Seminario Ingegneria Napoli 4-03-15

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Il Rame per l’edilizia e l’architettura

ing. Vincenzo Loconsolo

Facoltà di Ingegneria

Napoli, 4 marzo 2015

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Istituto Italiano del Rame

E’ un’associazione senza scopo di lucro

per la promozione tecnica delle

applicazioni del rame e delle sue leghe e

la divulgazione scientifica delle

caratteristiche tecnologiche

| Fac. Ingegneria - Napoli 4 marzo 2015 2

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I nostri siti web

• www.iir.it

• www.copperconcept.org/it

• www.copperindesign.org

• http://www.pinterest.com/istitutorame/

• http://www.slideshare.net/istitutorame

• www.youtube.com (canale Istituto Italiano del Rame)

• https://www.facebook.com/ilramenobilitalacasa


http://www.iir.it/

http://www.copperindesign.org/

http://www.pinterest.com/istitutorame/



http://www.slideshare.net/istitutorame

http://www.slideshare.net/istitutorame

http://www.youtube.com/

https://www.facebook.com/ilramenobilitalacasa

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Architettura sostenibile

UNI 11277 - Sostenibilità in edilizia.

Indica i parametri da considerare per valutare

la compatibilità ambientale di un edificio.

37 requisiti suddivisi in tre grandi classi di esigenze:

• Utilizzo razionale delle risorse

• Salvaguardia dell’ambiente

• Benessere dell’utenza


Esigenze e requisiti di eco-compatibilità dei progetti di

edifici residenziali e assimilabili, uffici e assimilabili, di

nuova edificazione e ristrutturazione (feb. 2008)

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Fase ciclo di vita Esigenza Requisiti

Fase

produttiva

fuori opera

(PFO)

Produzione

di materiali,

elementi e

componenti

Salvaguardia

dell’ambiente

5.1 Utilizzo di materiali

elementi e componenti a

ridotto carico ambientale

Utilizzo

razionale

delle risorse

5.2 Utilizzo di materiali,

elementi e componenti riciclati

5.3 Utilizzo di materiali,

elementi e componenti ad

elevato potenziale di

riciclabilità

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5.1 Utilizzo di materiali elementi e componenti a

ridotto carico ambientale

I materiali devono avere ridotto carico

energetico durante tutto il ciclo di vita e ridotte

emissioni di inquinanti.

Bisogna tenere conto dell’impatto ambientale

E’ opportuno privilegiare materiali del luogo


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Life cycle assessment


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LIFE CYCLE ASSESSMENT DATA


Energy Consumption 0,14 GJ/m2

Global Warming Potential 10,6 kg CO²-equiv/m2

Acidification Potential 0,068 kg SO²-equiv/m2

Eutrophication Potential 0,004 kg PO²-equiv/m2

Ozone Depletion Potential 5,2 ·10-7 kg R11-equiv/m2

Photochem.l Ozone Creation Potential 0,004 kg Ethene-equiv/m2

Lastra di rame: 1 m2, spessore 6/10 mm

N.B.: nel confronto con materiali differenti è necessario

prendere in esame valori riferiti all’unità di superficie

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LIFE CYCLE ASSESSMENT DATA


Energy Consumption 0,13 GJ/m

Global Warming Potential 0,93 kg CO²-equiv/m

Acidification Potential 0,0053 kg SO²-equiv/m

Eutrophication Potential 0,0003 kg PO²-equiv/m

Ozone Depletion Potential 5,15 ·10-8 kg R11-equiv/m

Photochem.l Ozone Creation Potential 0,00032 kg Ethene-equiv/m

Tubo di rame: diametro 15 mm, spessore 1 mm

N.B.: nel confronto con materiali differenti è necessario

prendere in esame valori riferiti all’unità di lunghezza

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Copper vs. PEX-Al: End of Life Valuation

Valuation of comparative damage of LCA installations with copper

pipe (welded and pressed) and PEX-Al system. Ecoindicator 99


Pts

0

5

10

15

20

25

30

HH EQ R

Pressed 16.8

Welded 24.0

PE-X-Al 41.2

Valuation Results

Environmental Impact

Copper pipe pressed represents a reduction of 59.26% of the environmental impact over the PEX-Al system Copper pipe welded represents a reduction of 41.71% of the environmental impact over the PEX-Al system

