COME FUNZIONA UN IMPIANTO IDRICO?? TE LO SPIEGO (Parte 3 ACQUEDOTTO PRIVATO ed IMPIANTO INTERNO)

Nei precedenti due post abbiamo visto come realizzare nella parte 1 un acquedotto pubblico (su strada pubblica) nella seconda parte invece abbiamo visto la prima diramazione di un acquedotto privato, ho posto diverse immagini tra cui questa dove illustravo il progetto di un nostro intervento edilizio (la Residenza "Cristallo" di Occhieppo Inferiore) e quel reticolato rappresentano (almeno in parte) le utenze necessarie ad approvvigionare un complesso immobiliare di 18 unità immobiliari, ed è particolarmente complesso come la foto sotto mette in risalto.

1. Progettazione utenze Residenza Cristallo

Qui vi lascio una carrellata di foto che individuano le problematiche varie occorse in sede di realizzazione dei quelle utenze: Nella foto una nicchia con sportello utenza gas (sulla parte destra) affiancato da un utenza elettrica (sulla sinistra), entrambi serventi della stessa unità immobiliare. Da notare sotto il passaggio della linea telefonica in passa-cavo corrugato rosso da circa 120 Ø mm e passaggio della linea TELECOM ed ENEL (vedi foto 2,3 e 4) e sono state inserite in questo post, giusto per far capire la complessità dell'opera dovendo realizzare il nostro complesso residenziale.

2. Posizionamento delle tubazioni corrugate TELECOM ed ENEL




3. Altra vista di tubo corrugato



 

4. Vista estesa dei tubi corrugati TELECOM ed ENEL

Dalla foto 5 torniamo subito a parlare di acquedotto, quali sono i criteri da adottare per il dimensionamento delle rete di distribuzione dell'acqua.

CALCOLO DELLE RETI DI DISTRIBUZIONE.

Il dimensionamento della rete di distribuzione deve garantire che l'apparecchio posto nelle condizioni più sfavorevoli di utilizzazione sia alimentato con il prescritto valore di portata durante i periodi nei quali nella rete si verificano le punte massime di domanda.

Il dimensionamento deve essere fatto sulla base dei seguenti dati:

• portata massima contemporanea per ogni tronco e per l'intera rete (corrisponde alle condizioni di esercizio più gravose);

• massime velocità ammissibili all'interno delle tubazioni;

• pressione di esercizio necessaria.

CALCOLO DELLA PORTATA D'ACQUA MASSIMA CONTEMPORANEA

Per portata massima contemporanea si intende il valore massimo della portata contemporaneamente disponibile per tutte le utenze, o per una parte di esse, servite da una distribuzione, per tutta la durata del periodo più critico (periodo di punta).

La portata massima contemporanea si calcola considerando il numero complessivo delle utenze e per ognuna di esse:

• le caratteristiche dimensionali e funzionali;

• la portata nominale, ossia la minima portata di cui deve poter disporre con una pressione dinamica a monte non minore di 50kPa;

• la frequenza d'uso;

• la durata del tempo di uso nel periodo di punta.

Il metodo da utilizzare per il calcolo è quello detto delle unità di carico (UC). Ad ogni punto di erogazione corrisponde un determinato valore di UC. Sperimentalmente è stato definito il rapporto fra unità di carico (UC) e portate d'acqua (q) ossia in termini matematici la funzione q = f(UC) per i due tipi fondamentali di distribuzione: con vasi dotati di cassetta e con vasi dotati di rubinetto a passo rapido o flussometro.

La norma UNI 9182 riporta le curve che rappresentano graficamente tali funzioni unitamente alle tabelle che forniscono le unità di carico per punto di erogazione e alle tabelle che danno i valori delle portate in corrispondenza delle unità di carico.

Per il calcolo si procede nel modo seguente:

• si assegna per ogni punto di erogazione il valore delle UC sezione per sezione procedendo sino al punto di alimentazione. Nel caso di più apparecchi installati in uno stesso locale è necessario tenere conto della non contemporaneità di utilizzo;

• si converte il valore delle UC in portate espresse in l/s e si sommano tali portate a quelle delle eventuali utenze di tipo continuo (raffreddamenti, umidificatori di apparecchi per il condizionamento dell'aria, innaffiamenti, irrigazioni e simili)

Nella tabella sotto ecco un tabella per unità di carico per le utenze delle abitazioni private.

