TAeD - Impianti di Climatizzazione - Lezione del 30 aprile 2013
TAeD - Impianti di Climatizzazione - Lezione del 30 aprile 2013
TAeD - Impianti di Climatizzazione - Lezione del 30 aprile 2013
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IMPIANTIDI<br />
CLIMATIZZAZIONE<br />
FACOLTÀ DI ARCHITETTURA<br />
FISICA TECNICA E IMPIANTI<br />
A.A. 2012/<strong>2013</strong><br />
ing. Massimiliano Pancani
MASSIMILIANO PANCANI<br />
Ingegnere Energetico e Nucleare<br />
m.pancani@gmail.com<br />
…ogni tanto<br />
ing. Massimiliano Pancani
Dopo il corso saprete tutto<br />
sulla climatizzazione<br />
ing. Massimiliano Pancani
Pero’...<br />
ing. Massimiliano Pancani
INDICE<br />
DELLE<br />
DISPENSE<br />
ing. Massimiliano Pancani
I fondamentali<br />
1<br />
INDICE<br />
• Unità <strong>di</strong> misura<br />
• Temperatura<br />
• Umi<strong>di</strong>tà<br />
• Pressione<br />
• Energia<br />
• Potenza<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistemi energetici<br />
2<br />
INDICE<br />
• Sistemi energetici<br />
• <strong>Impianti</strong> tecnici<br />
• <strong>Impianti</strong> meccanici<br />
ing. Massimiliano Pancani
<strong>Impianti</strong> <strong>di</strong><br />
3<br />
riscaldamento<br />
INDICE<br />
• Componenti per la produzione<br />
• Componenti per la <strong>di</strong>stribuzione<br />
• Componenti per l’emissione<br />
ing. Massimiliano Pancani
<strong>Impianti</strong> <strong>di</strong><br />
4<br />
ventilazione<br />
INDICE<br />
• Macchine per il trattamento aria<br />
• Componenti per la <strong>di</strong>stribuzione<br />
• Componenti per la <strong>di</strong>ffusione<br />
ing. Massimiliano Pancani
Le fasi progettuali<br />
5<br />
INDICE<br />
• Specifiche <strong>di</strong> progetto<br />
• Calcolo dei carichi termici<br />
• Schematizzazione impiantistica<br />
• Dimensionamento<br />
• Disegno esecutivo<br />
• Stesura <strong>del</strong> computo metrico<br />
ing. Massimiliano Pancani
Ogni tanto troverai…<br />
(suggerimento)<br />
(attenzione)<br />
ing. Massimiliano Pancani
I fondamentali<br />
ing. Massimiliano Pancani
I fondamentali<br />
1<br />
INDICE<br />
• Unità <strong>di</strong> misura<br />
• Temperatura<br />
• Umi<strong>di</strong>tà<br />
• Pressione<br />
• Energia<br />
• Potenza<br />
ing. Massimiliano Pancani
1.1<br />
Grandezze <strong>di</strong> misura nel<br />
Sistema Internazionale<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistema Internazionale<br />
(grandezze fondamentali)<br />
Grandezza Nome Simbolo<br />
Lunghezza metro m<br />
Massa chilogrammo kg<br />
Tempo secondo s<br />
Intensità <strong>di</strong> corrente<br />
elettrica<br />
ampere<br />
Temperatura kelvin K<br />
Intensità luminosa can<strong>del</strong>a cd<br />
Quantità <strong>di</strong> sostanza mole mol<br />
A<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistema Internazionale<br />
(grandezze derivate per la termotecnica)<br />
Grandezza Nome Simbolo<br />
Frequenza hertz Hz<br />
Forza newton N<br />
Pressione, Tensione pascal Pa<br />
Lavoro, Energia,<br />
Quantità <strong>di</strong> calore<br />
joule<br />
Potenza watt W<br />
J<br />
ing. Massimiliano Pancani
Multipli & Sottomultipli<br />
10 6 mega M milione 1.000.000<br />
10 3 kilo k mille 1.000<br />
10 2 hecto h cento 100<br />
10 1 deca da <strong>di</strong>eci 10<br />
10 0 uno 1<br />
10 −1 deci d decimo 0,1<br />
10 −2 centi c centesimo 0,01<br />
10 −3 milli m millesimo 0,001<br />
10 −6 micro µ milionesimo 0,000 001<br />
ing. Massimiliano Pancani
1.2<br />
Temperatura<br />
ing. Massimiliano Pancani
Diagramma psicrometrico<br />
ing. Massimiliano Pancani
Temperatura a bulbo secco e bulbo umido<br />
ing. Massimiliano Pancani
Temperatura <strong>di</strong> rugiada<br />
ing. Massimiliano Pancani
1.3<br />
Umi<strong>di</strong>tà<br />
ing. Massimiliano Pancani
Umi<strong>di</strong>tà assoluta e umi<strong>di</strong>tà relativa<br />
ing. Massimiliano Pancani
1.4<br />
Pressione<br />
ing. Massimiliano Pancani
Pressione<br />
