Centro di Formazione Professionale Einaudi, Bolzano 2004 - giorni nostri
Lavori di ampliamento del centro di formazione professionale "L. Einaudi" in via S. Gertrude a Bolzano - impianti termoidraulici
Committente:
Provincia Autonoma di Bolzano
Progetto e direzione lavori:
Studio tecnico Carlini
Responsabile di commessa per Gaetano Paolin SpA:
Per. Ind. Ceola Severino
Visto da Vicino: Centro di Formazione Professionale Einaudi Bolzano
Sommario:
- Caratteristiche tecniche e costruttive
- Centrale Termica
- Centrale di cogenerazione
- Impianto solare
- Impianto di refrigerazione
- Impianto di climatizzazione
- Riscaldamento dei locali
- Impianto elettrico e regolazioni
Caratteristiche tecniche e costruttive
Il concetto energetico si basa sulla riduzione del fabbisogno primario attraverso la realizzazione di un involucro edilizio, per la parte di nuova costruzione, con strutture opache
e trasparenti a bassa trasmittanza termica, conformi alla Deliberazione della G.P. 02/02/1998 Nr.336 mentre le soluzioni impiantistiche adottate, elaborate in accordo con la suddetta deliberazione, hanno comportato:
- il ricorso alla tecnologia a condensazione per ottenere rendimenti maggiori nella produzione di energia termica;
- l’installazione di un impianto solare a grande superficie sia per l’integrazione ai sistemi di riscaldamento a bassa temperatura in regime invernale sia soprattutto, attraverso l’alimentazione di un refrigeratore ad assorbimento, per la produzione di acqua refrigerata a servizio dell’impianto di condizionamento/climatizzazione (solar cooling);
- l’installazione di gruppi frigoriferi raffreddati ad acqua di torre per massimizzare i rendimenti di produzione (COP);
- l’installazione di un impianto di cogenerazione per la produzione combinata di energia elettrica e termica;
- l’installazione di impianti di climatizzazione con gruppi di trattamento dell’aria dotati di recuperatori di calore ad altissima efficienza (fino al 90%);
- l’installazione di un impianto di regolazione centralizzato DDC per il comando e controllo oltre alla possibilità di supervisione centralizzata di tutti gli impianti tecnici installati.
Centrale Termica
La centrale termica esistente, ubicata al piano interrato dell’edificio e accessibile direttamente dall’esterno, è stata soggetta a profonda ristrutturazione. Sono stati infatti previsti tre nuovi generatori di calore del tipo a condensazione, alimentati a gas metano, con regolazione in sequenza e potenzialità termica nominale complessiva pari a 2700 kW.
Tutti i generatori saranno dotati di bruciatori modulanti a gas metano e di camini in acciaio inox AISI 316L a doppia parete.
I collettori di mandata e ritorno sono stati ridimensionati
per adeguarli alle nuove esigenze, prevedendo al contempo la suddivisione del collettore di ritorno in due circuiti distinti (alta e bassa temperatura) per favorire il fenomeno della condensazione e ottenere di conseguenza rendimenti energetici superiori.
I generatori e il cogeneratore sono allacciati ad un sistema composto da due polmoni idraulici: uno primario ad alta temperatura ed uno secondario con acqua miscelata.
Dal primo polmone e’ stato alimentato l’assorbitore mentre dal secondo tutti i circuiti di riscaldamento tramite il collettore di ritorno ad alta temperatura, mentre il collettore a bassa temperatura e’ stato allacciato direttamente agli attacchi predisposti sui generatori.
Centrale di cogenerazione
In un’apposita centrale è stato installato un cogeneratore
alimentato anch’esso a gas metano con una potenza elettrica di 192 kW e una potenza termica di recupero pari a ca. 250 kW.
L’energia elettrica prodotta viene auto-consumata dal complesso scolastico, ma può, nelle ore in cui dovesse risultare esuberante, anche venire venduta in rete. L’energia termica invece confluisce al sistema di riscaldamento invernale e, in regime estivo, integra l’energia dell’impianto solare per alimentare il refrigeratore ad assorbimento.
Impianto solare
L’impianto solare, dotato complessivamente di 540 collettori tubolari sotto vuoto con una superficie captante di 1,05 m²/cad., è stato dimensionato principalmente per consentire l’alimentazione termica del refrigeratore ad assorbimento, del tipo a bromuro di litio, nel semestre estivo, mentre l’energia solare captata nelle stagioni intermedie viene convogliata, a seconda del livello di temperatura raggiunto, ai polmoni idraulici del circuito di riscaldamento. E’ utilizzata natuaralmente anche per la produzione di acqua calda sanitaria attraverso due accumulatori da 4000 litri.
I collettori solari sono suddivisi in tre zone corrispondenti ai tre corpi principali e collegati idraulicamente con il sistema Tichelmann.
Nei mesi estivi invece l’impianto solare funziona a livelli di temperatura interno a 90°C per alimentare soprattutto un refrigeratore ad assorbimento. Nel caso in cui l’energia solare captata dovesse risultare insufficiente, il calore necessario all’assorbitore verrà fornito dal cogeneratore e/o dalle caldaie.
Impianto di refrigerazione
La copertura della potenzialità frigorifera necessaria per l’intero complesso pari a circa 1.000 kW, tenuto conto anche del fabbisogno per il nuovo blocco officine, è garantita da tre macchine:
due refrigeratori del tipo convenzionale a compressore ed un refrigeratore ad assorbimento del tipo a bromuro di litio. Il refrigeratore ad assorbimento ha una potenzialità frigorifera di 300 kW e una potenzialità termica nominale di circa 500 kW.
