martedì 14 giugno 2011

Le reti aerauliche

Definizione di Rete aeraulica

Schema aeraulico in reparto radioterapico
Negli impianti di climatizzazione si intende per “Rete aeraulica” un sistema di condotte a sezione rettangolare, circolare o ellittica che ha lo scopo di convogliare l’aria dal ventilatore dal quale prende il moto fino alle varie utenze; di aspirarla o estrarla dagli stessi per espellerla definitivamente o per ritrattarla parzialmente.
Questa definizione è valida sia per gli impianti aeraulici di tipo semplice, come ad esempio la ventilazione forzata di un singolo locale sia per quelli molto più complessi nei quali è necessario raggiungere delle condizioni imposte progettualmente.
Da ciò discende l’obbligo del controllo di tutti i parametri più importanti, quali: igienicità, temperatura, umidità relativa, purezza, velocità e sicurezza antincendio.
In generale gli impianti si compongono di una Unità di trattamento dell’aria dotata di uno o più ventilatori, di un sistema di distribuzione, di organi di diffusione, di sistemi di ripresa e/o di espulsione e di sistemi di controllo dei parametri.
Il trasporto dell’aria da un luogo all’altro ottenuto per mezzo di condotte viene definito Distribuzione dell’aria.
La distribuzione in un ambiente dell’aria immessa mediante opportune apparecchiature viene definita come “Diffusione dell’aria”.
L’aspirazione dell’aria da un ambiente mediante opportune apparecchiature viene definita “Estrazione dell’aria”.
Si definisce “Espulsione dell’aria  l’aria di aspirazione che non viene ricircolata ma immessa in atmosfera  con o senza trattamenti di filtrazione o di recupero del calore.
Si definisce “Ricircolo” l’aria aspirata che viene prelevata dall’ambiente e totalmente o parzialmente reimmessa nell’ambiente medesimo dopo dopo essere stata trattata da un sistema di climatizzazione e/o di recupero del calore.
Si definisce “Transito” l’aria che defluisce dall’ambiente per sovrappressione attraverso opportune apparecchiature.
Si definisce Rinnovo dell’aria l’aria prelevata all’esterno dei locali da climatizzare e immessa in ambiente con o senza subire un trattamento di filtrazione a monte o a valle della unità di trattamento dell’aria.
La determinazione della potenza termica o frigorifera dell’Unità di trattamento dell’aria viene definita in base al fabbisogno termico degli ambienti da climatizzare e tenuto conto delle espulsioni, dei rinnovi, delle dispersioni per apertura e chiusura porte ecc.
L’unità di trattamento è in genere dotata di un sistema di filtrazione di efficienza definita in base alla destinazione d’uso degli ambienti da climatizzare.
E’ altresì dotata di uno o più ventilatori di mandata la cui portata è definita dalla somma delle quantità di aria necessarie alla climatizzazione dei locali asserviti all’impianto.
Può essere anche dotata anche di ventilatori di ripresa e/o espulsione e di sistemi di recupero del calore espulso.
La distribuzione dell’aria avviene attraverso un sistema di condotte realizzate, per la maggior parte dei casi, in lamiera zincata o in pannello sandwich di alluminio.
Le condotte in lamiera zincata vengono isolate termicamente qualora la temperatura dell’aria trasportata sia inferiore alla temperatura di rugiada dell’aria ambiente; questo avviene nella quasi totalità dei casi degli impianti di condizionamento.
La diffusione dell’aria in ambiente avviene mediante bocchette di mandata o diffusori a seconda della portata di ogni singolo elemento, dal lancio, dalla altezza di installazione e della velocità finale.
Le bocchette di mandata sono generalmente dotate di doppio ordine di alette regolabili e di un sistema di parzializzazione dell’aria (serrandina di regolazione).
I diffusori possono essere circolari a coni fissi o regolabili, rettangolari, ad alette curve a una o più vie, lineari, a feritoia e così via.
Possono essere inoltre dotati di elementi filtranti.
A volte possono essere utilizzate bocchette di mandata pedonabili per la diffusione a pavimento.
L’aria viene in genere ripresa dall’ambiente per l’espulsione, il ricircolo o il rinnovo da bocchette a semplice ordine di alettatura fissa; a volte vengono utilizzati i cosiddetti diffusori a dislocamento.
Il transito si rende necessario quando l’organo di ripresa non è collocato all’interno del locale climatizzato ma in un ambiente confinante e avviene mediante bocchette con alettatura a taglio di luce e flusso deviato.
A volte viene lasciata una fessura di qualche centimetro al di sotto delle porte di accesso al locale.
Esistono diversi sistemi di calcolo e dimensionamento delle reti aerauliche.
I più comuni sono il metodo di calcolo a recupero di statica con o senza bilanciamento e quello a perdita di carico costante anche esso con o senza bilanciamento.