Heat losses

Are higher for the installation of PEX-Al system for drinking water facilities during the 50-year life of the housing

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UNI 11277 - Sostenibilità in edilizia


Percentuale di

energia risparmiata

Alluminio 95

Rame 85

Plastica 80

Acciaio 74

Piombo 65

Carta 64

Percentuale di riciclo

in Italia

Alluminio 40

Rame 45

Plastica (in Germania) 33

Acciaio 60

Piombo --

Carta 55

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Fase ciclo di vita Esigenza Requisiti

Fase

produttiva

fuori opera

(PFO)

Esecuzione

Salvaguardia

dell’ambiente

5.4 Gestione ecocompatibile del

cantiere

Utilizzo raz.le

delle risorse

5.5 Utilizzo di tecniche costruttive

che facilitano il disassemblaggio

Manutenzione

Salvaguardia

dell’ambiente

5.6 Riduzione degli impatti

negativi delle opere di

manutenzione

Utilizzo raz.le

delle risorse

5.7 Utilizzo di materiali elementi e

componenti caratterizzati da

elevata durabilità

Demolizione Salvaguardia

dell’ambiente

5.8 gestione ecocompatibile dei

rifiuti

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5.7 Utilizzo di materiali elementi e componenti

caratterizzati da elevata durabilità

I materiali, gli elementi e i componenti devono avere una

vita durevole rispetto alla vita utile dell’edificio

Test ASTM (durata 20 anni)

atmosfera marina 0,56-1,27 µm/anno

atmosfera industriale 1,40 “

atmosfera industriale e marina 1,38 “

atmosfera rurale 0,13-0,43 “

Tali valori tendono a decrescere col passare del tempo


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5.8 Gestione ecocompatibile dei rifiuti

Deve essere previsto un piano di gestione del fine vita con indicazione dei materiali soggetti a raccolta differenziata, con successivo recupero e trattamento.

Il piano deve considerare i costi della demolizione e i guadagni derivati dal recupero dei materiali recuperati


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Il riciclo

(media anni 2003 - 2008)

Consumo di rame 1.158.100 t (compreso contenuto delle leghe)

Import (di rame raffinato) 666.300 t

Di cui da riciclo (15 %) 99.900 t

Riciclo totale 1.158.100 – (666.300 – 99.900) = 591.700 t

pari al 51,09 %


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Palazzo degli anni ‘60 ristrutturato: usato gran parte del rame originale.

Il riciclo: un esempio a Turku (Finlandia)


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Dichiarazione

ambientale di

prodotto (EPD):

informazioni sugli

aspetti ambientali di

un

prodotto/materiale.

Comprende anche la

LCA

Il rame, un materiale sostenibile

| Rame e leghe di rame, materiali per il design 19

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Il rame nell’architettura sostenibile

Caratteristiche intrinseche:

materiale naturale,

non altera il campo magnetico (amagnetico),

non rilascia sostanze tossiche,

ridotto contenuto energetico del metallo,

ciclo produttivo a basso impatto ambientale,

riciclabilità totale,


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Promossa da:

European Copper Institute

Bruxelles

La valutazione volontaria del rischio (VRA)

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La valutazione volontaria del rischio (VRA)

Di cosa si tratta? • Uno studio scientifico partito dall’industria del rame per valutare il

possibile rischio dell’esposizione al rame per l’uomo e l’ambiente

• I risultati sono stati approvati dalla comunità scientifica e di

regolamentazione dell’UE

• La prima industria in Europa ad avere completato una VRA prima

delle registrazioni REACH

Quando si è svolta? • Avviata nel 2000

• Sottoposta a revisione della Commissione europea nel 2005

• Processo di revisione completato nel 2008


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Garanzia di trasparenza

Chi ha coinvolto?

Consulenti esperti: hanno condotto la maggior parte delle

ricerche

Gruppi scientifici indipendenti di valutazione interpares: hanno

convalidato i risultati

Industria: ampia partecipazione per la valutazione e la raccolta

dei dati

Istituto Europeo del Rame (European Copper Institute - ECI): ha

coordinato le attività, fungendo da project manager


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Garanzia di trasparenza

Chi ha coinvolto?

