di climatizzazione:
lavori di smontaggio, accatastamento e smaltimento di tutte le canalizzazioni
aerauliche deputate sia al trasporto che alla distribuzione del fluido termovettore,
manutenzione straordinaria alla C.T.A. esistente, comprendente la modifica degli
attacchi aeraulici e l’inserimento di inverter,
fornitura in opera di una nuova C.T.A del tipo a tutt’aria esterna per la
climatizzazione dell’area Ambulatori e Servizio 118,
fornitura in opera di nuove canalizzazioni in lamiera zincata, sia per la mandata
che per la ripresa, complete in particolare di bocchette, griglie, batterie di postriscaldamento, serrande di taratura e tagliafuoco,
realizzazione dei necessari allacciamenti aeraulici, elettrici e di regolazione
elettronica.
Definizione dei valori microclimatici
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In generale viene previsto che in tutti i locali interessati alle lavorazioni, compresi i
servizi, venga mantenuta una temperatura estiva non superiore ai 26°, una
temperatura invernale ≥20°C ± 2°C e che venga assicurata, mediante un trattamento
di umidificazione dell'aria di ventilazione, una UR compresa tra 35 e 50 %.
In particolare il DPR del 14 Gennaio del 1997 elenca le caratteristiche
microclimatiche da mantenere in alcuni ambienti ospedalieri a secondo delle attività
che vi si svolgono, tenendo presente i requisiti strutturali,tecnologici e organizzativi
minimi per l’esercizio delle attività sanitarie da parte delle strutture pubbliche e
private.
Per quanto attiene le aree di degenza, il DPR 14/01/97, stabilisce i seguenti valori
microclimatici:
temperatura interna invernale: non inferiore a 20°C , solo per la medicheria e
degenze pediatriche non inferiore a 22°C
temperatura interna estiva: non superiore a 28°C
umidità relativa: 40% - 60%
numero ricambi aria/ora: 2 v/h per camere di degenza normali :
3 v/h per camere di degenza pediatriche;
2 v/h per la medicheria e visita;
12 v/h per servizi igienici.
Per quanto, infine, concerne la velocità dell’aria durante la fase di riscaldamento e di
raffrescamento, in relazione anche alle condizioni termoigrometriche di progetto, essa
è stata sostanzialmente individuata, per gli ambienti medici, negli intervalli da 0,05 a
0,10 m/s per il riscaldamento e da 0,05 a 0,15 m/s per il raffrescamento, in accordo
con la Norma UNI 10339. Negli altri ambienti, non medici, sono stati accettati valori
anche fino a 0,25 m/s.
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L'aria esterna per essere ritenuta di qualità accettabile per la ventilazione dovrà essere
filtrata con filtri aventi i valori di efficienza secondo il prospetto V filtrazione M4 +
A8 (UNI 10339).
Definizione delle caratteristiche climatiche esterne
provincia
Roma
zona climatica
C
gradi giorno
1295
temperatura esterna invernale
0 °C.
umidità esterna invernale
80 %.
temperatura esterna estiva.
30 °C.
umidità esterna estiva.
55%.
Criteri di progettazione
Il dimensionamento degli impianti di climatizzazione prevede che sia effettuato il
calcolo dei carichi allo scopo di poter definire la taglia e la tipologia delle macchine
per la produzione del fluido termovettore. Conseguentemente vengono affrontate le
seguenti problematiche :
definizione delle condizioni termo-igrometriche di immissione dell’aria in
ambiente,
dimensionamento delle batterie di scambio termico della C.T.A. ,
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scelta della tipologia, del numero e della modalità di installazione dei terminali
aeraulici,
dimensionamento delle reti di distribuzione,
definizione sistema di regolazione.
Per la definizione delle condizioni termo-igrometriche di immissione dell’aria umida
in ambiente e il dimensionamento delle batterie di scambio termico della C.T.A.
occorre:
calcolare il fattore RST (Rapporto Sensibile su Totale),
definire le condizioni di progetto interne ed esterne,
ipotizzare una temperatura di immissione dell’aria umida,
confrontare la portata volumetrica di aria umida risultante dalla
temperatura di immissione ipotizzata con la portata volumetrica di aria
umida che è necessario garantire per le esigenze di rinnovo al fine della
scelta tra un impianto a tutt’aria e un impianto misto,
definire le trasformazioni a cui sottoporre l’aria umida nella C.T.A.,
effettuare il bilancio di energia e di massa sule batterie di scambio
termico della C.T.A.
