4.1 Relazioni - Comunità Collinare del Friuli

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4.1 Relazioni - Comunità Collinare del Friuli
PROVINCIA DI UDINE
COMUNE DI TREPPO GRANDE
IMPIANTO A GEOSCAMBIO E POMPA DI CALORE PER LA SCUOLA
MATERNA COMUNALE
PROGETTO ESECUTIVO
4.1
CALCOLI ESECUTIVI DEGLI IMPIANTI
Relazioni
IL PROGETTISTA
ing. Martino Crucil
ORDINE INGEGNERI PROV. DI UDINE – POS. N° 1531 – S. PIETRO AL NATISONE
San Pietro al Natisone, maggio 2011
PROGETTO ESECUTIVO
RELAZIONE TECNICA IMPIANTI MECCANICI
INDICE
1)
GENERALITA’ .................................................................................................... 2
1.1)
1.2)
2)
PREMESSA................................................................................................. 2
NORME DI RIFERIMENTO PER GLI IMPIANTI MECCANICI .................... 2
IMPIANTO TERMICO ......................................................................................... 4
2.1) CARATTERISTICHE FUNZIONALI DELL’IMPIANTO TERMICO
ESISTENTE ............................................................................................................ 4
2.2) OPERE IN PROGETTO .............................................................................. 5
2.3) CARATTERISTICHE DELLA POMPA DI CALORE..................................... 7
2.4) SCELTA DEI TERMINALI DI IMPIANTO..................................................... 8
2.5) DIMENSIONAMENTO DELLE RETI IDRICHE DI ALIMENTAZIONE DEI
TERMINALI............................................................................................................. 8
3) IMPIANTO IDRICO SANITARIO......................................................................... 10
3.1)
4)
DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO IDRICO SANITARIO ............................ 10
GARANZIE E OBBLIGHI DELL’INSTALLATORE ........................................... 10
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IMPIANTO GEOTERMICO IN SCUOLA MATERNA COMUNALE– TREPPO GRANDE (UD)
pag. 1
PROGETTO ESECUTIVO
1)
GENERALITA’
1.1)
PREMESSA
RELAZIONE TECNICA IMPIANTI MECCANICI
La presente relazione ha come oggetto gli impianti meccanici relativi al progetto per la
realizzazione di un impianto a geoscambio con pompa di calore per la scuola materna di
Treppo Grande (UD).
La progettazione degli impianti è stata naturalmente eseguita con l’intento di dotare la
struttura di impianti funzionali e innovativi che possano consentire sia una abitabilità in
condizioni di assoluta sicurezza e confort che una gestione attenta dei consumi energetici.
Per assicurare la massima affidabilità, sicurezza ed efficienza degli impianti, nell’esecuzione
dei lavori dovranno essere rispettate le scelte di progetto e installate apparecchiature e
materiali unificati ed omologati. I componenti degli impianti che abbisognano di
manutenzione saranno ispezionabili, smontabili, riparabili o sostituibili.
Le unità tecnologiche ed impiantistiche verranno realizzate ed installate in conformità alle
norme di sicurezza vigenti.
In particolare l’ impianto di riscaldamento oggetto di intervento garantirà le condizioni di
benessere ambientale richieste nei vari locali della struttura; le reti di distribuzione e i
terminali saranno protetti e progettati per non generare livelli di rumorosità o disturbo di alcun
genere tali da creare disagi agli utenti con riferimento alla particolare destinazione d’uso del
locale interessato.