Italia: paese incaricato della revisione per conto della

Commissione Europea e degli Stati membri

Istituto Superiore di Sanità (ISS): verifica del processo, guida,

revisione dei risultati e controllo dell’osservanza degli standard

dell’UE

Comitato Scientifico sui Rischi Sanitari e Ambientali della

Commissione Europea: ha condotto una valutazione finale e

approvato i risultati


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L’industria del rame opera con

responsabilità

L’uso del rame è in genere sicuro per l’ambiente

e la salute dei suoi cittadini

• VRA: ha riconosciuto che il rame è una sostanza nutritiva

essenziale sia per l’uomo che per gli organismi viventi

• OMS: per gli adulti l’apporto alimentare giornaliero è:

minimo 1 mg, massimo 11 mg

Il tipico apporto alimentare giornaliero di rame,

compreso tra 0,6 e 2,0 mg, evidenzia piuttosto

un rischio da carenza di rame


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In sintesi i risultati della ricerca

Il rame non è un materiale PBT (persistente, bio accumulabile o tossico) né CMR (cancerogeno, mutageno o tossico per la riproduzione)

Sono stati identificati solo alcuni problemi locali in cui potrebbero verificarsi dei rischi. Per questo l’industria del

rame ha predisposto un piano per la rilevazione della riduzione del rischio.

www.iir.it/rame_e_salute/rame_e_salute8.asp


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La prevenzione contro la

contaminazioni delle superfici

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Proliferazione batterica


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Prove di laboratorio:

batteri MRSA

1,00E+00

1,00E+02

1,00E+04

1,00E+06

1,00E+08

0 60 120 180 240 300 360Bacte

ria C

ou

nt (p

er

ml.)

Time (minutes)

MRSA Viability on Copper Alloys and Stainless Steel at 20oC

C197 C240 C770 S304

Da: Michels, Wilks, Noyce, Keevil: “Copper Alloys for Human Infectious Disease Control”

C197: Cu 98,95%, Fe 0,7% + P, Mg

C240: Cu 80 %, Zn 20%

C770: Cu 55%, Zn 27%, Ni 18%

S304: Fe74%, Cr 18%, Ni 8%

29 | Fac. Ingegneria - Napoli 4 marzo 2015

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virus dell’Influenza A

Da: Noyce, Michels, Keevil: “Inactivation of Influenza A virus on copper versus stainless steel surfaces”

Riduzione del numero di virus

Provini di rame da 2*106 a 500 batteri in 6 ore

Provini di acciaio inox da 2*106 a 100.000 batteri in 24 ore


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spore dei funghi di Aspergillus Niger

Il rame inibisce la crescita di funghi e la germinazione delle spore (Aspergillus spp., Fusarium spp., Penicillium chrysogenum, Candida albicans)

Dopo 10 giorni, a temperatura e umidità ambiente

Da: Weaver, Michels, Keevil: “Potential for preventing spread of fungi in air-conditioning systems

constructed using copper instead of aluminium”

Cu Al


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Prove di laboratorio

La letteratura scientifica cita la capacità del rame di inattivare o eliminare diversi

tipi di batteri, funghi e virus nocivi:

• Acinetobacter baumannii • Legionella pneumophilia

• Adenovirus • Listeria monocytogenes

• Aspergillus niger • MRSA (con E-MRSA)

• Candida albicans • Poliovirus

• Campylobacter jejuni • Pseudomonas aeruginosa

• Clostridium difficile • Salmonella enteriditis

• Enterobacter aerogenes • Staphylococcus aureus

• Escherichia coli (ceppo O157:H7) • Bacilli della tubercolosi

• Helicobacter pylori • VRE

• Influenza A (ceppo H1N1) • ….


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Antimicrobial Copper ® Selly Oak Hospital - Birmingham

33

reparto

bagni

bagni

| Fac. Ingegneria - Napoli 4 marzo 2015

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Proliferazione batterica


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>Text | Fac. Ingegneria - Napoli 4 marzo 2015 35

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Clinical trial USA (3 ospedali)

(2007-2011)

Tre ospedali: S. Carolina Medical University 6 stanze); Memorial Sloan Kettering

Cancer Center (6); R. H. Johnson Veterans Adm. (VA) Medical Center (4).