La pressione rappresenta una forza che agisce<br />
perpen<strong>di</strong>colarmente all’unità <strong>di</strong> superficie.<br />
L’unità <strong>di</strong> misura <strong>del</strong>la pressione è il Newton su<br />
metro quadro [N/m 2 ] chiamato anche pascal [Pa].<br />
Nell’impiantistica termotecnica si assume spesso per<br />
semplicità 1 bar = 1 atm = 10 m.c.a = 100 kPa.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Evangelista Torricelli<br />
(1608-1647)<br />
ing. Massimiliano Pancani
1.5<br />
Energia termica<br />
ing. Massimiliano Pancani
Energia termica<br />
L’energia termica, o calore, è una forma <strong>di</strong><br />
energia.<br />
Nel S.I. si misura in joule [J].<br />
Nell’impiantistica termotecnica si usa anche<br />
1 kWh = 860 kcal = 3.600.000 J.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Vi presento…<br />
James<br />
Joule<br />
ing. Massimiliano Pancani
calore<br />
calore sensibile<br />
calore latente<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore sensibile<br />
Posizionamento<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore sensibile<br />
Quello associato a trasformazioni in cui<br />
l’unica grandezza che varia è la<br />
temperatura.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore sensibile<br />
(il grafico)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore sensibile<br />
(la formula)<br />
Q S = m∙c p ∙∆T<br />
• Q s è il calore sensibile [kcal nel S.T.] [kJ nel S.I.]<br />
• m è la massa <strong>del</strong>la sostanza che scambia calore sensibile [kg]<br />
• c p è il calore specifico <strong>del</strong>la sostanza stessa<br />
(vale c p = 0,24 kcal/kg a.s. K (nel S.T.) e c p = 1,02 kJ/kg a.s. K (nel S.I.)<br />
• ∆T è la variazione <strong>di</strong> temperatura [K oppure °C].<br />
ing. Massimiliano Pancani
Esempio 1<br />
Si abbia 10 kg <strong>di</strong> aria secca contenenti 100 g <strong>di</strong><br />
vapore acqueo devono essere riscaldati da<br />
15°C a 40°C.<br />
Calcolare il calore sensibile necessario e<br />
rappresentare la trasformazione sul<br />
<strong>di</strong>agramma psicrometrico.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Soluzione esempio 1<br />
(numerica)<br />
Q S = m∙c p ∙∆T<br />
(lavagna)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Soluzione esempio 1<br />
(grafica)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore latente<br />
Posizionamento<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore latente<br />
Quello associato a trasformazioni in cui<br />
la grandezza che varia è l’umi<strong>di</strong>tà<br />
mentre la temperatura resta costante.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore latente<br />
(il grafico)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore latente<br />
(la formula)<br />
Q L = m∙c v ∙∆X<br />
• Q s è il calore sensibile [kcal nel S.T.] [kJ nel S.I.]<br />
• m è la massa <strong>del</strong>la sostanza che scambia calore sensibile [kg]<br />
• c v è il calore latente <strong>di</strong> vaporizzaizone <strong>del</strong>la sostanza stessa<br />
(vale c v = 596 kcal/kg a.s. (nel S.T.) e c v = 2.490 kJ/kg a.s. (nel S.I.)<br />
• ∆X è la variazione <strong>di</strong> umi<strong>di</strong>tà specifica [g acqua/kg aria secca]<br />
ing. Massimiliano Pancani
Esempio 2<br />
Si abbia 10 kg <strong>di</strong> aria secca contenenti 100 g <strong>di</strong><br />
vapore acqueo devono essere riscaldati da<br />
15°C a 40°C.<br />
Calcolare il calore latente necessario e<br />
rappresentare la trasformazione sul<br />
<strong>di</strong>agramma psicrometrico.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Soluzione esempio 2<br />
(numerica)<br />
Q L = m∙c v ∙∆X<br />
(lavagna)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Soluzione esempio 2<br />
(grafica)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Entalpia<br />
Posizionamento<br />
ing. Massimiliano Pancani
Entalpia<br />
Rappresenta il contenuto totale <strong>di</strong> energia <strong>di</strong><br />
un fluido<br />