1.2)
NORME DI RIFERIMENTO PER GLI IMPIANTI MECCANICI
La normativa di riferimento utilizzata per la progettazione degli impianti meccanici è la
seguente:
a)
normativa generale:
- D.LGS. n. 81/08 (sicurezza luoghi di lavoro)
- DM 22/01/08 n. 37 ( “ex 46/90” sicurezza impianti);
- L. 09/11/91 n. 10 (risparmio energetico);
- D.Lgs. 19/08/05 n. 192. (Attuazione dir. 2002/91/CE - rendimento energetico edilizia)
- D.Lgs. 29/12/06 n. 311. (Attuazione dir. 2002/91/CE - rendimento energetico edilizia)
- D.Lgs. 30/05/08 n. 115. (Attuazione dir. 2006/32/CE – efficienza degli usi finali dell’energia)
- Circ. MLLPP 22/05/67 n. 3151 (criteri. di valutazione delle grandezze fisiche );
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PROGETTO ESECUTIVO
b)
RELAZIONE TECNICA IMPIANTI MECCANICI
impianti termici e di raffrescamento :
- DPR 26/08/93 n. 412 e succ. agg. (attuativo L.10/91);
- DPR 21/12/99 n. 551e succ. agg. (attuativo L.10/91- integrazione DPR 412/93);
- DPR 02/04/09 n. 59 (Attuazione dir. 2002/91/CE - rendimento energetico edilizia)
- DPR 26/06/09 (Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici)
- UNI/TS 11300/2008 (prestazioni energetiche degli edifici)
- UNI EN 378 (Impianti di refrig. e pompe di calore – requisiti di sicurezza e ambientali)
- UNI EN 1264/1-2-3-4 (Impianti a pannelli radianti a pavimento)
c)
impianti adduzione gas e scarico fumi :
- UNI 7129/08 (impianti a gas per uso domestico alimentati da rete di distribuzione)
- UNI 11071/03 (impianti a gas per uso dom. asserviti ad app. a condensazione)
- DM 12/04/96 (regola tecnica di prev. incendi per impianti termici alimentati a gas)
- UNI EN 1443/00 (camini: requisiti generali)
- UNI 9615/90– UNI EN 13384-1 (camini al servizio di un solo generatore)
- DPR 22/12/70 n. 1391 (inquinamento atmosferico negli impianti termici);
- DLGS 152/2006 parte V (norme su tutela aria e riduzione emissioni in atmosfera)
d)
impianti di ventilazione e trattamento aria:
- UNI 10339 giugno 1995 (requisiti degli impianti aeraulici al fini di benessere) ;
- UNI 10381-1-2 (impianti aeraulici –condotte);
- Schema di linee guida di protocolli tecnici di manutenz. predittiva sugli impianti di
climatizzazione del Ministero della Salute 10/2006 (requisiti per manutenz. e pulizia)
- UNI ENV 12097-1999 (ventilazione – condotte - requisiti per manutenzione e pulizia)
- NORME ASHRAE 62/89 (requisiti minimi di ventilazione)
- NORME ASHRAE 82/93
- Linee guida per il controllo della “legionellosi" redatte in occasione della "conferenza
permanente per i rapporti tra lo stato, regioni e le province autonome di Trento e
Bolzano" (04/04/2000)
e)
impianti idrico sanitari e di scarico:
- UNI 9182/08 (impianti di alimentaz. e distribuz. acqua calda e fredda);
- UNI EN 806-1-2-3 (specifiche per impianti interni di convogliamento acque per consumo
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umano);
- UNI CTI 8065/91 (trattamento acqua negli impianti termici civili);
- UNI 9183/87 e succ. agg (sistemi di scarico delle acque usate)
- UNI EN 12056 (Sistemi di scarico funzionanti a gravità all’interno degli edifici)
- Linee guida per il controllo della “legionellosi" redatte in occasione della "conferenza
permanente per i rapporti tra lo stato, regioni e le province autonome di Trento e
Bolzano" (04/04/2000)
f)
rumorosità impianti:
- UNI 8199/81 (livello rumorosità);
- DPCM 01/03/91 (livello sonoro);
- L.447 del 26/10/95 (legge quadro inquinamento acustico)
- DPCM 5/12/97 (requisiti acustici passivi degli edifici)
Per quanto non previsto nella presente relazione tecnica si deve fare riferimento alle
normative di legge ed alle norme tecniche in vigore.
2)
IMPIANTO TERMICO
2.1)
CARATTERISTICHE FUNZIONALI DELL’IMPIANTO TERMICO ESISTENTE
Il fabbricato è suddiviso in due corpi collegati fra di loro, una ala est (ala vecchia) ed una ala
ovest (ala nuova) di recente costruzione.