CALCOLO DEI DIAMETRI DA ADOTTARE PER LE TUBAZIONI.

Il diametro da assegnare ad ogni tubazione è funzione della portata massima contemporanea Q_max;attribuita alla tubazione e della velocità massima ammissibile V_max dell'acqua all'interno della tubazione stessa.

Note  Q_max e V_max  è possibile dimensionare in prima approssimazione un diametro interno delle tubazioni tramite la formula, valida se si utilizza il Sistema Internazionale di unità di misura.

D_{int =} diametro interno

Nel caso si esprimano la portata Q_max in litri al secondo, la velocità V_max in metri al secondo e il diametro in pollici, la formula diventa:

Il diametro interno così ricavato, deve essere arrotondato per eccesso alla categoria merceologica dei tubi in commercio. E' possibile in alternativa alle formule sopra indicate, utilizzare apposite tabelle riportanti le portate di tubi in acciaio in funzione del loro diametro nominale in una tubazione in funzione del diametro e delle unità di carico. Per il dimensionamento delle diramazioni interne delle cucine o dei bagni non è necessario utilizzare formule o tabelle. La buona pratica suggerisce di utilizzare tubi di diametro 1/2" per tutti gli apparecchi sanitari ad eccezione di passi rapidi o flussometri per cui si utilizzano normalmente tubi 3/4" 0 1". E' buona norma collegare gli apparecchi dotati di flussometro direttamente alla colonna sottostante.

(Fonte tabelle e spiegazione: MANUALE DEL GEOMETRA E DEL LAUREATO JUNIOR; Proctor Edizioni)

CALCOLO DELLA PRESSIONE DI ESERCIZIO

Si definisce pressione di esercizio il valore della pressione che assicura a tutte le utenze la disponibilità delle portate di progetto.

Tale valore si ottiene sommando:

• la pressione da garantire all'utenza
• la differenza di quota fra il punto di alimentazione e l'utenza;
• la perdita di pressione nelle tubazioni in corrispondenza della portata massima contemporanea.

La pressione di esercizio può essere diversa dalla pressione di alimentazione e deve essere compresa fra un valore minimo, corrispondente al più piccolo valore di pressione statica da mantenere nella distribuzione per assicurare la disponibilità delle portate massime contemporanee, ed un valore massimo, ossia il più grande valore di pressione statica accettabile a monte dell'utenza situata alla quota geometrica più bassa (tale valore non deve essere superiore a 500 kPa per non sollecitare eccessivamente le rubinetterie di erogazione ed intercettazione).

I due valori minimo e massimo coincidono quando: l'alimentazione è costituita da un sistema a pressione costante (acquedotto, serbatoi di accumulo sopraelevati, od altro); fra l'alimentazione e la distribuzione è inserito un sistema di sopraelevazione della pressione a supressori; a valle dell'alimentazione sono istallati di riduzione della pressione.

I due valori sono sempre distinti, invece, in presenza di sistemi di sopraelevazione della pressione ad autoclave o ad idro-accumulatori.

Il valore della pressione di esercizio minima si calcola tramite la formula:

P min = pressione minima

∆ H_max= differenza di quota tra la mezzeria dell'utenza situata nel punto più alto della distribuzione e la mezzeria della fonte di alimentazione;

P utente = valore della pressione più elevata da garantire alle utenze;

∆ P= valore della caduta di pressione di rete, dovuta alle perdite di carico concentrate e distribuite in corrispondenza dell'erogazione della portata massima contemporanea.

I valori minimi consigliati dalla normativa nazionale per P_{utente  sono:}

• 50 kPa per la rubinetteria comune agli apparecchi sanitari;

• 100 kPA per gli idranti non facenti capo alla rete antincendio;

• 150 kPA per i rubinetti a passo rapido e per i flussometri;

• 200 kPA per gli idranti facenti capo ad una rete antincendio.

La pressione di esercizio massima è data dalla formula:

P_max=  ∆H_min  + P_utente

P_max= La pressione massima di esercizio;

∆H_min= differenza di quota tra la mezzeria dell'utenza più vicina all'alimentazione e la mezzeria dell'alimentazione stessa; 

P_utente= La pressione massima ammissibile nei rubinetti (450 - 500 kPa).

