1

2

RELAZIONE TECNICA

Premessa

Il 30 dicembre 2010 il Ministero dello Sviluppo Economico ha pubblicato un avviso

per il finanziamento di progetti esemplari di produzione di energia da fonti rinnovabili

su edifici pubblici. L’avviso avvia una procedura ad evidenza pubblica per la selezione

ed il finanziamento di progetti innovativi ed esemplari riguardanti la realizzazione di

impianti di produzione di energia da fonti rinnovabili, su edifici di proprietà pubblica,

ubicati nelle Regioni Convergenza (Campania, Calabria, Puglia e Sicilia).

Possono presentare progetti, i Ministeri, le Università, le Regioni, le Province, i

Comuni e le Comunità Montane delle aree dell’obiettivo Convergenza, che siano

titolari della proprietà degli immobili in cui saranno effettuate le iniziative. Le domande

possono essere presentate dal 1° al 20 aprile 2011 e prevedono un contributo pari al

100% delle spese ammissibili.

Per partecipare all’iniziativa gli enti si dovranno dotare di un progetto esecutivo.

I progetti selezionati, mediante una procedura valutativa a graduatoria, saranno

finanziati con le risorse messe a disposizione dal Programma Operativo Interregionale

(POI) Energia 2007-2013 (linea di attività 1.3 “Interventi a sostegno della produzione di

energia da fonti rinnovabili nell’ambito dell’efficientamento energetico degli edifici e

utenze energetiche pubbliche o ad uso pubblico”).

Il POI Energia, che coinvolge diversi soggetti istituzionali (Ministero dello Sviluppo

Economico, Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare) e le

Regioni Convergenza (Calabria, Campania, Puglia e Sicilia) ha tra i suoi principali

obiettivi l’aumento della quota di energia proveniente da fonti rinnovabili e il

miglioramento dell’efficienza energetica, promuovendo allo stesso tempo le

opportunità di sviluppo locale e di nuova occupazione.

Sono finanziabili iniziative delle seguenti tipologie:

Impianti di cogenerazione e di rigenerazione ad alto rendimento alimentati da

fonti rinnovabili;

3

Impianti solari termici anche con sistema di “solar cooling”;

Pompe di calore geotermiche a bassa entalpia;

Impianti eolici operanti in regime di scambio sul posto

Il Comune di Andrano ha ritenuto interessanti gli obiettivi dell’avviso pubblico in

quanto conformi alle finalità proprie dell’Amministrazione Comunale che intende

promuovere uno sviluppo locale con attività di sostenibilità ambientale nel settore

energetico.

A tal fine la Giunta Comunale con Deliberazione N° 29 del 22-03_2011 ha inteso

partecipare al suddetto bando, al fine di dotare gli edifici di proprietà di impianti di

produzione di energia geotermica da fonti rinnovabili da realizzare, in ordine prioritario,

sui seguenti edifici:

1. Scuola dell’infanzia (materna) sita in Andrano alla via Pigafetta,

2. Scuola dell’infanzia (materna) sita in Castiglione alla via Deledda.

Conseguentemente il Responsabile del Servizio del settore Lavori Pubblici e

Manutenzione, Geom. Andrea Antonio Urso, con propria Determinazione N° 104 RG

ha incaricato il tecnico Ing. Rocco Panico per la fase di progettazione preliminare,

definitiva ed esecutiva delle opere suddette.

Il progetto definitivo è stato sottoposto a candidatura in seguito al bando di cui al

precedente avviso pubblico. E’ stato incluso nella graduatoria dei progetti ritenuti

ammissibili a finanziamento ricevendo un contributo pari all’intera somma progettuale

di € 217.000,00 come previsto dal Decreto direttoriale di ammissione del 16 settembre

2011 pubblicato sulla GURI N° 230.

In conseguenza di tale assegnazione il Sindaco Avv Pantaleo ha sottoscritto con il

Ministero dello Sviluppo Economico, nelle persona dell’Avv Mercuri, apposito

disciplinare in data 21 Nov 2011.

Il presente progetto esecutivo, pertanto, viene redatto in conformità a tale disciplinare.

Descrizione del progetto

Le opere progettate consistono nella costruzione di un impianto geotermico con

pompa di calore a bassa entalpia a servizio della scuola materna di Andrano. L’impianto

4

dovrà sostituire il vecchio impianto termico della scuola costituito da caldaia a gasolio e

radiatori in ghisa.