Terapia intensiva: sponde dei letti; piantane porta-flebo; monitor; tavolini mobili;

braccioli delle poltrone; pulsanti dei dispositivi di chiamata

Durata complessiva: dic.2007 – giu.2011 (in tre fasi)

Da: Schmidt, Attaway, Sharpe, John Jr., Sepkowitz, Morgan, Fairey, Singh, Steed, Cantey, Freeman, Michels, Salgado: “Sustained Reduction of Microbial

Burden on Common Hospital Surfaces through Introduction of Copper”


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Clinical trial USA (3 ospedali)

(2007-2011)

Superficie complessiva di rame: 1,54 m2

Dati preliminari sul tasso di infezioni nosocomiali

Nelle stanze con il 75% delle superfici in rame -40,4%

Nelle stanze con le sponde dei letti sempre presenti -61,0%

Nelle stanze con tutti gli oggetti sempre presenti -69,1%


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Registrazione E.P.A.

Dal febbraio 2008 la Environmental Protection Agency degli Stati Uniti ha registrato 355 leghe di rame come antimicrobiche.

E’ il primo materiale solido ad avere questo riconoscimento


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Il marchio


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Il marchio

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Applicazioni


Ospedali, case

di cura, case

di riposo

Edifici

pubblici, centri

commerciali

Mezzi di

trasporto

pubblico

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Applicazioni


Centri sportivi,

piscine, palestre

Impianti

dell’aria

condizionata

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Applicazioni


Scuole, centri

ricreativi

Hotel, ristoranti

attività turistiche

Casse aeroporto Congonhas di S. Paolo (Brasile)


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Il rame nelle costruzioni:

coperture, rivestimenti ed altre

applicazioni architettoniche.

Criteri di installazione

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Tubi per impianti:

riscaldamento

acqua potabile

gas e combustibili liquidi

gas medicali

gas refrigeranti

…


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Gronde

Pluviali

Coperture

Rivestimenti

Serramenti

Maniglie

Accessori

…


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Coeff. di dilatazione:

Rame 1,67

Acciaio 1,20

Inox (AISI 304) 1,70

Alluminio 2,36

Zinco 2,74

Piombo 2,93 in mm/m per T di 100 °C


Linee guida: 1. Non installare lamiere con

fissaggi diretti (chiodi, viti, ecc.) 2. Non fissare rigidamente

grondaie e pluviali 3. Utilizzare fissaggi scorrevoli 4. Utilizzare giunti di dilatazione

Il rame nelle costruzioni: criteri generali

La dilatazione termica

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Linee guida:

1. Dati di zona dei venti

prevalenti

2. Adeguato dimensionamento

delle strutture di supporto

3. Adeguato dimensionamento

dei sistemi di fissaggio

4. Controllo di eventuali

strutture preesistenti

Una errata valutazione dell’intensità del vento può

provocare distacco dei rivestimenti

Il rame nelle costruzioni: criteri generali

L’azione del vento

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Il potenziale elettrochimico:

Cu+ + e- Cu +0,521

Cu2+ + 2e- Cu +0,337

Pb2+ + 2e- Pb -0,126

Ti+ + e- Ti -0,336

Fe2+ + 2e- Fe -0,440

Zn2+ + 2e- Zn -0,763

Al3+ + 3e- Al -1,66

Mg2+ + 2e- Mg -2,37

Valori espressi in volt


Linee guida: 1. Non mettere a contatto diretto metalli diversi (giunti dielettrici) 2. Utilizzare fissaggi compatibili (rame, ottone, bronzo, inox 316) 3. Flusso delle acque meteoriche dal metallo meno nobile al più nobile

Il rame nelle costruzioni: criteri specifici

La compatibilità elettrochimica

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Rame - acciaio inox: OK

Rame - acciaio zincato o

zinco: evitare il contatto, e

mettere il rame sotto

Rame - alluminio: OK se

l’alluminio è rivestito o

anodizzato; meglio impedire il

contatto diretto, usando un

materiale non conduttore.


