1. Generalità
Il fabbricato può essere suddiviso nelle seguenti zone principali:
1. Laboratorio Macchine pesanti Destro
2. Laboratorio Macchine pesanti Sinistro
3. Corpo centrale
Le tre zone presentano esigenze impiantistiche diverse, in quanto le prime due necessitano di
solo riscaldamento; mentre il corpo centrale deve essere anche refrigerato nei mesi estivi. A causa
di tali necessità si è quindi stabilito, di effettuare per le due zone impiantistiche, due impianti diversi
e distinti. La climatizzazione viene affidata ad una pompa di calore geotermica, mentre per il
riscaldamento viene utilizzata una caldaia a biomasse.
2. Composizione dell’impianto e logiche funzionali
2.1 Generalità Pompa di calore geotermica
Le zone climatizzate tramite pompa di calore geotermica, sono tutte quelle presenti nella parte
centrale dello stabile. L’intera zona viene trattata da 3 macchine distinte ed, esattamente: una per le
stanze situate alla sinistra della rampa delle scale; una per quelle sulla destra; ed una esclusivamente
per la sala conferenze. Questa scelta progettuale è stata effettuata in modo da limitare le dispersioni
di calore, dovute al lungo tragitto delle tubazioni e del relativo fluido vettore. Inoltre, si è deciso di
effettuare un impianto distinto per la sala conferenze per via del suo incostante utilizzo.
Figura 1.1. Schema funzionale Pompa di Calore Geotermica
Gli impianti possono essere riassunti in un unico schema funzionale, che consta nei seguenti
elementi essenziali:
Sonda Geotermica Verticale (SGV)
Pompa di Calore Acqua-Acqua (PC)
Accumulatore del Freddo (AF)
Impianto di Diffusione Termica (IDT)
Assemblati come da schema generale semplificato.
2.2 Funzionamento invernale Pompa di calore geotermica
Le sonde estraggono calore dal sottosuolo, che nei mesi invernali si trova ad una
temperatura superiore rispetto all’aria esterna (Temperatura di circa 10°C), e lo trasportano
alla Pompa di Calore;
La Pompa di Calore, tramite il processo di: Evaporazione, Compressione, Condensazione ed
Espansione del gas frigorigeno, forniscono all’impianto di utilizzazione, acqua ad una
temperatura compresa tra i 32°C ed i 50°C;
L’impianto di utilizzazione, composto da un classico sistema Radiante a Pavimento, utilizza
la potenza termica fornita dalla Pompa, restituendole il fluido ad una temperatura più bassa
di circa 5°C;
Il processo risulta essere continuo in quanto tutti i circuiti in esame sono chiusi.
2.3 Funzionamento estivo Pompa di calore geotermica
Nei mesi estivi il funzionamento è esattamente l’inverso rispetto al precedente:
Il calore viene estratto dall’ambiente da climatizzare tramite l’impianto Radiante a
Pavimento, che costituisce quindi la classica sorgente calda;
Il fluido viene portato in un Accumulatore per il Freddo che funziona da interfaccia con la
pompa di calore, in modo da limitare gli sbalzi termici;
La Pompa di Calore estrae potenza termica dall’Accumulatore smaltendola tramite le sonde
geotermiche.
Durante i mesi estivi al, fianco dell’impianto radiante, dovranno lavorare dei deumidificatori,
capaci di impedire il superamento del punto di rugiada e la conseguente formazione di condensa sul
pavimento, dovuta soprattutto alla presenza di individui nell’ambiente da climatizzare.
2.4 Generalità Caldaia
Le zone esclusivamente riscaldate sono i due ambienti laterali adibiti a Laboratori per macchinari
pesanti. Questi devono essere trattati con due caldaie distinte, situate ognuna nello spazio adiacente
recintato. Tale scelta è stata effettuata in modo da limitare le dispersioni di calore, dovute al lungo
tragitto dei tubazioni e del relativo fluido vettore.
I due impianti possono essere riassunti nei due elementi essenziali:
Caldaia per riscaldamento Acqua a Biomasse (CB);
Impianto di Diffusione Termica (IDT).
Assemblati come da schema generale semplificato seguente.
2.4 Funzionamento impianto a Caldaia
La Caldaia riscalda l’acqua fornendo la potenza termica necessaria;
L’impianto a pavimento sfrutta l’acqua ad un temperatura compresa tra i 35°C ed i 45°C,
riscaldando l’ambiente.
L’impianto non prevede componenti scaldanti ausiliari e la caldaia contribuisce inoltre
all’integrazione dell’impianto solare termico.
3. Descrizione scelte impiantistiche
La logica che ha permeato la scelta per la realizzazione di tale impianto, è stata puramente quella
di selezionare componenti a bassissimo impatto ambientale e quindi a forte risparmio energetico.
L’impianto radiante a pavimento offre il grande vantaggio di poter essere gestito a temperature
moderate, in quanto riscalda grazie alla grande superficie di scambio termico; ed in oltre garantisce
condizioni di benessere ambientale senza paragoni.