Il nuovo impianto garantirà anche la produzione di acqua calda sanitaria di cui oggi la

scuola è sprovvista.

La necessità di dotare la struttura di acqua calda sanitaria è stata recentemente ribadita

dall’ufficio di igiene della ASL in quanto la scuola ospita al suo interno la cucina e il

servizio mensa per gli alunni.

L’impianto è costituito da N° 13 pozzi geotermici verticali dotati di sonde a circuito

chiuso, una pompa di calore del tipo acqua-acqua con la funzione di immettere

nell’ambiente il calore estratto dal sottosuolo, un sistema di produzione di acqua calda

sanitaria costituito da bollitore e da un sistema di corpi scaldanti a bassa temperatura

costituiti da fan coil a muro.

I pozzi geotermici hanno profondità utile di 93 m, diametro di 150 mm e al loro

interno è inserita una sonda ad U per la circolazione del fluido termovettore che estrae il

calore dal sottosuolo. La loro struttura e composizione è riportata nel Disciplinare

Descrittivo e Prestazionale allegato al progetto.

I pozzi sono realizzati sui vialetti dell’area di pertinenza della scuola. Sono distanti fra

loro 10 m circa per evitare interferenze reciproche sui flussi termici nel sottosuolo. Le

perforazioni sono completamente richiuse e le pavimentazioni esterne ripristinate

mantenendo immutato lo stato originale dei luoghi.

Le sonde dei pozzi sono fra loro collegate con un circuito in parallelo del tipo “a

ritorno inverso” per garantire l’uniformità delle perdite idrauliche e quindi la portata nei

vari rami del circuito (vedasi schema di collegamento riportato nella Tav. D.07).

Le tubazioni di collegamento delle sonde sono posate entro trincea nel terreno scavata

ad profondità di 130 cm fino a raggiungere il locale centrale termica dove è ubicata la

pompa di calore.

La pompa di calore è del tipo a bassa entalpia sfruttando un salto termico del fluido

termovettore delle sonde di circa 5 °C. Il fluido esce dall’evaporatore a circa 5 °C e

ritorna dalle sonde a circa 10 °C. La portata sarà tale da assicurare l’estrazione della

potenza termica richiesta. Sul secondario della pompa, dal lato condensatore, si avrà lo

5

scambio termico con l’acqua dell’impianto di riscaldamento. All’uscita del

condensatore l’acqua avrà la temperatura di circa 45 °C mentre ritorna all’ingresso alla

temperatura di circa 40 °C. La PDC sarà del tipo da soddisfare i requisiti minimi per il

rilascio del marchio di qualità ecologica ai sensi della decisione 2007/742/CE della

commissione europea del 9 novembre 2007.

La PDC avrà potenza termica minima di 121 kW e COP (Coefficient OF

Performance) di 4,45 nelle condizioni di lavoro prima riportate.

Il circuito interno di distribuzione del calore è costituito dalle vecchie tubazioni in

rame isolate sotto traccia i cui terminali saranno opportunamente modificati per

l’inserimento dei nuovi scambiatori termici.

I vecchi radiatori in ghisa non sono idonei al nuovo impianto che viene alimentato a

bassa temperatura, la loro superficie di scambio non è sufficiente a garantire il flusso

termico necessario all’ambiente, saranno quindi sostituiti con ventilconvettori che

hanno una capacità di scambio superiore e quindi riescono a garantite il flusso termico

necessario con un DT di 5°C fra ingresso a 45 °C e uscita a 40°C.

Fabbisogno energetico

Alla base del dimensionamento dell’impianto geotermico è stata eseguita una analisi

dei fabbisogni energetici dell’edificio sia per quanto riguarda le dispersioni termiche

della struttura al fine di garantire la temperatura ambiente di 20 °C e sia per quanto

riguarda il consumo di acqua calda sanitaria.

L’impianto termico esistente è stato realizzato nel 1990. I calcoli termici allegati al

progetto hanno determinato una potenza utile per le dispersioni di 70 kW che

incrementati dai coefficienti dei rendimenti e delle intermittenze comporta una potenza

installata per riscaldamento di 84 kW. La caldaia esistente ha una potenza termica al

focolare di 139 kW mentre il bruciatore eroga una potenza di 88,5 kW, come risulta dal

rapporto di controllo tecnico 2010 di seguito allegato.

