IMPIANTI HVAC A SERVIZIO DI PISCINE COPERTE

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Piscine; Progettazione degli impianti di climatizzazione e trattamento dell’aria

Tra gli ambienti interni da climatizzare che offrono le maggiori sfide dal punto di vista progettuale è certamente possibile annoverare quelli delle piscine coperte. La climatizzazione di tali ambienti è di particolare interesse, nonché complessità, in virtù dei vari fattori da tenere in considerazione ed alla funzione a cui gli impianti di climatizzazione e trattamento dell’aria devono assolvere.

In tali sistemi, l’aria non ha solo il compito di controllare il valore ambientale di temperatura interna, ma bensì, come si apprenderà nel proseguo, ha anche delle caratteristiche funzionali all’interno dell’ambiente piscina. L’articolo vuole trasmettere al lettore delle nozioni aggiuntive, dettate dall’esperienza dell’autore, che vanno oltre ai dettami normativi che in ogni caso devono scrupolosamente essere rispettati.

La complessità “dell’ambiente piscina”

L’ambiente delle piscine coperte è del tutto peculiare in considerazione al fatto che al suo interno deve essere mantenuto durante il periodo invernale un elevato valore della temperatura dell’aria, uguale o superiore a quello dell’acqua della vasca che usualmente si attesta tra i 26°C ed i 29°C.

Inoltre si assiste ad un elevato tasso di produzione di vapore acqueo che si libera dallo specchio d’acqua e che contribuisce in modo significativo all’innalzamento del valore della umidità relativa interna.

Come ben noto, valori di umidità relativa superiori al 60%-70%, possono generare condizioni di discomfort, sia degli atleti che degli spettatori ed al contempo contribuire a provocare fenomeni di condensazione superficiale del vapore sulle superfici delle parti interne con particolare predilezione di tutte quelle le aree esposte verso l’ambiente esterno, o con locali confinanti non riscaldati, e quindi generalmente più fredde, (es. superfici vetrate, solai di copertura, ponti termici, ecc…).

Minore è il valore di umidità relativa e più alto sarà il valore della temperatura di rugiada dell’aria ovvero il valore di temperatura al di sotto del quale si assiste alla condensazione del vapore presente nell’aria.

La stessa formazione della condensa può generare muffe sugli elementi edilizi che trovano un “habitat” particolarmente ideale ai fini della loro crescita, essendo l’ambiente delle piscine particolarmente umido e caldo.

Tali condense risultano anche essere corrosive in seguito alla consueta presenza di sostanze chimiche disciolte nell’acqua, a base di cloro, necessarie al trattamento disinfettante dell’acqua stessa. L’aggressività di tali condense può indurre un accelerato deterioramento dei manufatti stessi interessati da condensazione superficiale.

A completamento del quadro di complessità, le stesse predette sostanze chimiche disinfettanti disciolte in acqua evaporando in aria, tendono a minare la cosiddetta “qualità dell’aria interna” nei riguardi della salute dell’uomo in seguito alle formazioni di “cloro-ammine” le quali possono comportare nei confronti di tutti gli occupanti, problemi di tipo respiratorio, irritazioni della pelle e degli occhi.

La disamina condotta, evidenzia la molteplicità dei fattori che devono essere tenuti in considerazione e ci consente di comprendere come le piscine interne possano essere del tutto identificabili come ambienti critici ai fini della climatizzazione e controllo del trattamento dell’aria.

Parametri da controllare all’interno della piscina

In Italia, i parametri da rispettare all’interno delle piscine, e quindi quelli anche progettuali, sono definiti nella Conferenza Stato-Regioni con Accordo 16 gennaio 2003, pubblicato in Gazzetta Ufficiale 3 marzo 2003, n. 51 (Accordo tra il Ministro della salute, le regioni e le province autonome di Trento e di Bolzano sugli aspetti igienico-sanitari per la costruzione, la manutenzione e la vigilanza delle piscine a uso natatorio) e nella fattispecie all’art. 1.6 rubricato “requisiti termoigrometrici e di ventilazione”.

In tale documento si specifica che per le piscine coperte, nella sezione delle attività natatorie e di balneazione, la temperatura dell’aria dovrà risultare non inferiore alla temperatura dell’acqua in vasca (tra 24°C e 30°C). L’umidità relativa dell’aria non dovrà superare in nessun caso il valore limite del 70%. La velocità dell’aria in corrispondenza delle zone utilizzate dai frequentatori non dovrà risultare superiore a 0,10 m/s e dovrà assicurarsi un ricambio di aria esterna di almeno 20 mc/h per metro quadrato di vasca. Se sono presenti aree tribuna con spettatori, alla predetta portata di ventilazione, si dovrà integrare la portata di aria esterna richiesta in conformità alla norma UNI 10339. Nelle altre zone destinate ai frequentatori (spogliatoi, servizi igienici, pronto soccorso) il ricambio dell’aria dovrà risultare non inferiore a 4 volumi/h e la temperatura dell’aria dovrà risultare non inferiore a 20°C.