h è l’entalpia specifica e si misura in kJ/kg.<br />
H è l’entalpia totale e si misura in kJ.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Entalpia<br />
(il grafico)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Entalpia<br />
(il grafico)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Entalpia<br />
(la formula)<br />
Q = m∙∆h<br />
• Q è il calore trasferito [kcal nel S.T.] [kJ nel S.I.]<br />
• m è la massa <strong>del</strong>la sostanza che scambia calore sensibile [kg]<br />
• ∆h è la variazione <strong>di</strong> entalpia [kcal/kg nel S.T] [kJ/kg nel S.I.]<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore totale<br />
Posizionamento<br />
ing. Massimiliano Pancani
Calore totale<br />
(il grafico)<br />
ing. Massimiliano Pancani
1.6<br />
Potenza termica<br />
ing. Massimiliano Pancani
Potenza<br />
È il rapporto tra un lavoro, o uno scambio <strong>di</strong> energia,<br />
e il tempo in cui questo è avvenuto.<br />
In termotecnica rappresenta il rapporto tra la<br />
quantità <strong>di</strong> calore scambiato e il tempo in cui è<br />
avvenuto tale scambio<br />
L’unità <strong>di</strong> misura <strong>del</strong>la potenza,<br />
nel Sistema Internazionale, è il watt [W].<br />
ing. Massimiliano Pancani
Vi presento…<br />
James<br />
Watt<br />
ing. Massimiliano Pancani
Potenza<br />
(la formula)<br />
P = G∙∆h<br />
• P è la potenza scambiata [W nel S.I.]<br />
• G è la portata in massa <strong>del</strong>la sostanza che scambia calore [kg/s]<br />
• ∆h è la variazione <strong>di</strong> entalpia [kcal/kg nel S.T] [kJ/kg nel S.I.]<br />
ing. Massimiliano Pancani
Esempio 3<br />
Calcolare la potenza termica sensibile da<br />
fornire a 3.000 m³/h per portare le sue<br />
con<strong>di</strong>zioni da A a B in riferimento<br />
all’esempio 1.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Soluzione esempio 3<br />
(numerica)<br />
P s = G∙c p ∙∆T<br />
(lavagna)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Suggerimento<br />
La potenza<br />
è un costo <strong>di</strong> impianto<br />
l’energia<br />
è un costo <strong>di</strong> gestione<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistemi energetici,<br />
impianti tecnici e meccanici<br />
ing. Massimiliano Pancani
2.1<br />
<strong>Impianti</strong> meccanici<br />
ing. Massimiliano Pancani
Riscaldamento<br />
<strong>Impianti</strong> <strong>di</strong><br />
climatizzazione<br />
Con<strong>di</strong>zionamento<br />
<strong>Impianti</strong><br />
meccanici<br />
<strong>Impianti</strong><br />
sanitari<br />
impianti<br />
antincen<strong>di</strong>o<br />
Ricambio aria<br />
Adduzione idrica<br />
Smaltimento<br />
acque reflue<br />
ing. Massimiliano Pancani
2.2<br />
<strong>Impianti</strong> tecnici<br />
ing. Massimiliano Pancani
<strong>Impianti</strong> meccanici<br />
<strong>Impianti</strong> elettrici<br />
<strong>Impianti</strong><br />
tecnici<br />
<strong>Impianti</strong> <strong>di</strong> sicurezza<br />
<strong>Impianti</strong> ascensori<br />
ecc…<br />
ing. Massimiliano Pancani
2.3<br />
Sistemi energetici<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistema energetico<br />
Un sistema energetico è un sistema che<br />
utilizza <strong>del</strong>le risorse energetiche per<br />
produrre un effetto utile.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistema energetico<br />
(ideale)<br />
Risorse<br />
energetiche<br />
Flusso<br />
energetico<br />
Usi finali<br />
Effetto utile<br />
ing. Massimiliano Pancani
Quanti effetti utili ci sono<br />
ing. Massimiliano Pancani
EffettoUTILE<br />
Meccanico<br />
Termico<br />
Luminoso<br />
Elettronico/Elettrico<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistema energetico<br />
(reale)<br />
Interazione con l’ambiente<br />
Risorse<br />
energetiche<br />
Flusso<br />
energetico<br />
Usi finali<br />
Effetto utile<br />
Rifiuti<br />
ing. Massimiliano Pancani
Questo è un sistema energetico<br />
ing. Massimiliano Pancani
Questo è un sistema energetico<br />
ing. Massimiliano Pancani