Il fabbisogno energetico relativo alla produzione di acqua calda sanitaria di nuova

installazione è stato determinato con riferimento alla norma UNI 11300-2.

6

Per le scuole materne con cucina e mensa viene definito un consumo giornaliero di 25

litri con un DT di 25 °C per il riscaldamento dell’acqua (punto 5.2.1 UNI 11300-2).

La presenza degli alunni della scuola è di 60 unità (Vedasi scheda allegata).

Risulta quindi la potenza termica necessaria per acqua calda sanitaria di 37 kW.

Pertanto complessivamente risulta necessaria una potenza installata

pari a 121 kW.

7

8

Integrazione di iniziative di efficientamento energetico

Il Comune di Andrano ha in corso alcune pratiche per l’installazione di pannelli

fotovoltaici su edifici pubblici. Questa iniziativa ben si integra con l’inserimento di

pompe di calore su edifici scolastici. Le PDC utilizzeranno l’energia elettrica dei

pannelli per produrre energia rinnovabile con un impianto geotermico. Ne risulta costo

zero e zero produzione di gas serra.

Dimensionamento dei pozzi geotermici

Per eseguire il corretto dimensionamento dell’ impianto geotermico occorre definire e

conoscere prioritariamente:

Potenza termica da installare;

Fabbisogno energetico annuale;

Tipologia e caratteristiche della pompa di calore da utilizzare;

Stratigrafia del terreno interessato e sua tipizzazione;

Temperatura del terreno indisturbato;

La normativa di riferimento per la progettazione di questo impianto è costituita dalla

direttiva tedesca VDI 4640.

Per impianti di piccole dimensioni (potenza termica inferiore a 30kW) l’esperienza e

le conoscenze hanno fornito criteri e parametri abbastanza consolidati che possono

portare errori tollerabili nelle applicazioni comuni. Le norme forniscono parametri,

regole e tabelle alle quali attenersi, da utilizzare per impianti della tipologia determinata

inseriti in contesti di terreni con caratteristiche conosciute.

Le regole tecniche diffuse hanno come contesti di riferimento il territorio europeo o

quello del nord Italia. Nel sud Italia questi impianti sono poco diffusi e quindi vi è poca

esperienza e letteratura sul contesto locale per quanto riguarda temperature del terreno

indisturbato e stratigrafie con specifico riferimento ai dati termotecnici del sottosuolo e

al suo comportamento alla sottrazione di calore.

Quindi per il corretto dimensionamento dell’impianto geotermico si è fatto riferimento

ad una relazione geologica e idrogeologica dettagliata da cui estrarre i dati necessari e

ad un software specifico con il quale è stato possibile, con successivi passaggi, ottenere

un dimensionamento congruo in tutte le sue componenti.

9

Il software impiegato “GEOHEATCAL” riferisce le calcolazioni alla direttiva VDI

4640.

In questo programma sono stati inseriti i dati relativi al fabbisogno termico e alle

caratteristiche del terreno.

La temperatura del terreno indisturbato dell’area oggetto di intervento risulta essere di

18 °C. Questo valore è superiore ai 12 °C normalmente riportato nella letteratura tecnica

di settore che riferisce di progettazioni ed esperienze fatte nell’Italia Settentrionale o

nell’Europa centro-settentrionale. Per confermare questo valore la relazione geologica

ha specificatamente approfondito questo aspetto addivenendo alla conferma della sua

determinazione.

Anche misurazioni dirette del progettista su acque del sottosuolo locale hanno

confermato questo valore.

Una ulteriore conferma si è avuta indagando sulle temperature medie atmosferiche

rilevate dalle stazioni meteorologiche delle località vicine ai luoghi di intervento.

I rilievi della stazione di Vignacastrisi, distante circa 4 Km da luogo di intervento,

confermano questo valore alto della temperatura media annuale.

Di seguito sono riportate le temperature media riferite agli anni 1934-2001 e quelle

degli anni 1972-2001

10

Anche dalla carta termometrica del Salento risultano confermati tali valori.

ANDRANO

11

Per condurre il calcolo in condizioni di sicurezza è stato assunto il valore di 17 °C

anziché 18 °C come determinato nella relazione geologica.