La compatibilità elettrochimica

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Linee guida:

1. Pulire accuratamente da decapante e acidi le parti in rame saldate

2. Creare gocciolatoi sporgenti 40÷60 mm dalle pareti verticali specie se lapidee

3. Se possibile raccogliere e convogliare le acque meteoriche

Chiesa di S. Giovanni Battista,

arch. G. Michelucci


Dilavamento di superfici di rame

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La patina


Il rame reagisce all’azione combinata di ossigeno e

umidità formando una pellicola aderente, compatta

e protettiva (passivazione) Da qui, la sua resistenza

alla corrosione che lo rende praticamente eterno.

Questa pellicola è chiamata “patina”.

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La velocità di formazione della patina dipende

da molti fattori: climatici, morfologici,

inquinamento atmosferico, ecc.

La composizione chimica e quindi il colore può

variare leggermente in funzione di condizioni

particolare (ad es. presenza di cloruri in

prossimità del mare)



La patina

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I colori del rame


Esempi di sistemi di fissaggio: la doppia aggraffatura


Esempi di sistemi di fissaggio: la giunzione a tassello


Le lastre devono essere fissate alla struttura sottostante con: • clips fisse • clips scorrevoli • chiodature (elementi di lunghezza contenuta, o con foro maggiorato)

Linee Guida: • Calcolo dei venti prevalenti su dati di zona • Adeguato dimensionamento delle strutture di supporto • Adeguato dimensionamento dei sistemi di fissaggio • Controllo di eventuali strutture preesistenti

Aspetti progettuali: azione dei venti

La piegatura delle lastre deve tenere conto

della direzione del vento dominante

Il numero dei fissaggi dipende da:

• altezza dell’edificio

• zona della falda (angolo, bordo, zona centrale)

Aspetti progettuali: azione dei venti

Le coperture discontinue

devono prevedere una

pendenza minima.

Aspetti progettuali: la pioggia

Abaco tratto da UNI 10372

Il tipo di aggraffatura è in

funzione della pendenza

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Coperture

Stazione Ostiense,

Roma

arch. J. Lafuente


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Coperture


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Coperture

Chiesa di S.

Giovanni

Battista, Firenze

arch. G.

Michelucci


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Coperture Museo archeologico di Cipro, arch. Andrea Bruno


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Coperture Aula Liturgica Padre Pio, arch. Renzo Piano Building Workshop


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Coperture


Grattacielo Pirelli

arch. Giò Ponti, Fornaroli,

Valtolina, Rosselli, Danusso, Nervi

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coperture Torre Velasca, Milano – Studio BBPR


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Coperture

Aeroporto

Marco Polo

Venezia

Studio arch.

G.P. Mar

Rame

preinverdito


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Durata e resistenza agli agenti atmosferici Protezione Civile a San Candido (BZ), Alles WirdGut Arkitectur


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Lavorabilità ed esecuzione di dettagli difficili Urban center “O.A.S.I. Europa” a Thiene (VI), FONTANAtelier


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Rispetto della salute e dell’ambiente Casa Costanza a S. Agata di Militello (ME), Melluso Architettura


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Ampia scelta di colori e leghe Gioielleria Consoli a Grumello del M.te (BG), Studio Mangili e Associati


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Dilatazione termica bassa Crowne Plaza Hotel a Milano, Arch. F. Isabella


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Possibilità di trattamenti superficiali Cantina Saracco a Castiglione Tinella (CN), Boffa e Delpiano Architetti


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Lavorabilità a basse temperature Centro scientifico delle Isole Svalbard, Jarmund/Vigsnæs AS Arkitekter MNAL


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Impianti di scarico

delle acque reflue

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UNI EN 12056: Sistemi di scarico funzionanti a gravità

all'interno degli edifici

1 - Requisiti generali e prestazioni.

2 - Impianti per acque reflue, progettazione e calcolo.

3 - Sistemi per l'evacuazione delle acque meteoriche,

progettazione e calcolo.

4 - Stazioni di pompaggio di acque reflue - Progettazione e

calcolo.

5 - Installazione e prove, istruzioni per l'esercizio, la

manutenzione e l'uso.


Impianti di scarico delle acque reflue

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Impianti di scarico delle acque

meteoriche

78

Necessario per

la raccolta e il

riutilizzo

dell’acqua

piovana.