Per la definizione delle condizioni termo-igrometriche di immissione dell’aria in
ambiente e il dimensionamento delle batterie di scambio termico della C.T.A. è stato
necessario prima di tutto conoscere il carico termico invernale e il carico frigorifero
estivo dell’ambiente che devono essere bilanciati dall’impianto di climatizzazione per
garantire il mantenimento delle condizioni interne di progetto.
Il calcolo del carico termico invernale è stato eseguito secondo la norma UNI 12831,
mentre il calcolo del carico frigorifero estivo è stato eseguito secondo il metodo
Carrier.
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Il carico termico invernale e il carico frigorifero estivo di un ambiente è pari alla
somma algebrica del carico termico sensibile e di quello latente
ll carico sensibile di un ambiente è determinato essenzialmente da:
potenza termica trasferita attraverso le superfici a causa della differenza di
temperatura tra interno ed esterno e della radiazione solare;
presenza di persone (solo aliquota sensibile), apparecchi di illuminazione e
macchinari (solo aliquota sensibile);
ingresso di aria d’aria umida attraverso l’involucro (solo aliquota sensibile).
Il carico latente di un ambiente è determinato essenzialmente da:
presenza di persone e di macchinari (solo aliquota latente);
ingresso d’aria umida attraverso l’involucro (solo aliquota latente).
La potenzialità delle macchine per la produzione del fluido termovettore deve essere
definita in base al più elevato tra i carichi termici/frigoriferi totale calcolati.
Per quanto attiene la regolazione del funzionamento della C.T.A essa è stata prevista
tramite due termostati posti nella corrente d’aria umida a valle delle due batterie di
scambio termico:
il primo (a valle della batteria di raffreddamento e deumidificazione) regola la
portata di acqua fredda in modo da mantenere la temperatura dell’aria umida al
valore determinato
il secondo, invece, posto a valle della batteria di post-riscaldamento, regola la
portata di acqua calda in modo da mantenere la temperatura dell’aria umida al
valore determinato
Centrale di trattamento aria
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La C.T.A. è una macchina capace di aspirare l'aria dall’esterno e, dopo averla
opportunamente trattata, di spingerla verso i punti di diffusione dislocati nei vari
ambienti.
Nel caso in questione la C.T.A. è essenzialmente composta da:
una serranda di presa
un ventilatore di mandata aria con portata 2.800 m3/h e pressione statica 34
mm c.a.
un ventilatore di aspirazione/espulsione aria
un filtro aria (filtrazione M4 + A8 secondoUNI 10339).
una batteria di scambio termico promiscua alimentata da acqua calda e/o
refrigerata
una sezione umidificante
batteria di post-riscaldamento
Bisogna distinguere il suo funzionamento in regime invernale da quello estivo.
Durante l'inverno l'aria segue il seguente percorso, incontrando nell'ordine:
serranda->->filtro->pre-riscaldamento-->sezione umidificante-->post-riscaldamento->filtro-->ventilatore
La batteria fredda non è operativa.
Per quanto riguarda l'estate il percorso è il seguente:
serranda-->-->filtro-->batteria fredda-->post-riscaldamento-->ventilatore
La batteria pre-riscaldamento e la sezione umidificante non sono operative.
Ovviamente devono prevedersi tutti i molteplici collegamenti che la C.T.A. possiede
con gli altri impianti. Infatti, oltre alle canalizzazioni aerauliche, occorre collegare la
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macchina all'impianto dell'acqua calda, dell'acqua refrigerata (per le batterie),
dell'acqua a temperatura ambiente (per la sezione umidificante). Devono infine
realizzarsi i collegamenti elettrici (ventilatore, centraline, motori serrande) e gli
scarichi verso fognatura (acqua di condensa, acqua nebulizzata a perdere).
Dimensionamento delle canalizzazioni aerauliche
Per valutare le perdite di carico nei vari tratti dei canali che compongono la rete di
distribuzione, sono state considerate le seguenti perdite :
1. Perdite di carico distribuite – sono le perdite di carico dovute agli attriti generati
dalla viscosità del fluido ed dal movimento delle particelle nel condotto. Tali
perdite sono calcolabili mediante l’equazione:
ΔPdistr = f * (L/D) * (ρ*V2/2) [Pa] (equaz. di Darcy)
dove:
f è il fattore di attrito di Moody, adimensionale;
L è la lunghezza del tratto di canale;
D è il diametro idraulico;
ρ è la densità dell’aria (1.2 Kg/m3, con riferimento ad aria standard: 15 °C e
p = 1 atm.);
V è la velocità dell’aria nel tratto.