Tipologia di sistemi di deumidificazione dell’aria

È evidente come in tali ambienti sia necessario un contemporaneo trattamento di riscaldamento dell’aria e di deumidificazione. In ambito civile, tale tipo di trattamento termoigrometrico è probabilmente unico e del tutto peculiare delle piscine coperte.

Il trattamento di deumidificazione dell’aria è ottenibile mediante impiego di sistemi di deumidificazione dell’aria impieganti un ciclo frigorifero con successivo recupero di calore di condensazione per il riscaldamento dell’aria stessa oppure mediante sistemi  che basano il loro funzionamento sull’immissione invernale di aria esterna fredda, caratterizzata da un ridotto tiolo (umidità assoluta), la quale adeguatamente miscelata con l’aria di ricircolo interna e successivamente riscaldata, consente il controllo dell’u

midità interna senza l’ausilio di alcun ciclo frigorifero.

Le due soluzioni risultano sostanzialmente differenti. La scelta in merito all’adozione di una delle due tecnologie non è di immediata decisione ed è necessario effettuare delle valutazioni approfondite che coinvolgono considerazioni rilevanti in merito alla località di installazione, le portate di deumidificazione, valutazioni energetiche, adeguatezza in valore delle potenze elettriche e termiche disponibili, nonché costi di investimento e di gestione.

L’architettura del sistema aeraulico. Quali accorgimenti?

L’impianto di distribuzione aeraulica ha un ruolo fondamentale nel raggiungimento di un efficacie trattamento dell’aria. Una buona progettazione non può prescindere da valutazioni attente sulla posizione dei terminali di mandata e ripresa aria. Per ambienti di grande dimensioni sarebbe opportuno effettuare una simulazione fluidodinamica agli elementi finiti al fine di predire, in fase progettuale, quelli che sarannoi flussi di aria di mandata e ripresa dell’aria dell’impianto.

La parte a seguire, tratterà separatamente il sistema di immissione ed il sistema di ripresa dell’aria.

  • Immissione dell’aria
    Il sistema di distribuzione dell’aria e di diffusione deve essere progettato in modo da garantire valori della velocità dell’aria in prossimità  dell’area occupata mai superiore a 0,1 m/s.È buona prassi che l’aria trattata, calda e deumidificata, sia immessa in corrispondenza delle superficie interne esposte verso l’esterno (vetri, solai interni, ecc.). L’effetto che ne consegue è duplice, in quanto: a) l’aria calda tende a riscaldare la superficie dei manufatti innalzandola rispetto al valore di rugiada, b) l’aria secca lambisce tali superfici, più fredde, ove altrimenti, se si verificasse il contatto con l’aria umida, si assisterebbe ad una potenziale condensazione del vapore.È assolutamente sconsigliabile prevedere principalmente l’immissione di aria sopra la vasca ed questa unicamente diretta la stessa. In tale modo si aumenterebbe il moto turbolento dell’aria enfatizzando l’intensità di evaporazione dell’acqua e quindi paradossalmente alimentando quel fenomeno a cui gli impianti di trattamento dell’aria sono incaricati di compensare con la loro azione.Tuttavia, a discapito di una trascurabile maggiore produzione di vapore in ambiente, una parte dell’aria trattata contenente aria esterna di rinnovo, è corretto che venga immessa ed indirizzata sopra lo specchio d’acqua al fine di svolgere sia una azione meccanica di “allontamento” delle atmosfere clorate che tendono, avendo queste un peso specifico inferiore a quello dell’aria, a stratificarsi sullo specchio della vasca.È proprio in corrispondenza dallo specchio della vasca, e quindi ove si concentrano tali sostanze, che si assiste alla respirazione del nuotatore. Inoltre in tale modo si apporta un quantitativo di aria esterna direttamente nelle zone dove è svolto l’attività fisica.Generalmente tale valore di portata dovrebbe essere pari a circa una frazione del 10-20% di tutta la portata di aria immessa all’interno della piscina.
  • Ripresa dell’aria
    La posizione della ripresa dell’aria ha un ruolo fondamentale al fine di garantire un efficace funzionamento del sistema di trattamento dell’aria.  Generalmente le griglie di ripresa non devono essere mai in prossimità delle bocchette di mandata, al fine di evitare fenomeni di corto-circuitazione aeraulica, tra aria immessa ed aria ripresa. Questo è un principio comune in tutti gli impianti aeraulici e quindi non solo in quelli a servizio delle piscine.Nel caso dei frequenti sistemi di immissione dell’aria dall’alto, sarebbe opportuno prevedere le sezioni di ripresa in corrispondenza della quota pavimento al fine di generare un effetto “pistone” per l’intero ambiente ed al contempo aspirare gli innquinanti, che come già anticipato, tendono a concentrarsi nella parte bassa dell’ambiente.Tale architettura ha anche la funzione di consentire la de-stratificazione dell’aria calda verso il solaio interno specialmente in caso di piscine ad elevata altezza interna.È in ogni caso sempre opportuno prevedere delle griglie di ripresa dell’aria nella parte superiore della piscina al fine di evitare la formazione di zone di stagnazione dell’aria. Inoltre tali elementi hanno anche la funzione di captare i flussi di aria calda e umida che tendono a stratificare verso la quota del solaio interno.Nel caso di tribune spettatori, è opportuno posizionare alcune griglie di ripresa proprio in tali zone in modo da allontanare dalla piscina, direttamente da ove si genera, il carico di vapore metabolico delle persone. In tali aree (tribune) è sconsigliabile prevedere delle sezioni di mandata dell’aria, specialmente se l’impianto è del tipo a tutta aria e “non a zone”. Difatti considerati gli elevati valori di temperatura interna di progetto, immettere in tali aree un ulteriore contributo di aria calda, indurrebbe ulteriormente a generare una condizione di sensazione di eccessivo caldo da parte degli occupanti già abbigliati appropriamene alla stagione invernale.Inoltre una combinazione di griglie di ripresa dell’aria, in posizioni bassa ed alta rispetto al volume interno della piscina, consente di prevenire la stratificazione dell’aria ed eventuali stagnazioni dell’aria a quote superiori.

