PROGETTAZIONE DI IMPIANTI

La progettazione di impianti: riscaldamento e climatizzazione

La progettazione di impianti è quella procedura tecnica che permette di determinare il numero, il tipo e la potenza dei componenti da installare per ottenere un certo servizio in un edificio.

Nel caso di impianti di riscaldamento o climatizzazione degli ambienti di un immobile, la progettazione di impianti consiste nel calcolare quanta energia serve a mantenere le condizioni ambientali richieste, e nell’individuare quali sono i macchinari adatti da installe per ottenere il risultato.

Ad esempio, se si progetta un impianto di riscaldamento di un appartamento residenziale, si deve stabile la temperatura che si vuole ottenere e quanto calore si deve fornire all’ambiente per raggiungere le condizioni desiderate.

Per fare ciò si deve analizzare il cosiddetto “carico termico”, di cui parleremo meglio più avanti, che dipende da molti fattori, legati allo scambio termico dell’edificio con l’ambiente esterno, cioè come l’edificio assorbe o cede calore all’esterno tramite il suo guscio (pareti, solaio, tetto, infissi).

L’impianto di riscaldamento e condizionamento può anche essere progettato con un’unica soluzione che fornisca entrambi i servizi.

Inoltre, lo stesso impianto può intervenire anche sull’umidità dell’ambiente o sulla qualità dell’aria, come la salubrità, la presenza di particolato o altre particelle.

Impianti di riscaldamento

La progettazione di impianti di riscaldamento si esegue seguendo una procedura ben definita.

Il primo passo è il calcolo del carico termico degli ambienti dell’edificio.

Il carico termico si può definire come la quantità di calore da fornire all’ambiente per mantenere costante la temperatura.

Il carico termico si ottiene tramite delle formule di termodinamica, che permettono di studiare il cosiddetto bilancio termico di un ambiente, ed è influenzato dai seguenti fattori:

· Caratteristiche termiche dell’involucro: per determinare il carico termico è importante conoscere come l’edificio scambia il calore con l’ambiente esterno.

Quindi, si deve determinare il grado di isolamento dell’involucro, cioè delle pareti, del solaio e del tetto; per fare ciò si studiano le caratteristiche termiche dei materiali utilizzati e si individuano eventuali punti di dispersione o scambio di calore con l’esterno (come ad esempio i “ponti termici”);

· Numero e caratteristiche degli infissi: gli infissi possono essere un punto debole nell’isolamento termico di un edificio, quindi vanno studiati in modo dettagliato per capire come influiscono sul carico termico;

· Irraggiamento solare: è necessario studiare l’orientamento solare dell’edificio, in modo da capire quanto l’irraggiamento solare sia importante nel carico termico.

Ad esempio, un edificio che ha un’ampia superficie esposta a nord riceverà una quantità minore di raggi solari, e quindi si raffredderà più in fretta.

Come calcolare il carico termico

Una volta individuati i fattori di influenza del carico termico, si procede alla raccolta dati su tutti i materiali usati, sugli infissi e sull’irraggiamento solare; inoltre, si deve calcolare la superficie totale del guscio dell’immobile.

Noti tutti i dati si ricava il carico termico tramite delle formule termodinamiche; nei software moderni le formule sono integrate e quindi si ottiene un calcolo molto rapido dopo aver inserito tutti i dati ed aver modellizzato l’edificio.

Scelta dei componenti per l’impianto di riscaldamento

Dopo aver stabilito il carico termico, l’ultimo step consiste nella scelta del tipo di tecnologia e dimensionare i componenti, cioè scegliere una potenza dei componenti che soddisfa il carico termico, cioè la richiesta di calore (energia).

Per gli impianti di riscaldamento si possono impiegare le seguenti tecnologie:

· Pompa di calore: sono alimentate ad energia elettrica e permettono di traferire calore dall’esterno verso l’interno, anche quando l’ambiente esterno è più freddo.

Sono molto efficienti grazie all’alimentazione elettrica;

· Caldaia: è la tecnologia più classica. Si brucia un combustibile per ottenere il calore necessario, che di solito scalda dell’acqua distribuita nell’edificio tramite termosifoni;

· Riscaldamento elettrico: sono le classiche “stufe” elettriche, che tramite delle resistenze trasformano l’energia elettrica in calore; non sono molto efficienti e possono creare problemi di sovraccarico elettrico a causa dell’elevata potenza (il classico contatore che interrompe la fornitura perché si supera il limite di potenza contrattuale);

· Riscaldamento radiante: i sistemi radianti coinvolgono il riscaldamento diretto di oggetti come pavimenti, pareti o soffitti. Possono essere composti da cavi elettrici o tubi in circola acqua calda.

Impianti di climatizzazione

Per la progettazione di impianti di climatizzazione, la procedura non è molto diversa da quella utilizzata per gli impianti di riscaldamento.

Anche in questo caso è necessario calcolare un carico termico, che però in questo caso è un carico “freddo”, cioè l’energia necessaria per mantenere una temperatura costante dell’ambiente inferiore alla temperatura esterna.

Anche il carico termico per la climatizzazione dipende dall’ambiente da raffrescare, dal volume, dalle caratteristiche di isolamento termico del guscio e dall’irraggiamento solare.

Componenti per l’impianto di climatizzazione

Il componente centrale di un impianto di climatizzazione è l’unità di raffrescamento, installata all’esterno dell’ambiente da climatizzare.

L’unità di raffrescamento permette di abbassare la temperatura di un flusso d’aria prelevata dall’ambiente esterno ed invitata all’interno.

Il secondo componente dell’impianto di climatizzazione è il cosiddetto ventilatore, cioè quel componente che spinge l’aria attraverso l’unità di raffrescamento e poi la distribuisce nei vari ambienti tramite dei diffusori.

Altri componenti possono essere le condotte dell’aria, cioè dei tubi in cui circola l’aria, e i filtri, che eliminano elementi indesiderati dall’aria, come il particolato o residui di smog.

La progettazione di impianti di climatizzazione consiste nel dimensionare tutti i componenti elencati, cioè scegliere la potenza dell’unità di raffrescamento, del ventilatore, la portata d’aria, il tipo di condotte ed il tipo di filtri.

Configurazione di un impianto di climatizzazione

Un impianto di climatizzazione può avere due tipologie di configurazione:

· Mono-split: in questa configurazione esiste un’unica unità di raffrescamento esterna collegata ad un’unica unità di diffusione interna.

Questa configurazione viene scelta per piccoli ambienti. In edifici con più ambienti è necessario avere più unità mono split;

· Multi-split: in questa configurazione un’unica unità di raffrescamento più potente è collegata a più unità di diffusione interne, che sono regolabili entro certi limiti.

Questa soluzione è adottata per edifici grandi con molti ambienti, e permette di avere una grande flessibilità di impiego.