Il fattore di attrito f, è funzione di una serie di parametri:
f = F(ε/D, Re) dove:
ε è la rugosità assoluta del materiale [m]
ε/D è la scabrezza relativa;
Re è il numero di Reynolds, adimensionale, che nel caso dell’aria in condizioni
standard è pari a 66400 * D * V;
Una formula semplificata per il calcolo del fattore di attrito f è:
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f’ = 0.11* (ε/D + 68/Re) 0.25
se f’ > 0.018 allora f = f’ altrimenti f = 0.85 * f’ + 0.0028.
2. Perdite di carico concentrate – sono le perdite di carico legate alle accidentalità
che il fluido incontra nel suo movimento all’interno del circuito (curve,
derivazioni, serrande, variazioni di sezione, biforcazioni, etc….).
La computazione di tali perdite avviene attraverso la relazione:
ΔPconc. = C * (ρ*V2/2) = C * 0.6 * V2 = C * Pd [Pa] dove :
C è un coefficiente caratteristico del tipo di accidentalità;
Pd è la Pressione dinamica.
3. Perdite di carico per variazione di velocità – sono le perdite di carico legate alle
variazione di energia cinetica del fluido nel passaggio da un tronco ad un altro.
Tali perdite sono calcolabili attraverso la relazione: ΔPcin. = 0.6 * (V2i+1 – V2i ) [Pa]
4. Perdite introdotte dalle serrande di equilibratura – sono le perdite di carico
legate agli organi di regolazione necessari per la taratura ed il bilanciamento dei
circuiti aeraulici.
5. Perdite dovute alle bocchette – sono le perdite di carico legate al passaggio
dell’aria attraverso le unità terminali (bocchette).
6. Perdite dinamiche allo scarico – rappresentano le perdite di energia cinetica alla
uscita della bocchetta. La valutazione di tali perdite si effettua tramite la
relazione:
ΔPdin. = 0.6 * V2 [Pa]
Il metodo di calcolo utilizzato per il dimensionamento delle reti aerauliche è stato
quello “a perdita di carico costante”.
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Tale metodo, permette di calcolare, nota la portata nel tratto iniziale ed impostato
un valore max di velocità dell’aria nello stesso, la relativa perdita di carico. Facendo
infatti uso dei grafici che forniscono le perdite per attrito dell’aria nei canali metallici,
si entra in tali grafici con il valore di portata previsto e dall’intersezione con la
velocità selezionata si ricava la perdita di carico lineare. Il valore di perdita così
ricavato viene mantenuto costante per tutti i successivi tronchi dell’impianto.
Considerato che, nel dimensionamento dei canali d’aria, il valore di perdita impostato
è stato compreso tra i 0.4 e 0.6 Pa/m ( 0.04 e 0.06 mmca/m), dallo stesso grafico è
stato possibile visualizzare il valore del diametro del condotto De.
Una volta dimensionata la rete, si è proceduti ad un bilanciamento delle diverse
diramazioni con opportuni organi quali serrande, lamiere forate scelte in modo da non
presentare perdite di carico eccessive per non causare problemi di rumorosità (< 35
Pa) e comunque in grado di garantire in tutti i nodi terminali un uguale valore di
pressione statica, onde evitare sbilanciamenti della rete con portate nei vari ambienti
diverse da quelle di progetto. Attraverso tali serrande si compenserà quanto più
possibile le disuniformità, in termini di pressione fra le varie diramazioni della rete,
lasciando alle serrande di regolazione poste a monte delle bocchette ed alle eventuali
modifiche della sezione trasversale dei canali, il compito di fare in modo che tutti i
nodi terminali lavorino alla stessa differenza di potenziale.
Particolare attenzione è stata, quindi, prestata alla scelta delle unità terminali da
utilizzare per la diffusione dell’aria in ambiente.
La scelta di queste ha infatti considerato i seguenti aspetti :
• lancio, Caduta e Velocità di uscita;
• rumorosità;
• perdita di carico;
• altezza e posizione d’installazione;
• posizione delle alette direzionali;
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• distanza dal soffitto;
• lancio di penetrazione verticale verso il basso per riscaldamento;
• temperatura aria rapportata alla temperatura ambiente;
• rapporto d’induzione dell’aria ambiente.
Civitavecchia, 30.06.2014
Il Tecnico
Ing. Costantino Perconti
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