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Il rame e le sue leghe


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Rivestimenti di

facciate

Hotel Cipriani (VE)

Piccolo Teatro-Strehler (MI)

Mulino Stucky (VE)

Abitazioni private

Fac. Architettura - Firenze, 17/5/12 – Il rame per l’architettura sostenibile 81 | Fac. Ingegneria - Napoli 4 marzo 2015

Rivestimenti di facciata

81

Rivestimento ad aggraffatura


Rivestimento ad aggraffatura Sede Yamamay a Gallarate (VA), arch. R. Papa


Rivestimento ad aggraffatura New Metropolis Amsterdam - Renzo Piano Building Workshop


Rivestimento a scandole


Rivestimento a scandole Salone “Le Safran” a Brie Comte Robert (Francia), progetto S.C.P.A.


Rivestimento a scandole Loft House Amburgo - Arch. Bothe, Richter, Teherani


Rivestimento a pannelli


Rivestimento a pannelli Domus Salutis a Brescia, Studio Associato Dabbeni


Rivestimento a pannelli Edificio per Uffici Milano - Arch. Scacchetti


Rivestimento a cassette


Cassette

Consorzio Melinda a Taio in Val di Non (TN), Studio Tecnico Azzali


Cassette

Parcheggio Morelli, Napoli


Cassette



Rivestimento con lamiere stirate e forate


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Rivestimento con lamiere stirate e forate Centro Logistico delle Arnere a Refrontolo (TV), arch. Dorigo


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Rivestimento con lamiere stirate e forate Ospedale Fiorenzuola d‘Arda - Politecnica


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Rivestimento con lamiere stirate e forate New

De Young Museum San Francisco – Herzog & De Meuron Architects


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Travi, lastre, montanti e

parapetti in ottone

Mies Van Der Rohe & Philips

Fac. Architettura - Firenze, 17/5/12 – Il rame per l’architettura sostenibile 101 | Fac. Ingegneria - Napoli 4 marzo 2015 101


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Ottone: lega rame-zinco

• resistenza meccanica

• resistenza chimica

• estetica e colorazione

Brunitura: preossidazione del

materiale, durevolezza e stabilità

Differenti effetti cromatici a seconda

della finitura

Banca Popolare di Verona, arch. L. Caccia

Dominioni - realizzazione Astec



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OT 67, brunito in tonalità scura

120 ton., quattro piani, 24 m.

795 pannelli (diversi!) di 3 mm, fissati con bulloni

alla sottostruttura

resistenza al vento: 125 mile/h

Inclinazione da 6 a 36°

Natuzzi headquarter (USA)

Studio Mario Bellini,

Realizzazione Astec



Lega rame-stagno per facciate

• stabilità e rigidità

• resistenza ad abrasione

• durata

Si associa alle altre superfici in rame

Cimitero di Trescore (BG), ing.

Zambelli

Rivestimento a doghe e cassette



Centro stampa

quotidiani,

Rovato (BS)



Rivestimenti di facciata Municipio di Mazzano (BS), arch. E. Benedetti


Parigi,

Metro

Arts et

Métiers



107

Hotel Dellearti (CR) WMT - Parigi

Astec srl (TV)



108

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Uso razionale delle risorse

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Riuso delle acque meteoriche


UNI/TS 11445: Impianti per la raccolta e utilizzo dell’acqua

piovana per usi diversi dal consumo umano

Gli impianti per il recupero e il convogliamento

dell’acqua piovana devono essere progettati e

realizzati in maniera tale da non interferire

negativamente con gli impianti per il

convogliamento di acqua destinata al consumo

umano, non facendone decadere la qualità e non

arrecando pericoli potenziali o reali dal punto di

vista igienico.

and

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Riuso delle acque meteoriche UNI/TS 11445


La capacità ottimale

di stoccaggio di

acqua meteorica

proveniente da un

sistema di recupero

è da calcolarsi in

funzione delle

precipitazioni

atmosferiche e della

richiesta di acqua

non potabile.

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Riuso delle acque meteoriche UNI/TS 11445


Le procedure di filtrazione indicate in questa

specifica tecnica implicano l’adozione di misure atte

a migliorare la qualità dell’acqua piovana.