L’energia termica e’ fornita quasi interamente dall’impianto solare e dal sistema di recupero di calore del gruppo di cogenerazione e solo in caso di scarso irraggiamento solare, dai generatori.
I due refrigeratori con compressori a vite
funzionano con gas refrigerante R 134a ed hanno una potenza frigorifera di 340 kW cad.
Tutti i refrigeratori sono collegati ad una torre evaporativa installata sopra la terrazza di copertura del corpo scuola, isolata acusticamente, in grado di garantire una temperatura di mandata di 27°C con una temperatura esterna di 32°C.
Le temperature del circuito di refrigerazione sono fissate in 8/13°C. Un sistema di accumulo garantisce un funzionamento prolungato dei refrigeratori ed evita avviamenti troppo frequenti.
Impianto di climatizzazione
Tutte le aule e gli uffici del terzo e quarto piano sono stati climatizzati. E’ stato previsto sia un impianto di ventilazione con numero di ricambi d’aria liberamente impostabile fino ad un massimo di 4 volumi/ora (50 mc/h per persona) che un impianto di condizionamento con unità di trattamento locali per abbattere il carico termico di ogni singolo ambiente.
Due sottostazioni di ventilazione, con tre centrali di trattamento dell’aria per le aule e gli uffici del terzo e quarto piano sono ubicate al piano copertura.
Gli uffici del primo piano sono dotati unicamente di unità locali di trattamento in quanto non è stato possibile prevedere un impianto ad aria primaria per questo piano intermedio soggetto ad un intervento estremamente limitato.
La nuova sala auditorium, suddivisibile in due salette tramite una parete rimovibile, è servita da centrale di trattamento distinta. Questa soluzione si è resa necessaria per esigenze di spazio e consente inoltre una maggiore flessibilità nell’utilizzo.
Le unità di condizionamento locali delle aule ed uffici sono caratterizzate da livelli sonori molto bassi e consentono di ottenere una regolazione autonoma in ogni singolo locale secondo l’effettivo carico frigorifero richiesto. L’aria viene immessa e ripresa attraverso diffusori.
La portata dell’aria complessivamente trattata e’ pari a 40.000 mc/h di tutta aria esterna. Le centrali di trattamento dell’aria adottate consentono, in base ad un sistema particolare costituito da due scambiatori di calore rigenerativi azionati alternativamente, un recupero del calore sensibile superiore al 90% e al 70% per il calore latente.
Tutti i ventilatori sono dotati di inverter che consentono di impostare liberamente il numero di ricambi d’aria per ogni zona servita dalle macchine, differenziandolo anche tra regime estivo ed invernale.
Le centrali di trattamento aria sono composte da due scambiatori-accumulatori di calore, dotati di elevata massa di assorbimento e scambio termico, attraversati alternativamente dall’aria di ingresso ed uscita della macchina. Questi accumulatori-scambiatori hanno la particolare capacità di assorbire rapidamente il calore da una corrente d’aria calda e di cederlo altrettanto rapidamente ad una successiva corrente d’aria fredda.
Un sistema di serrande è installato alle estremità degli accumulatori. Le serrande interne sono servocomandate, quelle esterne lavorano a funzionamento dinamico.
I due ventilatori forniscono contemporaneamente agli accumulatori aria calda dall’ambiente ed aria fredda dall’esterno. Con intervalli di ca. 1 minuto, tramite l’intervento delle serrande, viene invertito il flusso d’aria sugli scambiatori. Le serrande esterne dinamiche assicurano il flusso unidirezionale dell’aria. Attraverso il continuo ed elevato scambio termico degli accumulatori il calore sottratto all’aria di ripresa viene quasi completamente restituito all’aria fredda di ingresso. In questo modo viene recuperata anche una notevole parte dell’umidità dell’aria.
Grazie a questo elevato scambio termico, superiore al 90%, spesso non si rende più necessario riscaldare l’aria di mandata. Durante la stagione intermedia diminuisce gradualmente il recupero di calore scambiato fino ad un funzionamento in totale free-cooler.
In estate, quando la temperatura dell’aria ambiente espulsa è inferiore alla temperatura dell’aria esterna, le macchine sono in grado, grazie alla loro alta capacità di scambio termico di recuperare il freddo e cederlo all’aria calda di ingresso raffreddandola.
Riscaldamento dei locali
Tutti i nuovi sistemi di riscaldamento lavorano in regime di bassa temperatura essendo realizzati con pannelli a pavimento; in questo modo può essere utilizzata come fonte termica, soprattutto nelle stagioni intermedie, anche l’energia solare.
Impianto elettrico e regolazioni
Tutte le apparecchiature installate sono alimentate da quadri elettrici dedicatii, realizzati nell’officina interna della Gaetano Paolin S.p.A., e la regolazione delle temperature avviene tramite un sistema centralizzato DDC
di regolazione e controllo, attraverso il quale è possibile impostare e controllare, a seconda delle differenti esigenze, le diverse condizioni di funzionamento ed esercizio degli impianti.
Tutte le centrali di produzione sono regolate in funzione delle temperature esterne e della potenzialità termica effettivamente necessaria.
I singoli circuiti di riscaldamento sono dotati di centralina di regolazione climatica che agisce sulle valvole miscelatrici attraverso i relativi servomotori. È possibile una gestione dei regimi ridotti, dei regimi notturni, dei tempi di funzionamento differenti per ogni singolo circuito.
Le temperature dell’aria di mandata e l’umidità relativa sono impostate centralmente in funzione dei valori misurati nei locali.
I tempi di funzionamento degli impianti di riscaldamento e condizionamento sono gestiti centralmente per consentire l’utilizzo ottimale delle risorse energetiche.