Il risparmio energetico di questo elemento è incrementato se abbinato ad una pompa di calore
geotermica. Questi macchinari aumentano il loro C.O.P. (Coefficiente di prestazioni), in modo
direttamente proporzionale alla diminuzione del salto termico tra la sorgente calda e quella fredda, o
viceversa. Avendo per l’elemento radiante una temperatura che si aggira intorno ai 45°C e, come
temperatura ambiente, quella del sottosuolo che è di circa 10°-12°C, si può intuire il forte risparmio
tra impianti classici, che lavorano con sbalzi termici anche di 50°C.
L’installazione delle sonde è permessa dal grande giardino retrostante lo stabile.
Il riscaldamento a pavimento dei due grandi laboratori laterali, è una soluzione a bassissimo
impatto energetico e permette, grazie alla stratificazione della temperatura, di scaldare
esclusivamente l’ambiente effettivamente vissuto. L’ambiente viene riscaldato fino ad un altezza di
2 m, lasciando inalterato il volume restante che con altri sistemi verrebbe inutilmente riscaldato.
4. Dimensionamento di massima dell’impianto
4.1 Caratterizzazione dell’utenza
Gli impianti di climatizzazione verranno dimensionati, per le zone precedentemente elencate,
secondo le seguenti tipologie e richieste termiche, ricavate tramite apposite software, tenendo in
considerazione: la zona impiantistica, le strutture dello stabile e l’utenza specifica.
Descrizione zona
Lab.Laterali
Macch. Pesanti
Fabb. Parte
Sinistra
Area
Totale
[mq]
Volume
Totale
[mc]
295
1475
306
921
Impianto Previsto
Riscaldamento con
Impianto a pavimento
Climatizzazione con
Impianto a pavimento
Richiesta Termica
[kW]
Estate
Inverno
N.P.
15+15
24
16
Fabb. Parte
Destra
373
1120
Sala Conferenze
96
289
con integrazione
deumidificatori
Climatizzazione con
Impianto a pavimento
con integrazione
deumidificatori e
ricambi d'aria
27
18
9
8
4.2 Dimensionamento Pompe di Calore e sonde geotermiche
Gli impianti dell’edificio seguiranno le ottiche progettuali fino ad adesso enunciate, secondo le
quali si prevedranno tre pompe di calore distinte per le tre zone nelle quali si è prevista la
climatizzazione. La seguente tabella esplicherà potenze, modelli e dimensionamento delle sonde
geotermiche. Per queste ultime bisogna tener presente che, la massima profondità della perforazione
deve essere di 100 m, nel caso in cui il circuito risultasse più lungo saranno necessarie più sonde
fino a coprire la lunghezza totale.
Zona Fabbricato Parte Sinistra
Modello Pompa di calore
Potenza in riscaldamento
[kW]
Assorbimento in riscaldamento
[A]
Rendimento
COP
Alt./Prof./Largh.
[mm]
Marca-Tipo sonda geotermica
Lunghezza Sonda
[m]
Zona Fabbricato Parte Destra
Modello Pompa di calore
Potenza in riscaldamento
[kW]
Assorbimento in riscaldamento
[A]
Rendimento
COP
Alt./Prof./Largh.
[mm]
Marca-Tipo sonda geotermica
Lunghezza Sonda
[m]
Zona Sala Conferenze
Modello Pompa di calore
Vaillant geoTherm Pro 22/1 P
22,6
21,0
5,4
7,5
4,2
2,8
1.150/765/890
Rehau-Raugeo 40x3,7 PE100
1.100
Vaillant geoTherm Pro 28/1 P
27,1
25,0
6,6
9,0
4,1
2,8
1.150/765/890
Rehau-Raugeo 40x3,7 PE100
1.300
Vaillant geoTherm Classic VWS 16/1 C
Potenza in riscaldamento
[kW]
Assorbimento in riscaldamento
[A]
Rendimento
COP
Alt./Prof./Largh.
[mm]
Marca-Tipo sonda geotermica
Lunghezza Sonda
[m]
10,2
9,4
2,2
3,1
4,6
3,0
1500/690/600
Rehau-Raugeo 32x2,9 PE100
500
Nelle tabelle nelle zone in cui si trovano due valori, si riferiscono: il primo a condizioni di soluzione
salina 0°C-acqua 35°C, il secondo invece soluzione salina 0°C- acqua 50°C.
5. Conto economico stima
Descrizione
Costo Totale (IVA esclusa)
[€]
Impianto radiante a
pavimento
Marca Rehau
Pannello isolante, tubazioni, isolanti
perimetrali e giunti di dilatazione
Additivo e fibre per massetto
Collettori, armadi e raccordi
Componenti a completamento
Regolazione
Deumidificatori e relativi accessori
Totale
Sonde geotermiche
Verticali
Marca Rehau
Rehau-Raugeo 32x2,9 PE100 m 500
Rehau-Raugeo 40x3,7 PE100
Pesi per Sonde Rehau-Raugeo PE100
Collettori con misuratore di portata
Raccorderia, Manometri, Rubinetti ed
Acc. Vari
Costo Trivellazioni
Totale
Pompe di calore
Vaillant
Vaillant geoTherm Classic VWS16/1 C
Vaillant geoTherm Pro 28/1 P
Vaillant geoTherm Pro 22/1 P
Accumulatori per il freddo
31.134
2.085
7.622
1.403
10.663
14.508
67.415
4.726
42.616
765
9.704
1.472
82.000
141.283
8.049
1.050
Tubi,Raccorderia, Mat. Vario
Totale
Totale impianto
3.700