Attualmente l’ala ovest è caratterizzata da un impianto radiatori e nella centrale termica
dedicata è installato un generatore di calore alimentato a gas metano con portata termica
nominale pari a 52.8kW; è presente un circuito con elettropompa per l’alimentazione dei
radiatori ed un circuito di carico del bollitore da 200litri da cui si stacca le rete idrico sanitaria
costituita da acqua fredda, calda e ricircolo.
La ala ovest di recente costruzione, che comprende sostanzialmente due aule, un corpo
servizi igienici, una sala da pranzo a la cucina, è caratterizzata invece da un impianto a
pannelli radianti a pavimento servito da due collettori con valvola di zona e termostati
ambiente.
A servizio dell’ala nuova è stata realizzata una centrale termica con caldaia a condensazione
murale da 34.7 kW, che alimenta direttamente, con valvola a tre vie incorporata, un bollitore
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sanitario ad accumulo a doppio serpentino da 500 litri e indirettamente, tramite un modulo
idraulico di miscelazione e rilancio con elettropompa, le due linee di alimentazione ai
collettori dei pannelli radianti a pavimento.
Il bollitore ad accumulo va servire le utenze di cucina e i servizi igienici ala ovest attraverso
una rete di distribuzione con tubazioni in multistrato per acqua fredda, calda e ricircolo; il
secondo serpentino era stato predisposto per il collegamento futuro di un impianto a collettori
solari per l’integrazione alla produzione di acqua calda sanitaria.
Dal punto di vista del trattamento dell’acqua è presente un impianto di filtrazione e dosaggio
di prodotti chimici nelle centrale termica ala nuova ovest ed un impianto di filtrazione ed
addolcimento nella centrale termica dell’ ala est.
2.2)
OPERE IN PROGETTO
Si è previsto di installare un impianto con pompa di calore elettrica del tipo acqua/acqua con
sonde geotermiche di tipo verticale.
Questo sistema di produzione del calore è caratterizzato da rendimenti energetici molto
elevati se l’acqua calda prodotta si limita ad una temperatura non troppo elevata, intorno ai
35°C-40°C, di conseguenza i terminali di impianto d ovrebbero essere tali da poter sfruttare
l’acqua di alimentazione a queste temperature.
Per questo motivo l’intervento comprende anche la rimozione dei radiatori e la realizzazione
di un impianto a pannelli radianti a pavimento a bassa temperatura nell’ala est; come già
descritto, l’ala ovest è già riscaldata con questa tipologia d’impianto.
Si è previsto di dismettere la centrale termica dell’ala vecchia e di realizzare un vano tecnico
per l’alloggiamento delle nuove apparecchiature termiche in un locale deposito esistente in
prossimità della centrale termica dell’ala nuova.
Nel nuovo vano tecnico verranno quindi installate le 2 pompe di calore, il serbatoio di
accumulo inerziale da 920litri, un collettore con le due elettropompe per l’alimentazione dei
due circuiti pannelli radianti, i collettori di partenza per le sonde geotermiche e tutti gli
accessori e le apparecchiature a corredo per la corretta funzionalità dell’impianto.
Si è pensato di mantenere la centrale termica dell’ala nova ovest e la maggior parte delle
apparecchiature installate e di realizzare solamente alcune modifiche per il collegamento del
nuovo impianto a pompa di calore con l’impianto esistente.
La caldaia murale verrà mantenuta per garantire comunque in ogni condizione la produzione
dell’acqua calda sanitaria e anche come eventuale riserva alle pompe di calore in caso di
manutenzione o problematiche di qualsiasi tipo.
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Il bollitore sanitario rimarrà quindi collegato alla caldaia ed il serpentino dedicato al solare
verrà invece riutilizzato e connesso a degli attacchi predisposti sulle pompe di calore in
grado comunque, durante il funzionamento in riscaldamento, di produrre una parte di
potenza termica per contribuire attivamente alla produzione di acqua calda sanitaria.
Le pompe di calore alimenteranno quindi i pannelli radianti a servizio di tutto l’edificio; per
fare questo verrà installato un collettore con due elettropompe elettroniche a giri variabili,
una dedicata all’ala est ed una all’ala ovest, quest’ultima ricollegata alle esistenti tubazioni di
alimentazione ai pannelli radianti in partenza dalla centrale termica esistente.