Questo è un sistema energetico<br />
ing. Massimiliano Pancani
Risorse energetiche<br />
primarie<br />
Sistemi<br />
energetici<br />
Processi <strong>di</strong><br />
conversione<br />
Processi <strong>di</strong> trasporto<br />
e stoccaggio<br />
Usi finali <strong>del</strong>l’energia<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistemi <strong>di</strong> conversione e<br />
trasformazione energetica<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistema <strong>di</strong> conversione energetica<br />
ing. Massimiliano Pancani
Mai sentito parlare <strong>di</strong><br />
exergia<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistemi <strong>di</strong> trasformazione energetica<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistemi <strong>di</strong> trasporto<br />
energetico<br />
ing. Massimiliano Pancani
Definizione:<br />
Vettore energetico<br />
Un mezzo che consente <strong>di</strong> trasportare<br />
e/o stoccare l’energia si definisce<br />
vettore energetico.<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistema <strong>di</strong> trasformazione energetica<br />
• Trasporto vettore chimico liquido<br />
• Trasporto vettore chimico solido<br />
• Trasporto vettore chimico gassoso<br />
• Trasporto vettore elettrico<br />
• Trasporto vettore termico<br />
• Trasporto vettore meccanico<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistemi <strong>di</strong><br />
stoccaggio energetico<br />
ing. Massimiliano Pancani
Sistema <strong>di</strong> stoccaggio energetico<br />
• Stoccaggio chimico liquido<br />
• Stoccaggio chimico solido<br />
• Stoccaggio chimico gassoso<br />
• Stoccaggio elettrochimico<br />
• Stoccaggio termico<br />
• Stoccaggio meccanico<br />
ing. Massimiliano Pancani
<strong>Impianti</strong> <strong>di</strong> riscaldamento<br />
e con<strong>di</strong>zionamento<br />
ing. Massimiliano Pancani
3.1<br />
Concetti introduttivi<br />
ing. Massimiliano Pancani
Li puoi pensare come composti da:<br />
produzione<br />
<strong>di</strong>stribuzione<br />
emissione<br />
ing. Massimiliano Pancani
Componenti per la<br />
produzione <strong>di</strong> calore<br />
3.2<br />
ing. Massimiliano Pancani
3.2.1<br />
Gruppi termici<br />
ing. Massimiliano Pancani
Componenti principali<br />
Bruciatore<br />
Corpo caldaia<br />
Canna fumaria<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaia<br />
(Bruciatore)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaia<br />
(Camera <strong>di</strong> combustione)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaia<br />
(corpo caldaia)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Ren<strong>di</strong>mento<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaie<br />
(classificazione)<br />
In base al<br />
combustibile<br />
Caldaie<br />
In base al materiale<br />
<strong>del</strong> corpo caldaia<br />
In base al tipo <strong>di</strong><br />
installazione<br />
Condensazione<br />
e non<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaie<br />
(non a condensazione)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Combustibili<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaie<br />
(a condensazione)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaie<br />
(a condensazione)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaie<br />
(a gas e cippato)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaia<br />
(murali e a terra)<br />
ing. Massimiliano Pancani
Centrali termiche<br />
Definizione<br />
ing. Massimiliano Pancani
ing. Massimiliano Pancani
ing. Massimiliano Pancani
Centrali termiche<br />
Posizionamento<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaie (posizionamento)<br />
ing. Massimiliano Pancani
ing. Massimiliano Pancani
ing. Massimiliano Pancani
Centrali termiche<br />
Spazi <strong>di</strong> rispetto<br />
ing. Massimiliano Pancani
Caldaie (spazi <strong>di</strong> rispetto)<br />
ing. Massimiliano Pancani
The End<br />
ing. Massimiliano Pancani
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