Il vapore - Generalità

Il vapore è uno strumento insieme moderno e tradizionale, praticamente insostituibile nell'industria petrolchimica, chimica, cartaria, farmaceutica, conserviera e tante altre.
Altrettanto insostituibile nella generazione di potenza attraverso turbine, pompe ed alternatori come a bordo delle grandi navi e nelle grandi centrali termiche.
Nell'industria è spesso impiegato, ed è questo l'aspetto che ci interessa, per il riscaldamento.
Il vapore è ideale ovunque esista contemporaneamente la necessità di produrre, convogliare e sfruttare energia termica e pressione.
L'esempio più banale è quello di un semplice ferro da stiro con caldaia separata.

Si produce con relativa facilità e proviene dall'acqua che è fortunatamente ancora disponibile in quantità notevole e a un prezzo accettabile.
Negli impianti se ne effettua un ricircolo continuo con recupero pressochè totale con conseguenti bassi consumi.
Ha un elevato contenuto termico ponderale che significa leggerezza nella supportazione delle tubazioni e degli apparecchi utilizzatori che sono sinonimo di ottimo coefficiente di scambio, compattezza e economicità.
Quando una decina di anni fa a Roma Termini qualcuno decise di sostituire, per motivi sconosciuti, l'esistente impianto a vapore con un'altro ad acqua surriscaldata si trattò di sostituire le leggere sopensioni delle tubazioni di vapore con delle strutture utilizzanti profilati in acciao HEA 120 e 160 che richiesero elaborati calcoli e simulazioni di deformazione con il software Ansys.
Staffa a soffitto

Il vapore circola naturalmente senza bisogno di pompe o acceleratori, ha tubazioni di ritorno di sezione decisamente contenuta, consente alte temperature con pressioni anche modeste, è sicuro (a patto di rispettare alcune semplici precauzioni) e è relativamente facilmente trattabile.
Si presta facilmente alle regolazioni di temperatura o di pressione per mezzo di regolatori a due vie e soprattutto offre il vantaggio di una notevole flessibilità intesa come adattabilità dell'impianto a successive variazioni e modifiche.
Tale flessibilità è sconosciuta ad altri fluidi come l'acqua, l'acqua surriscaldata, l'olio diatermico, i gas frigorigeni ecc.
Naturalemte quanto detto vale per impianti razionalmente progettati e realizzati anche e soprattutto dal punto di vista del recupero energetico.
Sono proprio questi gli aspetti che se avrete tempo e voglia andremo ad analizzare.

Impianto di climatizzazione di un Teatro in Abruzzo

Descrizione sintetica di impianto

Assonometrico 1

Normativa di riferimento UNI 10339

L’intervento è stato commissionato dal Comune di una Cittadina della Valle di Roveto (AQ.
La struttura teatrale era già ultimata e parzialmente funzionante e utilizzata.
Era già presente un impianto di riscaldamento con caldaia a gas GPL e elementi terminali termoconvettivi di scarsa o nulla efficienza.
Un limite importante è stato rappresentato dalla richiesta da parte dell’Amministrazione di ridurre al massimo gli interventi edili.
Altro limite è stato la necessità di contenere quanto più possibile l’impegno finanziario.
La  soluzione impiantistica è quanto più aderente possibile alle richieste della Committente.
L’impianto di climatizzazione realizzato prevede l’installazione di n. 2 unità di trattamento aria con batterie ad acqua collegate a un refrigeratore d’acqua in pompa di calore con condensazione ad aria.
La rete di distribuzione aeraulica sarà realizzata con condotte in pannello sandwich alluminio/poliuretano/alluminio anticondensa spess. 20 mm – classe di reazione al fuoco 0/1.
Il dimensionamento della rete aeraulica è stato effettuato con il metodo “a perdita di carico costante” in ragione di 2 mm.c.a. (20 Pa) per ogni 10 ml di condotto.










