relazione pia completa aggiornata

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UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E INFORMATICA Relazione di progetto DIMENSIONAMENTO IMPIANTI DI CONDIZIONAMENTO PER IL DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE Progettazione impiantistica per l’architettura Prof. A. Spena - a.a. 2014/2015 Corso di studi: Ingegneria e Tecniche del Costruire Studenti: Cristiana Astolfi Ilenia Leone Manuela Moriconi Valeria Padovani Veronica Patrizi Alessia Sisti

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relazione per un esame di Progettazione impiantistica per l'architettura

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  • UNIVERSIT DEGLI STUDI DI ROMA

    TOR VERGATA

    DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E INFORMATICA

    Relazione di progetto

    DIMENSIONAMENTO IMPIANTI DI

    CONDIZIONAMENTO PER IL DIPARTIMENTO DI

    INGEGNERIA CIVILE

    Progettazione impiantistica per larchitettura

    Prof. A. Spena - a.a. 2014/2015

    Corso di studi: Ingegneria e Tecniche del Costruire

    Studenti: Cristiana Astolfi

    Ilenia Leone

    Manuela Moriconi

    Valeria Padovani

    Veronica Patrizi

    Alessia Sisti

  • 1

    INDICE

    1. Introduzione 3

    2. Normativa 4

    3. Caratteristiche delledificio 5

    4. Calcolo dei carichi termici 7

    4.1 Caso invernale 8

    4.2 Caso estivo 10

    5. Dimensionamento dellimpianto 13

    5.1 Impianto uffici 14

    5.2 Impianto sale conferenza 21

    6. Allegati 26

  • 2

    INDICE DEGLI ALLEGATI

    N. Allegati Contenuto

    1 Pianta edificio

    2 Tab. 3.4- Radiazione solare attraverso

    vetro semplice

    3 Grafico andamento temperatura

    giornaliera

    4 Tab. 20- Differenze di temperature

    equivalenti

    5 Tab. 24- Correzione alle differenze di

    Temperatura equivalenti

    6 Tab. 3.14- Calore emesso dalle persone

    7 Tab. Carichi A1

    8 Tab. Carichi A2

    9 Tab. Carichi A3

    10 Tab. Carichi A4

    11 Tab. Carichi A5

    12 Tab. Carichi A6

    13 Diagramma Psicrometrico estate uffici

    14 Diagramma Psicrometrico inverno uffici

    15 Diagramma Psicrometrico estate sale

    conferenza

    16 Diagramma Psicrometrico inverno sale

    conferenza

    17 Catalogo U.T. A

    18 Catalogo Ventilconvettori

  • 3

    1. INTRODUZIONE

    La progettazione di un impianto deve garantire precise condizioni di benessere

    allinterno degli ambienti che lo caratterizzano. Il dimensionamento dellimpianto

    deve essere perci basato sulla valutazione dei carichi termici nelle condizioni pi

    gravose.

    Per carichi termici si intendono i flussi termici sensibili (corrispondenti, cio ad una

    differenza di temperatura) e latenti (dovuti ad una differenza di grado igrometrico,

    per effetto per esempio di produzione di vapore nellambiente). Limpianto deve

    fronteggiare tali carichi per assicurare determinate condizioni ambientali, stabilite da

    precise normative. Dunque, una volta fissate le condizioni di temperatura ed umidit

    relativa ottimali per lambiente ( condizioni interne di progetto), la progettazione di

    un impianto di condizionamento prosegue nella determinazione dei carichi

    termoigrometrici (ovvero scambi di energia e di vapore tra lambiente e lesterno),

    nella determinazione delle condizioni dellaria in ingresso nellambiente ( portata,

    temperatura, umidit relativa e purezza dellaria da immettere nel locale per

    mantenere in esso le condizioni di progetto), nella definizione dei processi cui deve

    essere sottoposta laria di immissione ed infine nella scelta delle apparecchiature atte

    a realizzare i processi definiti.

    Sull intero edificio incidono una moltitudine di fattori quali ad esempio: il fattore

    solare, lirraggiamento, il ponte termico, la differenza di temperatura istantanea,

    valori che influenzano in maniera sensibile nel calcolo delle potenze di calore

    scambiato e si diversificano di ambiente in ambiente.

    Il calcolo dellimpianto stato effettuato analizzando il caso estivo ed il caso

    invernale, in quanto i diversi fattori termici propri dellambiente esterno alledificio

    incidono in maniera consistente su di esso.

    Per ogni ambiente stata redatta una tabella nella quale sono state trascritte le

    informazioni tecniche relative ad entrambi i casi presi in considerazione.