Il valore della pressione massima di esercizio deve essere limitato per evitare di danneggiare le rubinetterie. Generalmente si misura quando l'impianto è sotto pressione diretta dell'acquedotto (subito a valle del contatore generale) o quando è installato un gruppo di sovrimpressione (subito a valle del gruppo).

La pressione massima si misura con tutti i punti di erogazione chiusi, e quindi con acqua ferma all'interno delle tubazioni.

Per quanto riguarda la perdita di carico, questa dipende dalle perdite lineari e dalle perdite concentrate, ed è calcolabile con le procedure tradizionali in funzione anche della temperatura dell'acqua  distribuita noti i valori di unità di carico, il diametro e la lunghezza di ogni tronco di tubazione, il numero ed il tipo di resistenze accidentali (curve, valvole, variazioni di sezione ecc.)

Il valore della pressione di esercizio deve risultare:

• minore di 100 kPa della pressione nominale dell'acquedotto quando la rete ne è direttamente alimentata;

• uguale al valore più basso della pressione che si determina in rete con l'acqua al livello minimo nei serbatoi di accumulo che la alimentano.

Occorre, inoltre, calcolare i valori di pressione che si determinano nei tratti terminali in condizione di minima portata, ossia di quella corrispondente ai soli tratti suddetti verificando che le velocità non superino i valori prescritti; se ciò avvenisse  sarebbe necessario aumentare i diametri in modo da rientrare nella norma.

Detto questo procediamo con il nostro impianto partendo dal pozzetto di adduzione acquedotto (foto 5 e 6) e ci addentriamo subito nei nostri impianti idrotermosanitari interni che dovranno servire le nostre abitazioni.

5. Posizionamento del Tombino dell'Acqua potabile

6. Vista estesa dell'allaccio del Tombino Acqua

QUALI SONO LE TIPOLOGIE DI IMPIANTI IDROTERMOSANITARI INTERNI?

In particolare avremo due tipologie fondamentali d'impianti idrotermosanitari interni

• Impianti a radiatori (il sistema classico e più usato)
• Pannelli o serpentine radianti (prive di radiatori) posti a pavimento, a soffitto o sulle pareti. I più comuni sono gli impianti a serpentine radianti a pavimento

Dalle foto 7, 8, 9 e 10 ecco alcuni esempi pratici di realizzazione di un'impianto a pavimento dove troviamo:

• i tubi verdi (tubi per l'impianto idrotermosanitario in multistrato ricoperti da guina isolante di colore verde)
• i tubi neri (normalissimi tubi in corrugato per l'impianto elettrico).

In un impianto a radiatori l'acqua passante nelle nostre tubazioni (verdi in questo caso) raggiunge facilmente una temperatura tra i 60° 70° gradi per cui richiede una certa potenza dell'impianto per andare in temperatura.

Nella figura 8 un particolare di collettore dell'impianto idraulico (solitamente noi li mettiamo nel bagno dietro all'apertura della porta per nascondere il voluminoso pannello di plastica ricoprente lo stesso). Il collettore si usa sia per sezionare sia l'impianto di riscaldamento (i vari radiatori) sia per sezionare l'impianto idrotermosanitario e permette ,in caso di guasto ad esempio al rubinetto di un lavandino o alla perdita o problema su un radiatore, di scollegare quel dato utilizzatore o quel radiatore SENZA spegnere e/o svuotare tutto l'impianto. Pensate per un attimo ad un condominio di 10 piani dove (a causa di un malfunzionamento ad un radiatore o ad un perdita in punto preciso dentro un appartamento) si dovrebbe per poter intervenire e sistemare il guasto o:

• Chiudere la valvola generale di adduzione dell'acqua a tutto il condominio ed eseguire il guasto

• Ipotesi più rara è quella di "gelare il tubo" con macchinario apposito (da parte dell'idraulico) per impedire lo svuotamento di tutto il condominio

Quest'ultima ipotesi richiede comunque sempre lo "svelamento" della tubazione alla fine dell'intervento per il suo uso, ecco perché è molto importante avere un'impianto dotato di questo componente.