 Sono stati particolarmente curati, sia a livello progettuale che realizzativo, gli interventi volti alla minimizzazione dei fruscii aerodinamici.
Le condotte in pannello sandwich sono state scelte per la loro minore “sonorità” rispetto alle condotte in lamiera.
La portata delle termoventilanti, dotate di ventilatori a basso numero di giri, è stata calcolata in modo da ottenere circa 8 trattamenti/h.
Il refrigeratore d’acqua sarà del tipo con condensazione ad aria, doppio circuito frigorifero e utilizzante gas frigorifero ecologico R407A e avente le caratteristiche:
Potenza termica:                110 Kw
Potenza frigo:                    96 Kw
Pot. elett. ass.max:            38.10 Kw
Il dimensionamento è stato effettuato tenendo conto delle seguenti condizioni termo igrometriche esterne:  
   
                                        32°C - 50% U.R.            

Sul circuito idraulico è prevista l’installazione, per la integrazione eventuale in regime invernale, di uno scambiatore a piastre collegato sul circuito primario alla caldaia a gas esistente.
Il sistema di termoregolazione prevede l’installazione di una valvola a tre vie miscelatrice posta sul circuito del fluido termovettore con sonda sul plenum di ripresa (temperatura media ambiente) interfacciata a un modulo logico di controllo.


Analoga valvola a tre vie miscelatrice sarà posta sul circuito primario dello scambiatore a piastre con sonda di temperatura sul circuito secondario.
Il modulo logico di controllo è comune ai due sistemi di regolazione.
Le termoventilanti, il recuperatore di calore e il refrigeratore d’acqua saranno posizionati all’esterno dell’edificio sul terrazzo sovrastante la centrale termica; la rete aeraulica si articola su un solo braccio in cui confluisce l’aria trattata dalle unità di trattamento che si ramifica successivamente in quattro bracci: destra-sinistra e piano terreno-piano primo allo scopo di ottenere la massima omogeneità delle condizioni termoigrometriche.
L’aria viene aspirata in tre punti da bocchette di ripresa a singolo filare di alette fisse.
L’impianto è tutto a vista ad esclusione dei tratti di condotta posti sotto il pavimento del palcoscenico.
La diffusione a pavimento mediante griglie pedonabili non è ottimale ma è stata l’unica possibile, tenendo sempre presente la necessità di contenere le opere edili, per evitare di interferire con il sipario e il sistema di movimentazione delle scene.
La diffusione in ambiente avviene mediante diffusori in alluminio anodizzato naturale a una via del tipo ad alette curve per le quattro gallerie e bocchette di mandata a doppio filare di alette regolabili per la sala centrale.
La portata unitaria dei diffusori e delle bocchette è di circa 450 mc/h.
Il dimensionamento delle bocchette è stato effettuato per ottenere una velocità finale non superiore ai 0.20 m/sec.
La velocità di attraversamento delle bocchette di ripresa è stata contenuta in circa 4.5 m./sec per evitare o minimizzare i fruscii aerodinamici.
Per ottemperare alle normative in materia di salubrità ambientale stabilite dalla UNI10339 è necessario un apporto di aria esterna pari a circa 4000 mc/h.
L’aria di rinnovo, prelevata direttamente all’esterno in zona non soggetta a polveri, gas di scarico o agenti inquinanti verrà preriscaldata o preraffreddata mediante recuperatore di calore con pacco di scambio in alluminio a flussi incrociati di efficienza minima del 50%.