  • 4

    2. NORMATIVE DI RIFERIMENTO

    La normativa UNI 10339 fornisce indicazioni in merito alla classificazione e la

    definizione dei requisiti minimi degli impianti e dei valori delle grandezze di

    riferimento durante il funzionamento degli stessi. Viene applicata agli impianti

    aeraulici destinati al benessere delle persone, installati in edifici chiusi.

    Limpianto aeraulico deve consentire di raggiungere e mantenere: le condizioni di

    qualit e movimento dellaria e le condizioni termiche ed igrometriche specifiche di

    essa, rispettando le funzioni assegnate (filtrazione, riscaldamento, raffrescamento,

    umidificazione, deumidificazione) in accordo con le prescrizioni della UNI 10339.

    Limpianto deve assicurare:

    a) Unimmissione di aria esterna pari o maggiore ai valori minimi, per ciascun

    tipo di destinazione duso, riferiti o al numero delle persone presenti, o alla

    superficie in pianta, o al volume dellambiente;

    b) Una filtrazione minima convenzionale dellaria (esterna e ricircolata) tramite

    impiego di filtri di classe appropriata, per ciascun tipo di locale;

    c) Una movimentazione dellaria (nel volume convenzionale occupato) con

    velocit comprese entro i limiti prescritti.

    I sistemi di nuova progettazione, ristrutturati o esistenti si dividono in:

    Per il solo riscaldamento;

    Misti o combinati per riscaldamento e produzione di acqua calda

    sanitaria;

    Per sola produzione di acqua calda per usi igienico- sanitari.

    La norma UNI EN 12207 valuta la classificazione della permeabilit allaria di una

    finestra, in base al volume di aria disperso, alla superficie totale del serramento e alla

    lunghezza dei giunti apribili.

    La norma UNI 10349 riporta le condizioni climatiche, compreso i valori di

    irraggiamento solare per i capoluoghi di provincia.

  • 5

    3. CARATTERISTICHE DELLEDIFICIO

    Ledificio preso in esame il dipartimento di Ingegneria Civile dellUniversit di

    Roma Tor Vergata, di cui abbiamo trattato un solo piano tipo, che possiede 16 uffici e

    2 sale conferenza [Allegato 1]. Ogni ufficio possiede unarea di 18 mq e ogni sala

    conferenza possiede unarea di 55 mq.

    Posizione geografica edificio

    Localit Roma

    Latitudine 41513924 N

    Longitudine 12285448 E

    Zona climatica D

    Gradi giorno 1415

    Classificazione sismica Sismicit bassa

    Ledificio composto da pareti opache e pareti trasparenti. Per quanto riguarda le

    pareti vetrate si sono considerati doppi vetri ordinari senza schermatura.

    I pieni sono costituiti da pareti multistrato di spessore 0.41 m.

    Le caratteristiche geometriche e fisiche delle pareti opache e trasparenti sono

    riportate nelle seguenti tabelle e disegni:

  • 6

    Composizione parete opaca

    Materiale Spessore= sop

    (m) (Kcal/mhK) C (Kcal/m2hK) (kg/m3)

    Intonaco

    esterno

    0.02 0.75 1800

    Mattoni UNI 0.25 1.7 1500

    Intercapedine

    daria 0.05 5.5 1.19

    Mattoni forati 0.08 3.65 900

    Intonaco in

    gesso

    0.01 0.45 1200

    Composizione parete trasparente

    Materiale Spessore= sv (m) v (kcal/m)

    Vetro (2) 0,004 0,85

    Intercapedine d aria 0,012 0,031

    Spessore totale (m) 0.41

    Peso totale (kg/m2) 500

    Resistenza totale (m2hK/kcal) 1.29

    Trasmittanza (kcal/mqhk) 0.80

    Spessore totale (m) 0.02

    Resistenza totale (m2hK/Kcal) 0.40

    Trasmittanza (Kcal/m2hK) 1.5

    Stot=31.02 mq

    Sv=2.34 3=7.02 mq

    Sop=24 mq

    Stot=22.44 mq

    Sv=4.68 mq

    Sop=17.76 mq

  • 7

    4. CALCOLO DEI CARICHI TERMICI

    Al fine di mantenere le condizioni di benessere allinterno delledificio necessario

    controllare i carichi termici. In inverno il calore fornito agli ambienti viene disperso

    verso lesterno mentre in estate va contrastato il flusso termico entrante nelledificio.

    I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura, positive o

    negative, vengono definiti SENSIBILI, invece i carichi LATENTI sono quei carichi

    che modificano lo stato fisico di un elemento da solido a fluido, senza modificarne la

    temperatura.

