Il dimensionamento dei collettori idraulici è un aspetto fondamentale nella progettazione di impianti idraulici efficienti e sicuri. Un collettore è una parte del circuito idraulico dove il fluido viene dirottato da una o più tubazioni ad altre. A differenza delle tubazioni lineari, all'interno del collettore la turbolenza è maggiore, rendendo il calcolo del diametro più complesso.
La Norma UNI 9182 e le Reti di Distribuzione
La norma UNI 9182 è un valido supporto normativo per i progettisti delle opere non trattate nelle norme tecniche europee UNI EN 806. La norma UNI 9182:2014 indica i criteri e i parametri per:
- Il dimensionamento delle reti di distribuzione dell’acqua potabile.
- Il dimensionamento per gli impianti di produzione e ricircolo dell’acqua calda.
- La messa in esercizio degli impianti e gli impieghi dell’acqua non destinata ad uso umano e le connesse limitazioni.
Si applica in concomitanza con le norme UNI EN 806 per gli impianti di nuova costruzione, a modifiche e riparazioni di impianti già esistenti.
Il punto 10 della norma UNI 9182 si riferisce alle reti di distribuzione. Le reti sono i sistemi attraverso cui si realizzano le distribuzioni dell’acqua. I componenti principali sono: le tubazioni, gli organi di intercettazione, i dispositivi di regolazione, i gruppi di erogazione. Si possono individuare i collettori orizzontali, le colonne montanti o discendenti e le diramazioni delle utenze. In base al fluido che viene distribuito al loro interno, possiamo invece fare una distinzione tra:
- Reti di acqua fredda.
- Reti di acqua calda.
- Reti di ricircolo.
Calcolo delle Portate Massime Contemporanee
Per la determinazione delle portate massime contemporanee, necessarie per il dimensionamento delle reti di distribuzione acqua fredda e calda, si utilizza il metodo di calcolo delle Unità di Carico (UC) relativamente a utenze degli edifici adibiti ad abitazioni, raccomandato dall’Ente Nazionale Italiano di Unificazione delle Norme UNI 9182. Ovviamente, non tutti gli apparecchi verranno utilizzati contemporaneamente. Adesso dobbiamo trasformare le UC in portate.
Per poter calcolare le portate massime contemporanee bisogna utilizzare il metodo delle unità di carico. Ad ogni punto di erogazione corrisponde un valore di unità di carico. È stato definito il rapporto tra unità di carico e portate d’acqua in base alla funzione matematica: q= f (UC).
Esempi di calcolo:
- Sommando le unità di carico del bagno A, bagno B + antibagno + cucina ne deriva l'Unità di carico totali = 4 + 4 + 10 = 18 UC.
- Dalla tabella della portata massima contemporanea, 18 U.C. corrispondono ad una portata di 0,36 l/s.
- Unità di carico tot. 2,25 UC corrispondono ad una portata di 0,30 l/s.
- Unità di carico tot. 7,25 UC corrispondono ad una portata di 0,36 l/s.
- Unità di carico tot. 8,75 UC corrispondono ad una portata di 0,40 l/s.
- 3 UC corrispondono ad una portata di 0,30 l/s.
Dimensionamento Dettagliato secondo la UNI 9182
Il dimensionamento delle reti di acqua fredda e calda può essere eseguito secondo la norma UNI 806 (metodo semplificato) oppure secondo un metodo analitico dettagliato definito dalla UNI 9182. Prima di procedere al dimensionamento, bisogna conoscere alcuni dati, quali:
- La portata massima contemporanea per ogni tronco e per l’intera rete.
- La pressione utilizzabile.
- Le massime velocità ammissibili.
Grazie al software progettazione impianti idraulici puoi calcolare facilmente la portata massima contemporanea e dimensionare il diametro delle tubazioni rispettato la UNI.
Calcolo della Pressione Utilizzabile
Il calcolo della pressione utilizzabile deve essere eseguito attraverso la somma di:
- Pressione dinamica da garantire all’utenza nella condizione più sfavorevole.
- Differenza di quota tra il punto di alimentazione e l’utenza.
- Perdita di pressione nelle tubazioni in corrispondenza della portata massima contemporanea.
Il valore della pressione da utilizzare deve essere:
- Minore di 100 kPa alla pressione nominale dell’acquedotto quando la rete risulta alimentata direttamente.
- Uguale al valore più basso della pressione fornita dall’eventuale impianto di sopraelevazione.