Generalmente sono considerate misure efficaci di

trattamento la filtrazione meccanica e la

sedimentazione che avviene nei serbatoi di

raccolta.

and

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Riuso delle acque meteoriche


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Energie rinnovabili

and

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Geotermia


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Tecnologia Sofath, gamma Caliane dex

Il tubo di rame per la geotermia

Tubi di rame per i

captatori nel terreno:

• Fluido refrigerante

R410

• Resistenza alle alte P

• Basse perdite di carico

• Minore occupazione di

spazi


Dati tratti da presentazione tecnica Sofath

Confronto: tecnologia DEX/acqua glicolata

Modello Caliane 15.10: Termeo 14 Cap.:

Descrizione Pompa di calore, tubo

in rame

Acqua glicolata, tubo in

plastica

Potenza 15.100 Wterm 14.050 Wterm

Potenza assorbita 3.660 Wel 3.510 Wel

Potenza prelevata 11.440 W 10.540 W

Superficie di terreno

occupata

270 m2 450m2

Resa 42,37 W/m2 23,42 W/m2

Geotermia

Confronto tra sistemi con rame e con plastica

Sono stati presi in considerazioni due sistemi geotermici di potenza simile, per confrontare

la loro resa attraverso la superficie di terreno occupata dai captatori.


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Impianti:

tubi per geotermia (con captatori orizzontali)

Altissima conduttività termica

Compatibilità con i fluidi R410 e

resistenza alle alte pressioni

Aree minori di terreno

Tecnologia Sofath, gamma Caliane dex | Fac. Ingegneria - Napoli 4 marzo 2015 118

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Master EFER – Roma 15 aprile 2010


Pompe di calore

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Energia solare

Solare termico Fotovoltaico

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Energia solare

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Il tetto energetico TECU Solar System di KME

129

SUPERFICIE CAPTANTE TECU®

DI FINITURA ESTERNA

TUBI DI MANDATA E DI

RITORNO

SERPENTINA A SEZIONE OVOIDALE

PER LO SCAMBIO TERMICO

LASTRA INFERIORE DI AGGANCIO DEL

MODULO CAPTANTE

BANDA TERMOCONDUTTIVA

LASTRA SAGOMATA TECU® PER IL

RIVESTIMENTO DELLA COPERTURA

PANNELLO DI POLISTIRENE

ARRICCHITO CON GRAFITE


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Elettricità risparmiata:

150.000 kWh/anno

(pompe di circolazione

e T della CO2)

Ritorno

dell’investimento: 5

anni

(Vita utile:20-40 anni)


Piste di pattinaggio Raffreddamento a circolazione di CO2 in tubi di rame

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Risparmi ottenuti

Pompa per circolazione CO2

impianto tradizionale (fluido: acqua e cloruro di calcio): da 12 a 15 kW

13,5 kW x 8000 h/anno circa = 108.000 kWh/anno

La pompa per la CO2 consuma il 90% in meno

Cioè circa 97.200 kWh/anno

Temperatura della CO2 e conduttività termica del rame:

Circa 50.000 kWh/anno

Totale risparmio del sistema rame+CO2:

circa 150.000 kWh/anno (Al costo dell’elettricità svedese: 15.000 €)

Piste di pattinaggio Raffreddamento a circolazione di CO2 in tubi di rame


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Risparmio energetico nelle

applicazioni elettromeccaniche

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Il rame per conduttori


Cavi elettrici

Cavi telefonici

Conduttori nudi

Filo di rame trafilato

Trolley

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Motori ad alto rendimento


Premium

Old or Current

“New” Standard

% Efficiency

(full load)

Motor rating (KW)

in the middle

the

Motori elettrici:

efficienza = risparmio

da: S.Vignati, E.Ferrero, “I

motori elettrici ad alta

efficienza”

Esempio:

motore da 15kW

costo di 520 €

3500 h/anno

10 anni,

En.el. 0,07€/kWh


Motori elettrici ad alta efficienza (H.E.M.)

• In genere, nei motori

standard fino a 10 kW

c’è 1 kg di rame per kW;

• gli HEM contengono il

20% di rame in più.