    CONTRIBUTI DI CALORE SENSIBILE:

    Radiazione solare attraverso vetri, muri;

    Trasmissione attraverso vetri, muri;

    Infiltrazione di aria esterna;

    Apporto interno allambiente dovuto a persone, luci, apparecchiature elettriche.

    CONTIBUTI DI CALORE LATENTE:

    Apporto di vapore dovuto a persone presenti in ambiente.

    La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base

    per il dimensionamento degli impianti di climatizzazione.

    Analizzeremo separatamente il caso invernale ed il caso estivo.

    Stot=9.9 mq

    Sv=2.34 mq

    Sop=7.56 mq

  • 8

    4.1 CASO INVERNALE

    In inverno la temperatura media esterna sensibilmente diversa dalla temperatura

    interna, e le sue oscillazioni intorno al valor medio sono contenute, si fa lipotesi

    cautelativa che la temperatura esterna sia costante nel corso della giornata ed assume

    il valore minimo, che per le nostre latitudini 0C.

    Lirraggiamento solare costituisce un apporto di calore allambiente che compensa, in

    parte, il carico termico. Si sceglie per questo di considerarlo nullo, in quanto la

    condizione pi gravosa.

    Limpianto dovr fornire calore in quantit pari a quello disperso per differenza di

    temperatura e per leffetto dei ponti termici.

    Pareti Trasparenti

    Vi una differenza di temperatura tra ambiente interno ed esterno, per cui ci saranno

    dispersioni termiche per trasmissione attraverso le pareti trasparenti espresse dalla

    seguente relazione:

    Qt = Hv Sv T f

    Dove:

    Trasmittanza H =1

    1

    +

    1

    +

    con he= 20 Kcal/m2hK hi=10 Kcal/m

    2hK

    T= (Ti- Te) = (20-0) C

    Fattore correttivo f che tiene conto dellesposizione delledificio in base

    allorientazione di esso.

    Pareti Opache

    Si assunta una parete opaca di colore chiaro per tutti i muri delledificio. Per

    ciascuno di essi si considerato lo scambio termico per trasmissione dovuto alla

    differenza di temperatura tra ambiente esterno ed interno descritto dalla seguente

    relazione:

    Qop = Hop Sop T f

    Dove:

    Trasmittanza H =1

    1

    +

    1

    +

    +

    1

    T= (Ti- Te) = 20C

  • 9

    Ponti termici

    La dispersione di calore dovuta ai ponti termici avviene in corrispondenza dei punti

    singolari dati da un cambio di geometria o di materiale.

    I ponti termici, da noi individuati, sono in corrispondenza degli infissi e del perimetro

    della parete opaca a contatto con la struttura portante in c.a.

    La presenza di un ponte termico viene affrontata fornendo semplicemente una

    maggiore quantit di calore allambiente. La quantit di calore dispersa dai ponti

    termici stata calcolata utilizzando un coefficiente lineico KL pari a 0,05 nel caso del

    ponte termico localizzato lungo il perimetro dellinfisso della parete vetrata ed un

    coefficiente lineico pari a 0,1 in quello che si verifica in corrispondenza della

    muratura perimetrale.

    QPT = KL L T

    Dove:

    L perimetro della finestra

    T=(Ti- Te) = 20C

    KL= 0.2 Hm sm

    Hm Trasmittanza media tra i due materiali che compongono il ponte termico.

    Sm spessore medio

    Determinazione del KL parete opaca finestra

    Hop= 0.8 sop= 0.41m

    Hv=1.5 sv= 0.02 m

    Hm= 1.15 sm= 0.215m

    KL= 0.21.150.215=0.05

    Determinazione del KL parete opaca struttura portante in c.a.

    Hop= 0.8 sop= 0.41 m

    Hcls=1

    1

    20 +

    1

    10 +

    0,3

    1,1

    = 2.36 con cls =1.1 kcal/m scls= 0.30 m

    Hm=1.58 sm= 0.35 m

    KL=0.21.580.35 = 0.1

  • 10

    Potenza termica di relazione

    Si passati poi al calcolo della potenza termica totale di relazione, che data dalla

    somma dei flussi termici dispersi dovuti alla trasmissione di calore attraverso pareti

    opache e trasparenti e quelli dovuti ai ponti termici:

    Qr = Qt+ Qop+ QPT

    Potenza termica di infiltrazione

    La potenza termica di infiltrazione stata tralasciata in quanto gli uffici risultano

    essere in sovrapressione.