I due circuiti in partenza saranno controllati dalla centralina di regolazione della pompa di
calore e sono dotati di valvola miscelatrice; l’impianto sarà infatti gestito da una regolazione
climatica in funzione della temperatura esterna, della effettiva richiesta delle utenze a valle e
dei parametri impostati dall’operatore, al fine di ottimizzarne il funzionamento e ridurre al
minimo i consumi energetici.
Tutte le tubazioni che saranno di nuova installazione od oggetto di modifiche per adattamenti
verranno coibentate con materiale isolante, certificato di Classe ex 1 di reazione al fuoco e di
spessore adeguato all’ambiente d’installazione ed al loro diametro.
E’ previsto inoltre il loro rivestimento con pannello plasticato in PVC e l’applicazione delle
targhette identificatrici dei vari circuiti.
Per l’alimentazione elettrica delle nuove apparecchiature è prevista l’installazione di un
quadro elettrico dedicato, completo di tutte le apparecchiature di protezione e comando.
La distribuzione dell’impianto elettrico avverrà con l’impiego di tubazioni plastiche rigide
autoestinguenti staffate a vista all’interno della sottostazione.
La distribuzione dell’impianto termico in partenza dalla centrale termica/sottostazione, verrà
realizzata mediante circuiti con l’installazione di tubazioni in rame staffate a vista
a
parete/soffitto e coibentate negli spessori di legge con coppelle isolanti in materiale
elastomerico certificato di Classe uno di reazione al fuoco; dove possibile, verrà sfruttato un
cunicolo tecnico sottopavimento esistente per l’attraversamento dei locali con le tubazioni
termiche.
Il nuovo impianto a pannelli radianti per l’ala est verrà suddiviso in quattro zone principali:
aule, servizi igienici, salone attività libere e zona uffici e locali accessori.
Ogni zona sarà servita da proprio collettore ad incasso a parete con valvola di zona e
comandata da termostato ambiente installato a parete.
L’intervento di ognuno dei termostati darà anche il consenso al funzionamento alla
elettropompa di alimentazione in centrale termica.
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Nei servizi igienici verrà installato un impianto radiante di tipo a parete per evitare di dover
intervenire sul pavimento con il rischio di danneggiare la distribuzione idrico sanitaria
esistente.
2.3)
CARATTERISTICHE DELLA POMPA DI CALORE
E’ prevista l’installazione di due pompe di calore a basamento collegate in batteria, per
garantire modularità e sicurezza di funzionamento.
Esse sono dotate di compressore a capsule scroll raffreddato a gas aspirato, con
scambiatore di calore abbondantemente dimensionato, come evaporatore in acciaio INOX,
condensatore e scambiatore HGL per la produzione di acqua calda sanitaria; sono montate
su un telaio stabile e dotate di rivestimento fono-termoisolato.
La caratteristiche tecniche principali di ciascuna unità sono:
- Potenza termica EN255 S0/W35: 34.8kW
- Assorbimento elettrico EN255 S0/W35: 8.25kW
- COP EN255 S0/W35: 4.22
- Dimensioni (AxLxP): 127x62x110 cm; Peso 320 kg
- Allacciamento elettrico: 3x400V - 50Hz
- Corrente di esercizio compressore: 28 A;
- Corrente di avviamento compressore (limitatore): 67.5 A
Sulla parete del vano tecnico attestata all’esterno verranno installati i due collettori in
polietilene per la partenza delle tubazioni di adduzione alle sonde geotermiche, per andata e
ritorno, con valvole di intercettazione, misuratori di portata per l’equilibramento di tutti i circuiti
geotermici, raccordi per sonda, rubinetto di carico e scarico e mensole di sostegno.
Attraverso una apposita trincea esterna, le adduzioni raggiungeranno il campo geotermico
con le relative sonde verticali in polietilene ad alta densità.