Lo spessore e la stratigrafia della soletta per questa tipologia d'impianto:

• Piastrelle (spessore 1 cm circa)
• Collante (spessore circa 0,5 cm)
• Massetto in sabbia e cemento dove sono contenuti gli altri impianti (almeno 12 cm)
• Solaio struttura dell'immobile (solitamente un 24 cm= 20+4)
• Intonaco estradosso solaio (spessore 1,5 cm)

totale solaio per impianto a radiatori= (1+0,5+12+24+1,5) = 39cm 

7. Impianto idro-termosanitario all'interno dell'abitazione (impianto per radiatori)

8. Collettore per impianto idro-termosanitario a terra

9. Impianto idraulico a radiatori ed impianto elettrico gia posati sul solaio

10. Foto dell'impianto a idraulico a pavimento ed impianto elettrico in soggiorno

  11. Schema d'impianto con riscaldamento a pavimento (Fonte: educazionetecnica dantec.it) in giallo la serpentina dove passa il liquido radiante

Ed ecco come si presenta in realtà del cantiere questo genere di schema impiantistico, con materassino serpentina in multistrato e collettore comprensivo di manettini per il sezionamento dell'impianto (consente di disattivare la singola stanza), ed è un sistema utilizzato al posto dei classici corpi scaldanti (termosifoni) e relative valvole termostatiche. Lo schema di fig.11 è molto indicativo su come viene realizzato questo impianto partendo dall'alto:

• Piastrelle (spessore 1 cm circa)
• Collante (spessore circa 0,5 cm)
• massetto riscaldante (che trasmette il calore della serpentina alla piastrella) (almeno 10 cm) contiene la serpentina riscladante ed il suo isolante)
• Massetto in sabbia e cemento dove sono contenuti gli altri impianti (almeno 12 cm)
• Solaio struttura dell'immobile (solitamente un 24 cm= 20+4)
• Intonaco estradosso solaio (spessore 1,5 cm)

Totale solaio come da schema foto11 = (1+0,5+10+12+24+1,5)= 49 cm

Notiamo subito una differenza tra le due soluzioni di una differenza di almeno 10 cm supplementari (foto 12,13,14,15) richiesta per il passaggio delle serpentine per il pavimento radiante e che comporta un aumento non indifferente sui costi (almeno il 20% in più rispetto alla precedente soluzione) e questo è lo svantaggio principale

I Vantaggi sono principalmente invece:

• Temperatura dell'acqua nelle serpentine a circa 20°/30° quindi minore richiesta di energia rispetto alla precedente soluzione dove la temperatura nei termosifoni raggiunge i 60/70°, di conseguenza la caldaia deve stare accesa per meno tempo per scaldare l'acqua alla temperatura di esercizio

• Maggiore distribuzione della temperatura nell'ambiente in quanto una distribuzione del riscaldamento in tutta la superficie dell'immobile permette di avere una temperatura confortevole su tutta la superficie evitando quelle fastidiose differenze di temperatura che il classico impianto a termosifoni causa: caldissimo a contatto con esso e via via che ci si allontana sempre più freddo.

• Maggior risparmio energetico a parità di caldaia in quanto permette di abbassare notevolmente l'utilizzo della stessa, proprio per le temperature di esercizio nettamente più basse

• Perfetto per l'impiego con una caldaia a condensazione, permette di sfruttarla fino in fondo recuperandone il calore dai fumi, infatti le caldaie di questo tipo abbiate a questi impianti hanno dei fumi più freddi in quanto il calore viene recuperato e la differenza di temperatura trasforma il vapore in condensa.

  12. Vista dell'impianto a pavimento (passaggio tra due camere) nostra tipologia

13. Collettore di partenza dell'impianto di riscaldamento a pavimento

14. Serpentina dentro bagno

15. Serpentina per vani molto grandi

Qui di seguito posto uno schema tipico (fatto da un qualunque impiantista) che riporta oltre alla disposizione generica di un'impianto anche il passo delle serpentine e la potenza espressa generalmente in Watt atta a riscaldare un 'ambiente. E' di fondamentale importanza per il progetto del risparmio energetico di un'immobile dove l'impianto viene calibrato sulla metratura dell'immobile ma anche sul grado d'isolamento dello stesso.

  16. Schema impianto a pavimento di un'immobile (Fonte: progettobiocasa.com)