    Qinf = 0

    Fabbisogno totale di calore

    Limpianto dovr quindi compensare i flussi termici dispersi dalla somma della

    potenza termica di relazione e dalla potenza termica di infiltrazione:

    QTOT = Qr + Qinf

    4.2 CASO ESTIVO

    Data la molteplicit dei fattori da considerare per la stima dei carichi ambiente, il

    calcolo del calore estivo pi complicato rispetto a quello invernale.

    Durante la stagione estiva i flussi termici sono fortemente influenzati

    dallirraggiamento, carico aggiuntivo, il cui contributo da considerare nelle varie

    ore della giornata.

    La scelta della potenzialit dellimpianto sar determinata dal valore del carico

    massimo ad una data ora. Limpianto dovr fronteggiare il calore prodotto per

    differenze di temperature, per irraggiamento e, il calore emanato dalle persone e da

    altre fonti presenti allinterno degli ambienti, come illuminazione e dispositivi

    elettrici.

    I carichi termici per irraggiamento e quelli dovuti alla differenza di temperatura sono

    stati calcolati separatamente sia per le pareti opache che per le pareti trasparenti nelle

    varie ore della giornata.

  • 11

    Pareti Trasparenti

    Carichi termici per irraggiamento

    Qirr = Sv FS fsol Irr

    Sv= 2.34 mq

    FS= n+

    con =0.8, a = 0.1

    Irr stato ricavato utilizzando Tab. 3.4 [Allegato 2] con riferimento al giorno 23

    Luglio nelle diverse ore e per lesposizione della finestra considerata.

    fsol = 1 , fattore che tiene conto della ombre portate.

    Carichi termici per differenza di temperatura

    Sono state calcolate le differenze di temperatura tra interno ed esterno nelle diverse

    ore del giorno, considerando una temperatura interna di 26 C costante e utilizzando

    il grafico degli andamenti giornalieri delle temperature esterne [Allegato 3].

    Qt = Sv Hv Tist

    Sommando i due contributi otteniamo i carichi termici totali per le pareti vetrate nelle

    varie ore del giorno.

    Pareti opache

    Nello studio delle pareti opache, il calcolo stato eseguito utilizzando la Tabella 20,

    [Allegato 4] che fornisce la differenza di temperatura equivalente in funzione dellora

    solare e del mese dellanno, ovvero luglio, con pareti di diverso peso specifico ed

    orientazione. Considerato un muro con massa di 500 Kg/ m, si hanno i valori di

    Teq per le ore 8, 10, 12, 14, 16, 18. Poich la tabella 20 riferita ad unescursione

    termica giornaliera di 11C, bisogna apportare delle correzioni alle differenze di

    temperature equivalenti, in quanto nel nostro caso si ha unescursione termica di

    15C. Facendo rifermento alla Tabella 24, [Allegato 5] si entra con un valore di

    escursione termica di 15C e con un T di 8C dato dalla differenza tra la

    temperatura esterna alle ore 15:00 (34C) e la temperatura ambiente (26C).

    Si trova cos il coefficiente di correzione pari a -2 da sottrarre ai Teq della (Tab.

    20), ricavando cos i Tsa da introdurre nella formula per il calcolo delle quantit di

    calore apportato dallesterno.

    Qop = Sop Hop Tsa

  • 12

    Calore sensibile e dissipazioni interne

    Il calore emesso dalle persone associabile al suo grado di attivit e alla temperatura

    a cui si trova lambiente che lo circonda. Per unattivit moderata come quella che

    caratterizza un lavoro in ufficio, e in una sala conferenza, si considera per ogni

    persona un calore sensibile di 55 kcal/h alla temperatura ambiente di 26C. ( Tabella

    3.14) [Allegato 6]. Si assunta la presenza di due persone allinterno di ogni ufficio,

    e di circa 24 persone nelle sale conferenza.

    Nella definizione del carico termico totale contribuiscono altre sorgenti che possono

    essere presenti in ambiente e che dissipano in esso parte dellenergia elettrica

    assorbita, ad esempio illuminazione o macchine come fotocopiatrici, computer e

    stampanti. Si assume una potenza dissipata internamente pari a 10 W/m2 per gli uffici

    e 15 W/m2 per le sale conferenza.

    Freddo portato

    Il freddo portato dovuto al fatto che la temperatura dimmissione Timm pi bassa

    rispetto a quella desiderata in ambiente Tamb; va dunque sottratto al fabbisogno totale

    di freddo in quanto contribuisce al raffrescamento dellambiente stesso e quindi aiuta

    limpianto.

    Fr= ma cp TFP

    Densit daria =1.3 Kg/m3

    Calore specifico dellaria cp=0.24 Kcal/Kg C

    T FP = (Tamb - Timm)=(26-20)C

    Portata daria immessa in ambiente ma=30 m3/h n persone; dove 30 m3/h un

    valore dato da normativa. Esso indica la quantit daria da introdurre procapite in

    ambiente per garantire le condizioni di comfort.