Si riportano di seguito i risultati delle calcolazioni eseguite con il software

“GEOHEATCAL” che impiega il metodo ASHRAE a sorgente cilindrica modificato con

l’inserimento di un algoritmo basato sul metodo Quasi-tri-dimensionale di Zeng. Questo

algoritmo permette una stima rigorosa della resistenza termica di pozzo sulla base delle

reali caratteristiche progettuali del complesso pozzo-sonde, sia per tubi a singola U che

a doppia U.

12

13

14

15

16

17

Impianto acqua calda sanitaria

Allo stato attuale la scuola non è dotata di acqua calda sanitaria. Come in altra parte si

è già detto è necessario in questa fase installare un sistema di produzione di acqua calda.

Lo stesso impianto geotermico può essere utilizzato per la produzione di ACS. Sul

secondario della pompa di calore sarà inserito un bollitore da 800 litri che prelevando

l’acqua del circuito dei fan coil tramite valvola a tre vie realizza uno scambio termico e

un accumulo per la produzione di ACS.

La valvola a tre vie darà circolazione preferenziale alla richiesta di ACS rispetto al

riscaldamento ambiente. L’accumulo permetterà di ridurre i conflitti di richiesta e avere

la disponibilità di acqua calda anche quando l’impianto geotermico è spento.

La distribuzione dell’ACS alle varie utenze sarà realizzata con tubo multistrato

coibentato posato entro canaletta a vista.

Impianto di distribuzione interno

I terminali di riscaldamento ambiente attuali sono costituiti da radiatori in ghisa

alimentati a temperatura di 70/80 °C.

La pompa di calore a bassa entalpia produce un fluido termovettore (acqua) alla

temperatura di 45/50 °C. Questo salto termico non è sufficiente a garantire una

18

trasmissione di calore negli ambienti sufficiente poiché la loro superficie di scambio è

piccola.

Terminali costituiti da ventilconvettori (Fan Coil) possono fornire la giusta quantità di

calore alla temperatura di 45/50 °C.

Pertanto con il progetto saranno sostituiti i radiatori in ghisa con fan coil di adeguate

capacità termiche.

L’impianto di distribuzione esistente sarà mantenuto, modificandolo nella parte

terminale per adeguare gli attacchi alla dima dei fan coil.

Naturalmente sarà adeguato anche l’impianto di centrale termica costituito dai

collettori, circolatori, valvole e apparecchiature varie, vedasi schema di centrale

allegato.

Costi dell’intervento

Il costo complessivo dell’intervento, al netto delle spese per il piano di

comunicazione, è stato stimato tenendo conto del costo massimo ammissibile per la

tipologia di intervento “Pompe di calore geotermiche a bassa entalpia” (1800 €/kWt)

e delle sole spese ammissibili di cui all’art. 3, comma 4, dell’Avviso Pubblico, secondo

il seguente quadro economico:

19

QUADRO ECONOMICO

A1 – Importo lavori soggetti a ribasso d'asta

A1.1 – Fornitura, installazione e posa in opera di

materiali e componenti

necessari per la realizzazione dell'impianto a pompa di

calore geotermica

€ 139.855,69

A1.2 – Opere edili strettamente necessarie per la

realizzazione dell'intervento

(scavi, rinterri, ripristino di pavimentazioni, intonaci,

ecc.)

€ 17.482,82

A1.3 – Sistemi di acquisizione dati e analisi prestazioni

per il monitoraggio

€ 5.000,00

TOTALE LAVORI SOGGETTI A RIBASSO D'ASTA

€ 162.338,51

A2 – Oneri per la sicurezza (non soggetti a ribasso)

€ 8.116,93

A1 – TOTALE LAVORI DA APPALTARE

€ 170.455,44

B – Somme a disposizione dell’Amministrazione

B.1 - IVA 10% sui lavori 10% € 17.045,54 B.2 - Spese Tecniche

€ 22.000,00

B.3 - Contributi previdenziali (INARCASSA): 4% su B.2 4% € 880,00 B.4 - IVA 20% su B.2+B.3 20% € 4.576,00 B.5 - Pubblicità dei bandi e avvisi

€ 2.000,00

B.6 - Arrotondamenti

€ 43,02

SOMMANO B

€ 46.544,56

TOTALE GENERALE

€ 217.000,00

(Duecentodiciassettemila/00)

Dicembre 2011