La potenza nominale totale installata delle pompe di calore sarà quindi di 69.6kW ed in base
all’analisi delle esistenti relazioni tecniche sulle dispersioni
dell’edificio ed in seguito a
ulteriori considerazioni effettuate sulle caratteristiche dell’edificio attuale, si è verificato che
esse riescono a coprire interamente il fabbisogno termico richiesto dalla struttura nel suo
complesso; come già descritto, viene comunque mantenuta la caldaia murale esistente che,
oltre al fabbisogno sanitario, sarà in grado di garantire, nell’eventualità un supporto al
riscaldamento.
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2.4)
RELAZIONE TECNICA IMPIANTI MECCANICI
SCELTA DEI TERMINALI DI IMPIANTO
Come precedentemente descritto, i nuovi terminali dell’impianto termico saranno costituiti dai
pannelli radianti a pavimento e parete.
I terminali sono stati dimensionati sulla base delle potenze termiche derivate dal calcolo delle
dispersioni invernali come si può desumere dalla esistente relazione tecnica di legge 10
(dlgs 192/05 e succ. agg.) per l’ala est.
Le caratteristiche dei pannelli radianti sono indicate nelle tavole di progetto.
2.5)
DIMENSIONAMENTO DELLE RETI IDRICHE DI ALIMENTAZIONE DEI
TERMINALI
Al fine di garantire un corretto funzionamento dell’impianto e di determinare le caratteristiche
delle pompe di circolazione è necessario dimensionare correttamente le reti idriche di
alimentazione dei vari circuiti in progetto.
Il criterio di dimensionamento adottato è quello che si basa sull’assegnazione, per i vari
tronchi di rete attraversati da determinate portate di acqua, di diametri delle tubazioni tali da
determinare, per quanto possibile, perdite di carico per unità di lunghezza costanti in tutta la
rete di tubazioni.
A tal fine si utilizzano il diagramma delle perdite di carico nei tubi in acciaio tipo UNI EN
10255 serie media e nei tubi di rame tipo UNI EN 1057, mentre per le perdite di carico
localizzate esistono apposite tabelle di riferimento.
Quindi è possibile ricavare il diametro della tubazione e la velocità dell’acqua, una volta
fissata la portata in circolazione e la perdita di carico specifica.
Quest’ ultimo parametro, tenuto conto del confronto fra i costi di realizzazione delle reti ed i
costi energetici di pompaggio necessari, deriva dalla pratica progettuale che individua i valori
ottimali nel campo compreso tra i 200 ed i 300 Pa per metro lineare.
Nel progetto della rete termoidraulica è stato definito il tracciato necessario per raggiungere
tutti i terminali, cercando di equilibrare i vari tratti di circuito anche a costo di un maggior
onere in termini di quantità di tubazione da installare, ricorrendo a soluzioni quali quelle del
ritorno inverso o cercando di portare il punto di suddivisione dei vari circuiti il più possibile
vicino al baricentro dei carichi. Il bilanciamento definitivo dell’impianto, atto a garantire a
ciascun terminale la portata d’acqua prevista, verrà comunque effettuato agendo sugli organi
di taratura (detentori) installati su ciascun modulo di utenza, radiatore o collettore. Individuato
il percorso delle tubazioni dal singolo collettore di distribuzione si sono assegnate le portate
d’acqua individuate risultanti dalla confluenza dei vari rami di circuito fino a individuare la
portata totale dell’intera rete.
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Per ogni tratto si è definito:
- portata d’acqua;
- diametro della tubazione;
- perdita di carico per metro lineare;
- velocità dell’acqua;
- lunghezza equivalente comprensiva delle perdite di carico concentrate presenti nelle
tubazioni, quali curve, bruschi allargamenti o restringimenti, diramazioni o confluenze di
flusso;
- numero e tipo di perdite di carico dovute a organi singoli, quali valvole di intercettazione o
regolazione, accessori di impianto, terminali.
Le perdite di carico in un circuito idraulico sono infatti date dalla somma di due fattori: le
perdite di carico distribuite e quelle concentrate.
Le perdite di carico distribuite sono proporzionali alla lunghezza reale del circuito (L) ed alla
perdita di carico specifica (∆p/m) secondo la relazione:
L x ∆p/m
mentre le perdite di carico concentrate sono definite dalla relazione:
ζ x V2 / (2g)
dove:
ζ=
coefficiente di perdita di carico concentrata
V=
velocità del fluido (m/s)
g=
accelerazione di gravità (9,81 m/s2).