    Fabbisogno totale di freddo

    Il fabbisogno totale di freddo dato dalla somma delle potenze termiche entranti

    attraverso le pareti opache e trasparenti, della potenza dissipata internamente, della

    potenza termica dinfiltrazione, del calore sensibile dovuto alle persone presenti in

    ambiente a cui va sottratto il contributo del freddo portato.

    Qtot = Qirr + Qt + Qop + Qinf + Qdiss + Qsens Fr con Qinf = 0

  • 13

    I carichi termici relativi ai diversi ambienti sia per il caso invernale che per il caso

    estivo, sono riportati negli Allegati 7, 10 ,11, 12 per gli uffici, negli Allegati 8 e 9 per

    le sale conferenze.

    5. DIMENSIONAMENTO IMPIANTO

    Al fine di rispettare le condizioni termoigrometriche stabilite si scelto di adottare

    diverse tipologie dimpianto per i diversi ambienti presenti nel piano tipo.

    Negli uffici stato adottato un impianto misto, con aria primaria e ventilconvettori.

    Nelle sale conferenza previsto un impianto di sola aria.

    Per assicurare le volute condizioni di purezza dellaria e per controllare i parametri

    igrometrici, al fine di ottenere in ambiente le condizioni di umidit relativa di

    progetto, vengono utilizzate delle apposite apparecchiature di trattamento daria,

    definite tecnicamente U.T.A.

    Le unit di trattamento daria negli uffici hanno lesclusivo compito di controllare il

    carico latente, ovvero quel carico creato dalle persone presenti e che concorre

    allaumento di vapor dacqua. I carichi sensibili invece, sono controllati da appositi

    ventilconvettori.

    Nelle sale conferenza i bilanci dei carichi termici sensibili e latenti sono affidati

    interamente allunit di trattamento daria. In condizioni estive si ha bisogno di

    ricircolo poich il fabbisogno totale di freddo non viene coperto con la sola aria

    esterna.

    Schema senza ricircolo Schema con ricircolo

  • 14

    5.1 IMPIANTO UFFICI

    Caso Estivo

    Trattamento aria

    Il trattamento di aria primaria allinterno degli uffici nel caso estivo, viene effettuato

    introducendo aria esterna. Il procedimento prevede il raffreddamento di questultima

    dalle condizione esterne fino alle condizioni di saturazione; la sua deumidificazione

    fino al punto fisso ed infine un post-riscaldamento fino alla temperatura di

    mandata.

    Questa trasformazione stata graficata sul Diagramma Psicrometrico [Allegato 13].

    Fissate le condizioni termoigrometriche di progetto, individuiamo i punti 1 e 4:

    Punto 1: Te= 34C e UR = 60% , X1 =20,25 10-3

    Punto 4: Ti =26C e UR =45%, X4 = 9,5 10-3

    La trasformazione 1-2 rappresenta un raffreddamento che ci permette di ricavare il

    Punto 2, con UR del 100%.

    La trasformazione 2-3 un raffreddamento con deumidificazione. Il punto fisso,

    ovvero il Punto 3, stato calcolato dal bilancio di vapore:

    mv +m imm - m est = 0

    :

    m v=

    , =

    ;

    Il carico di vapore pro-capite, in kg/h, viene ricavato dai dati forniti nella tabella

    3.14 [Allegato 6] ponendo T=26 C in estate, con grado di attivit: impiegato di

    ufficio con attivit moderata.

    Trovo dunque in base alla stagione ed allattivit svolta:

    m v, estate=60 /

    600 /= 0.1 /

  • 15

    = X3 Con:

    X3 = titolo dellaria trattata in estate

    m a = 30 1.3

    = 39

    mest= X4 Con:

    X4 = titolo dellaria estratta dallambiente in estate

    Dallequazione di bilancio:

    m a X3 + m v m a X4=0

    X4 = 9,5 10-3

    individuato sul Diagramma Psicrometrico

    X3 = X4 - (mv/ ma) = 9.5 10-3- 0.1/39 = 6.9 10-3

    La trasformazione 3-5 un post-riscaldamento isotitolo, che termina alla temperatura

    dimmissione.

    Il punto 4 rappresenta le condizioni di comfort.

  • 16

    Caso Invernale

    Trattamento aria

    Il trattamento di aria primaria allinterno degli uffici in inverno viene effettuato

    introducendo aria esterna. Il procedimento prevede il riscaldamento di questultima,

    la successiva umidificazione e infine il post-riscaldamento fino alla temperatura di

    mandata.