- Uguale al valore della pressione che si determina in rete con l’acqua al livello minimo nei serbatoi di accumulo che la alimentano.
Dimensionamento Reti di Ricircolo
In presenza di un impianto per la produzione di acqua calda centralizzato sono necessarie delle tubazioni di ricircolo per evitare che l’acqua si raffreddi nelle tubazioni prima di essere erogata e per impedire fenomeni di stagnazione. Il dimensionamento delle reti di ricircolo deve essere tale da mantenere l’erogazione dell’acqua calda ad ogni punto della temperatura di progetto, consentendo l’erogazione dell’acqua calda entro 30 secondi.
La procedura A, anche detta procedura “breve” può essere adottata solo se:
- La lunghezza totale delle tubazioni di acqua calda (escluso il ricircolo) è minore di 30 metri.
- Il tratto più lungo del circuito di ricircolo è minore di 20 metri.
La procedura “B” prevede che le singole linee di ricircolo e dei tratti collettori possono essere realizzati con tubi aventi diametro interno pari ad almeno 10 mm con una pompa di ricircolo DN 15 con portata minima di 200 l/h a 10.000 Pa (100 mbar) di pressione.
Le dispersioni termiche delle tubazioni di acqua calda e il salto termico della stessa tra l’uscita dal bollitore e l’estremità opposta della rete di ricircolo sono parametri basilari per la determinazione delle portate in essere in tutti i tratti della rete di ricircolo. La differenza di temperatura può essere calcolata con la seguente formula: ΔTw= 2K.
La portata Vp della pompa di ricircolo è: Vp: lw,K · qw,K + lw,S · qw,S / ρ · c · ΔTw, dove:
- lw,K: è la lunghezza di tutte le tubazioni dell’acqua calda presenti in centrale termica.
- lw,S: è la lunghezza di tutte le tubazioni dell’acqua calda presenti in cavedio.
- ρ: è la massa volumica dell’acqua.
- c: è la capacità termica specifica dell’acqua.
Per semplificare il dimensionamento è utile considerare le tubazioni in prossimità della pompa con velocità massime ammesse comprese tra 0,5 m/s e 1 m/s, mentre si può definire una velocità massima ammissibile tra 0,2 m/s e 0,3 m/s nel caso di tratti distanti dalla pompa. Una volta definite la velocità e la portata, si applica l’equazione di continuità per ottenere il diametro interno delle tubazioni (dimensione minima interna delle tubazioni pari a 10 mm).
Quando non deve essere realizzato il ricircolo?
Il ricircolo deve essere sempre realizzato tranne in 4 casi:
- i consumi di acqua calda sono continui o con prevalenza di consumo continuo e interruzioni non maggiori di 15 min;
- nel caso di impianti autonomi per uso residenziale o similare, con produzione istantanea mediante apparecchi con potenza termica complessiva minori di 35 kW, in assenza di serbatoio di accumulo;
- nel caso di impianti autonomi per uso residenziale o similare con serbatoio di accumulo ≤ 100 l o comunque con serbatoio di accumulo dotati di sistema integrato di mantenimento ella temperatura di progetto nel serbatoio stesso;
- nel tratto di distribuzione al piano di un impianto centralizzato con ricircolo qualora il volume complessivo di contenuto di acqua calda nelle tubazioni, dal punto di distacco dalla linea in cui è attivo il ricircolo sino ad ogni punto di prelievo, non sia maggiore di 3 l (+ 10%).
Ulteriori Considerazioni
Nel nostro progetto è necessario prevedere il sistema di smaltimento delle acque meteoriche soprattutto perché in presenza di una copertura piana. Per la copertura va dimensionato il canale di gronda in base all’altezza di pioggia della nostra zona fornita dall’Annuario statistico meteorologico dell’ISTAT, in funzione della superficie da drenare e della pendenza del canale; vanno inoltre dimensionati i pluviali e i collettori orizzontali collegati alla fognatura pubblica sempre secondo l’altezza di pioggia.
Sulla colonna discendente si ha un totale di 9 US per le quali sarebbe sufficiente usare un diametro di 65 mm (Ф 65) ma ciò non è consentito per la presenza del vaso. Sulla colonna discendente si ha un totale di 12 US per le quali sarebbe sufficiente usare un diametro di 65 mm (Ф 65) ma ciò non è consentito per la presenza del vaso.
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