Livelli di sovrapressione

Al fine di evitare che l’aria presente nelle piscine coperte possa defluire verso altri ambienti, differenti dalla stessa piscina (es. spogliatoi, zone ricreative, palestre, uffici, ecc..) è necessario che l’ambiente piscina sia mantenuto ad un valore di depressione rispetto agli ambienti circostanti.

Lo stato depressione eviterà che l’aria della piscina possa migrare verso altri ambienti per semplice infiltrazione o in caso di apertura delle porte di accesso. Un adeguato livello di depressione da garantire è di circa 5 Pa.

Gli spogliatoi devono essere in pressione positiva rispetto all’ambiente piscina ma a sua volta in depressione negativa rispetto gli altri locali (uffici, reception, ecc).

La depressione degli ambienti può essere ottenuta mediante uno squilibrio tra la portata di aria immessa e quella estratta, nella fattispecie immettendo una quantità di aria esterna minore rispetto a quella di aria estratta ed espulsa in ambiente esterno.

Importanza dell’involucro edilizio

Migliori saranno le prestazioni dell’involucro edilizio in termini di isolamento termico e minori saranno le probabilità che possano verificarsi fenomeni di condensazione superficiale. Questo è dovuto sostanzialmente al fatto che in tale modo si stabilizzeranno temperature interne superficiali superiori rispetto al caso  di presenza di elementi edilizi con scarse prestazioni di isolamento termico.

Conclusioni

Possiamo pertanto sintetizzare che nell’ambiente piscine, il fattore di controllo della temperatura è di rilievo ma non è né l’unico e né il più importante da garantire. Considerevoli accorgimenti devono essere adoperati, oltre per i sistemi di deumidificazione dell’aria, anche nei confronti dello studio dei flussi di aria immessa e ripresa dall’impianto.

Dal punto di vista di qualità dell’aria interna, le piscine devono essere oggetto di valutazioni dedicate, al fine di allontanare tutti gli inquinanti che si generano in seguito al trattamento chimico dell’acqua, specialmente in prossimità delle superfici delle vasche. Il ruolo della ventilazione è fondamentale in tali ambienti e non deve essere mai trascurato, sia esse piscine ad uso privato che pubblico.

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Ing. Gaetano Trovato

Ing. Gaetano Trovato

Progettista e Consulente per importanti società ed enti nel settore HVAC e dell’energia, sia in ambito civile terziario che industriale ed è titolare e fondatore di STT ENGINEERING. E’ autore di numerosi articoli scientifici su riviste internazionali e nazionali nel settore HVAC, della cogenerazione e dell’efficienza energetica. Si occupa di simulazioni CFD principalmente nel settore impiantistivo e dello scambio termico e del controllo della contaminazione ambientale (cleanroom). EGE (esperto gestione energia) certificato  UNI CEI 11339 settore civile ed industriale. Perito e Consulente Tecnico di Ufficio Tribunale di Milano (isc. Settore Termotecnica ed Energia). Membro AICARR (Associazione Italiana Condizionamento dell’aria, ASCCA (Associazione Contaminazione e Controllo dell’aria), ASHRAE member (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) . Partecipa regolarmente come relatore a conferenze e convegni nel settore HVAC e dell’energia. E’ docente in corsi di progettazione termotecnica, sicurezza impianti, efficienza energetica e prevenzione legionella.
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