    Questa trasformazione stata graficata sul Diagramma Psicrometrico [Allegato 14].

    Fissate le condizione termoigrometriche di progetto, individuiamo i punti 1 e 4:

    Punto 1: Temperatura esterna di 0C e UR del 40%, X1= 1,6x10-3

    Punto 4: Temperatura interna di 20C e UR del 55%, X4= 8x10-3

    La trasformazione 1-2 rappresenta il riscaldamento fino alle condizioni stabilite di

    18C.

    La trasformazione 2-3 rappresenta un raffreddamento con umidificazione fino ad

    incontrare il punto 3, punto fisso, che calcolato nel seguente modo:

    m v+ m imm - m est = 0

    :

    m v=

    , =

    ;

    Il carico di vapore pro-capite, in kg/h, viene ricavato dai dati forniti nella tabella

    3.14 [Allegato 6] ponendo T=26 C in estate,con grado di attivit: impiegato di

    ufficio con attivit moderata.

    Trovo dunque in base alla stagione ed allattivit svolta:

    mv, inverno =40 /

    600 /= 0.06 /

    = X3 Con:

    X3 = titolo dellaria trattata in inverno

    m a = 30 1.3

    = 39

    = X4 Con:

    X4 = titolo dellaria estratta in inverno

  • 17

    Dallequazione di bilancio:

    m a X3 + mv ma X4=0

    X4 = 9,5 10-3

    individuato sul Diagramma Psicrometrico

    X3 = X4 - (mv/ ma) = 6.28 10-3

    La trasformazione 3-5 un post-riscaldamento che termina alla temperatura di

    immissione.

    Il punto 4 rappresenta le condizioni di comfort.

  • 18

    Scelta delle UTA

    In un impianto misto, come quello degli uffici, lUnit di Trattamento Aria preleva

    aria unicamente dallesterno. Il suo compito quello di controllare gli agenti

    inquinanti e contrastare i calori latenti dissipati in ambiente. Laria esterna deve

    quindi avere un elevato grado di purezza e rispondere alle condizioni di progetto

    relativamente a temperatura e percentuale di umidit relativa.

    LUTA contiene linsieme dei componenti deputati al trattamento del fluido aria, al

    fine di operare le necessarie trasformazioni termodinamiche per una opportuna

    immissione in ambiente.

    Subito dopo lingresso, laria incontra dei filtri che trattengono gli agenti inquinanti;

    successivamente c una batteria di riscaldamento in cui il mezzo scaldante

    costituito da acqua calda ed utilizzata in inverno per il pre-riscaldamento. Vi poi

    una batteria di raffreddamento in cui il mezzo refrigerante acqua refrigerata. Questa

    batteria viene utilizzata in estate e si occupa anche di deumidificare laria. seguita

    da un umidificatore ad acqua nebulizzata, cio attraverso dei tubicini microforati si

    spruzzano delle piccole particelle di acqua sulla corrente di aria; grazie ad un

    separatore di gocce, le particelle di acqua rimaste in sospensione vengono separate

    dallaria trattata che avr aumentato la sua umidit specifica. Per raccogliere lacqua

    persa durante il processo di umidificazione e quella dovuta alla condensa della

    batteria di refrigerazione, le UTA dispongono di una vaschetta di raccolta comune. Vi

    infine una batteria di post-riscaldamento adoperata sia in estate che in inverno,

    proprio per questo nel calcolare la potenza termica necessaria si prende il valore

    massimo tra i due. Laria cos pronta per essere immessa in ambiente, spinta da un

    ventilatore che chiude la composizione dellUTA.

  • 19

    Calcolo delle batterie per il corretto funzionamento dellU.T.A. in estate

    Il raffreddamento e la deumidificazione dellaria in estate funzione della minima

    temperatura della superficie della batteria di raffreddamento.Queste batterie sono

    alimentate da un fluido freddo, proveniente da un gruppo frigorifero che opera fra le

    temperature di 7 C e 12 C (valori minimi).

    Avendo gi trovato la portata daria da trattare allinterno di ogni singolo ufficio

    occupato da due persone, e considerando che il piano composto da 16 uffici, si

    ricava:

    mtot= (39 2) 16 = 1248

    Vengono ora calcolate le quantit di calore necessarie per il funzionamento delle

    batterie:

    Qraffr= m tot (h1 - h3) = 1248

    (20,6 6,2)

    = 17971,2

    = 20,8 KW

    Qpost- risc = m tot (h5 h3) = 1248

    (9,1 6,2)

    = 3619,2

    = 4,1 KW

    Dove le h sono i valori delle entalpie, riportati dal diagramma psicrometrico, dei punti

    agli estremi delle trasformazioni di raffreddamento (1-3) e di post riscaldamento(3-5).