Nel nostro caso viene invece valutata la perdita di carico di un circuito in termini di sole
perdite distribuite, introducendo il concetto di lunghezza equivalente (Le), cioè la lunghezza
virtuale di tubazione rettilinea, di pari diametro, che darebbe luogo alla medesima perdita di
carico prodotta localmente da un accessorio della rete attraversato dalla portata d’acqua
prevista.
In letteratura sono disponibili tabelle e diagrammi che consentono di conoscere i
coefficienti di perdita (ζ) o la lunghezza equivalente (Le).
Applicando i concetti e la metodologia sopra descritti si è ricavato, per ogni ramo del
circuito il valore della perdita di carico; sommando le perdite di carico dell’intero percorso di
alimentazione dei singoli terminali (mandata e ritorno), si individua la perdita di carico totale
di ciascun circuito.
Fra tutti i circuiti quello con la perdita di carico più alta determina la prevalenza della pompa
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di circolazione, mentre la differenza tra la perdita di carico del circuito più sfavorito e quella
dei singoli altri circuiti determina la perdita aggiuntiva di bilanciamento che deve essere
imposta ai circuiti più favoriti, per essere certi che il regime di portata d’acqua nell’intero impianto sia quello desiderato.
3) IMPIANTO IDRICO SANITARIO
3.1)
DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO IDRICO SANITARIO
L’impianto idrico sanitario non è oggetto di intervento, in quanto i servizi igienici esistenti
vengono mantenuti.
Come già descritto la produzione di acqua calda sanitaria viene sostanzialmente mantenuta
come esistente per quanto riguarda l’ala ovest, mentre per quanto riguarda l’ala est, si
prevede di dismettere la centrale termica ad essa dedicata.
Verrà di conseguenza realizzato un collegamento, realizzato con tubazioni in rame
coibentate negli spessori di legge e staffate a vista a parete/soffitto o posate nel cunicolo
esistente a pavimento, tra il bollitore da 500litri nell’ala ovest e la esistente partenza
dell’impianto idrico sanitario nella centrale termica dell’ala est; in particolare verranno
installate le tubazioni di collegamento di acqua calda e ricircolo, con la necessaria
sostituzione della pompa di ricircolo esistente.
Il solo bollitore da 500litri dell’ala ovest sarà abbondantemente in grado di sopperire alla
limitata richiesta di produzione di acqua calda sanitaria dell’intero edificio.
La porzione di impianto idrico sanitario dovrà comunque essere realizzato conformemente
alle indicazioni riportate sulla norma UNI 9182/08 e tutte le tubazioni dovranno essere isolate
con materiale di caratteristiche di qualità certificate ai sensi della Legge 10/1991 (spessore e
conduttività termica).
4)
GARANZIE E OBBLIGHI DELL’INSTALLATORE
Tutti i materiali e le apparecchiature da impiegare negli impianti sopraccitati dovranno avere
caratteristiche tali da resistere alle azioni meccaniche, corrosive e termiche o dovute
all’umidità alle quali potranno essere esposti durante l’esercizio, dovranno essere rispondenti
alle relative norme UNI e CEI
applicabili in materia e dovranno essere provvisti della
marcatura CE.
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RELAZIONE TECNICA IMPIANTI MECCANICI
La ditta installatrice procederà, a lavori ultimati:
1. alle verifiche di efficienza delle protezioni e dei dispositivi di sicurezza dell’impianto;
2. alle prove di funzionamento dei singoli componenti e dell’intero impianto nel suo
complesso;
3. all’emissione delle dichiarazioni di conformità degli impianti tecnologici eseguiti
allegando le certificazioni originali dei materiali, delle apparecchiature installate ed
eventuali altri allegati obbligatori;
4. alla redazione del libretto di caldaia/centrale termica dopo aver avviato, controllato,
verificato e tarato opportunamente l’impianto;
5. alla consegna di tutta la documentazione per il corretto uso e la manutenzione dei
dispositivi installati.
Il Professionista
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