    Calcolo delle batterie per il corretto funzionamento dellU.T.A. in inverno

    Qpre-risc = mtot (h2 h1) = 5428.8 = 6.29 KW

    mtot = (39 2) 16 = 1248

    h1= 0.75

    h2=5.1

    Qpost- risc = mtot (h5 h3) = 8860.8 = 10.3 KW

    h5= 12.2

    h2=5.1

    Le caratteristiche richieste dallunit di trattamento daria sono:

    Potenza Frigorifera: Qf = Qraff =20.8 KW

    Potenza Termica: Qt = Q pre + max {Qpost-risc, inv ; Qpost-risc, est}

    Qt = (6.29+10.3) KW = 16.59 KW

    In base a questi dati, si scelto da catalogo lU.T.A. AERMEC TA 33 [Allegato 17],

    che ha resa frigorifera con batteria 6 ranghi tot. 26.3 KW, resa termica con batteria

    quattro ranghi tot. 20.6 KW e portata daria nominale 3300 mc/h.

  • 20

    Scelta dei Ventilconvettori

    I ventilconvettori sono costituiti da un carter metallico contenente un filtro, una

    batteria alettata rame-alluminio ed un ventilatore a pi velocit.

    Negli uffici impiegato sia in inverno che in estate, per far fronte ai carichi sensibili.

    Per il suo funzionamento necessita di una portata di acqua calda ed una di acqua

    fredda.

    La massa di acqua calda necessaria :

    Macqua,calda =

    T = 45.5 Kg/h;

    cp, acqua=1 kcal/kg C;

    T=15 C;

    La massa dacqua fredda necessaria :

    macqua,fredda =

    T = 106.6 Kg/h;

    T=5 C;

    Dovendo considerare condizioni di carico pi gravose, si preso il maggior

    fabbisogno di freddo relativo allambiente 6 ed il maggior fabbisogno di caldo

    dallambiente 5.

    Qf = 533.31 Kcal/h;

    Qc = 682.7 Kcal/h;

    In base a questi dati si scelto di installare ventilconvettori AERMEC OMNIA

    UL11, uno per ogni ufficio.

  • 21

    5.2 IMPIANTO SALE CONFERENZA

    Caso estivo

    Bisogna valutare se trattando solo aria esterna si riesce a coprire il fabbisogno totale

    di freddo.

    Trovo la portata daria esterna necessaria per garantire i requisiti di qualit:

    Gv = = 30 m3/h 24 persone = 720 m3/h

    Calcolo il carico termico estivo che ottengo impostando una Timm = 20 C:

    Qestate= cp (Ta-Timm) = 1347,8 Kcal/h

    Con: Cp=0,24 kcal/kgC

    = 1,3 kg/m3

    T = (26-20)C = 6C

    Individuo dalle tabelle dei carichi termici delle sale conferenza il maggior fabbisogno

    di freddo: Qf = 2399,9 Kcal/h che si verifica nellambiente 2.

    Poich il fabbisogno di freddo maggiore della quantit di freddo che si riesce ad

    avere trattando solo aria esterna, necessario il ricircolo.

    Qric= Qf Qestate= 1052,2 Kcal/h

    La portata di ricircolo sar:

    = Qric

    T = 562 m3/h

    Calcolo quindi la portata totale di aria da trattare:

    = + = 1282 m3/h

    Questa dovr essere raffreddata, deumidificata ed infine post riscaldata fino alla

    temperatura di mandata. La trasformazione riportata sul Diagramma Psicrometrico

    [Allegato 15]. Fissate le condizioni di progetto, individuiamo i punti 1 e 4:

    Punto 1: Te= 34C e UR = 60% , X1 =20,25 10-3

    Punto 4: Ti =26C e UR =45%, X4 = 9,5 10-3

  • 22

    Troviamo il punto di miscela M con la regola della leva:

    X1 + X4 = XM

    XM= X1 + X4

    =

    720 20,25 103 +562 9,5 103

    1282 kgv/ kg as= 15,5 10-3 kgv/ kg as

    Avendo calcolato il titolo del punto M, determiniamo la sua posizione sul Diagramma

    intercettando la retta che unisce il punto 1 e il punto 4.

    La trasformazione M-2 rappresenta un raffreddamento fino alle condizioni di

    saturazione.

    La trasformazione 2-3 un raffreddamento con deumidificazione fino al punto 3,

    punto fisso ricavato dal bilancio:

    mtot X3 + mv, estate = mtot X4

    X3= X4 - ,

    = (9,510-3 -

    0,1 /

    1666,5 / ) = 9,4 10 -3 kgv/ kg as ,

    essendo mtot= (12821,3) m3/h= 1666,5 Kg/h

    La trasformazione 3-5 rappresenta il post-riscaldamento dal punto fisso fino alla

    temperatura di introduzione imposta a 20C, per ottenere le condizioni di comfort.

    Il punto 4 rappresenta le condizioni interne desiderate.

  • 23

    Caso invernale

    Valutiamo se riusciamo a soddisfare il carico termico con la portata minima imposta

    dalla normativa:

    = 30 m3/h 24 persone = 720 m3/h

    Calcolo il carico termico invernale che ottengo impostando una Timm = 35 C:

    Qinverno= cp (Timm-Ta) = 3369,6 Kcal/h

    Con T = (35-20)C = 15C

    Individuo dalle tabelle dei carichi termici delle sale conferenza il maggior fabbisogno

    di caldo: Qc = 1639,7 Kcal/h che si riscontra nellambiente 2.

    Dunque la quantit di caldo che si riesce ad avere solo trattando aria esterna copre il

    fabbisogno termico e quindi non previsto il ricircolo.

    Il procedimento prevede il riscaldamento dellaria esterna, la successiva

    umidificazione e infine il post-riscaldamento fino alla temperatura di immissione di

    35C. Questa trasformazione stata graficata sul Diagramma Psicrometrico

    [Allegato 16]. Fissate le condizione termoigrometriche di progetto, individuiamo i

    punti 1 e 4:

    Punto 1: Te di 0C e UR del 40%, X1= 1,6x10-3

    Punto 4: Ti di 20C e UR del 55%, X4= 8x10-3

    La trasformazione 1-2 rappresenta il riscaldamento fino alle condizioni stabilite di

    18C.

    La trasformazione 2-3 rappresenta un raffreddamento con umidificazione fino ad

    incontrare il punto 3, punto fisso che stato calcolato nel seguente modo:

    mae= (7201,3) Kg/h= 936 Kg/h

    mae X3 + mv, inverno = mae X4

    X3= X4- mv/ma = 810-3 kgv/ Kgas

    La trasformazione 3-5 un post-riscaldamento che termina alla temperatura di

    immissione.

    Il punto 4 rappresenta le condizioni interne desiderate.

  • 24

    Scelta delle UTA

    Nelle sale conferenza lUTA deve trattare, oltre che laria esterna, anche laria di

    ricircolo. Laria prelevata in ambiente, infatti, deve subire lo stesso trattamento di

    quella presa allesterno.

    A differenza dellUTA descritta per gli uffici, lUTA utilizzata per le sale conferenza

    presenta una camera di miscela nella quale confluiscono, tramite ventilatori

    (estrattori) laria esterna e laria di ricircolo. Dalla camera di miscela una parte di aria

    rester nellUTA per essere trattata, mentre una parte verr espulsa allesterno.

    Troviamo di nuovo, in successione, filtri, una batteria di pre-riscaldamento, una

    batteria di refrigerazione, una sezione umidificante con relativo separatore di gocce e

    vaschetta di raccolta, una batteria di post-riscaldamento, una sezione ventilante.

  • 25

    Calcolo delle batterie per il corretto funzionamento dellU.T.A. in estate

    Qraff = mtot (hM- h3) = 1666,5 kg/h ( 16,8-8,7) kcal/ kg = 13498,65 kcal/h = 16KW

    Qpost-risc = mtot (h5-h3) = 1666,5 kg/h ( 10,5 -8,7) kcal/kg = 3000 kcal/h = 3,5 KW

    Calcolo delle batterie per il corretto funzionamento dellU.T.A. in inverno

    Qpre- risc = mae (h2- h1)= 936 kg/h 2 ( 5,1 -0,75) kcal / kg = 9 KW

    Qpost-risc = mae (h5 h3) = 936 kg/h (12,8-7,1) kcal/kg = 6 KW

    Le caratteristiche richieste dallunit di trattamento daria sono:

    Potenza Frigorifera: Qf = Qraff =16 KW

    Potenza Termica: Qt = Q pre + max {Qpost-risc, inv ; Qpost-risc, est}

    Qt = 9+6 =15 KW

    In base a questi dati, si scelto da catalogo lU.T.A. AERMEC TA 24 [Allegato 17],

    che ha resa frigorifera con batteria 6 ranghi tot. 20,6 KW, resa termica con batteria

    quattro ranghi tot. 16 KW e portata daria nominale 2400 m3/h.