Rame, sezione maggiorata

dei conduttori: meno perdite di

energia e surriscaldamenti

T più basse: il motore dura di

più e necessita di ventole di

raffreddamento più piccole.

Meno attriti meccanici, meno

volume e meno rumore.

Attrito meccanico, effetto Joule e correnti parassite:

negli HEM queste perdite sono ridotte attraverso la scelta dei

materiali, del design e dell’assemblaggio degli elementi.



Gli investimenti necessari (rame in

più e le apparecchiature) sono

compensati dai risparmi ottenuti.


Ritorno dell’investimento (payback) Da 3 mesi a 3 anni

Importazioni combustibili fossili - 6%


“Each additional kg of copper use saves well over 3 tonnes of CO2e emissions

in this particular application.

Given that one kg of copper takes 3 kg of CO2eq emissions in production (for

electrical applications, [Copper, 2006]), the environmental payback is more than

a factor 1000, while at the end of life, the kg copper can be recycled for the

next application.”

H. De Keulenaer, C. Herrmann, F. Parasiliti:

“Ecosheet - 22 kW induction motors with

increasing efficiency”

Motori elettrici ad alta efficienza (H.E.M.):

impatto ambientale

LCA (produzione, utilizzo, fine vita) di 3 motori ad induzione da 22 kW

(pompaggio di acqua, aria compressa o ventilazione)

Vita utile: 20 anni, carico 50%,

Efficienza: 89,5% / 91,8% / 92,6%


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Caratteristiche tecnologiche:

impedisce la proliferazione batterica,

indispensabile per il risparmio energetico,

insostituibile per le energie rinnovabili,

resistente agli agenti atmosferici,

quindi lunga vita utile

protezione dell’edificio prolungata


4

the presentation

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Impianti idrosanitari:

distribuzione dell’acqua

potabile

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La legislazione

Direttiva Europea 98/83/CE Concernente la

qualità delle acque destinate al consumo umano

Decreto legislativo n° 31 di Attuazione della

direttiva 98/83/CE

Decreto Ministero della Salute n° 174 Regolamento concernente i materiali e gli oggetti

che possono essere utilizzati negli impianti fissi di

captazione, trattamento, adduzione e distribuzione

delle acque destinate al consumo umano


6

in the middle

the

Decreto Ministero della Salute 174


7

Regolamento concernente i materiali e gli oggetti che possono essere utilizzati negli impianti fissi di captazione, trattamento,

adduzione e distribuzione delle acque destinate al consumo umano

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La legislazione Decreto Ministero della Salute n° 174

Tutti i materiali devono essere compatibili con

l’acqua potabile senza:

• peggiorarne le caratteristiche organolettiche, fisiche,

chimiche e microbiologiche;

• rilasciare sostanze nocive alla salute.

Tra i materiali ammessi:

Rame per tubi e raccordi, Ottone per rubinetti e

valvole, Bronzo per valvole e corpi pompa, ecc.


8

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Tubi a norma UNI EN 1057

Marchio CE: i tubi di rame

devono riportare il marchio CE in

base alla CPD

Marchio di qualità IGQ: è

volontario, garantisce e controlla

anche sul mercato che i tubi sono

prodotti in conformità alla norma

Eventuali trasgressioni sono rese

pubbliche


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>Text

Da ogni collettore si diramano tante linee quanti sono gli apparecchi


distribuzione a collettori


0

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Raccordi sotto traccia e minore impiego di tubi.


1


distribuzione in linea

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Maggiore uniformità dei diametri dei tubi e impiego di raccordi a tre vie


2


distribuzione ad anello

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Impianti di acqua calda

centralizzati: l’elevata

distanza dal boiler

impone il ricircolo per

consentire l’erogazione

in tempi accettabili.


3

Impianti idrosanitari: ricircolo

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Ricircolo La quantità massima ammissibile di acqua fuoriuscente

dai rubinetti prima che l’acqua calda venga erogata alle

condizioni di portata e temperatura prescritte, è di 1,5 l.

Perché questo si verifichi nelle distribuzioni centralizzate

è indispensabile prevedere una rete di ricircolo che

consenta all’acqua di restare in continuo movimento e di

evitare le conseguenze delle perdite di calore in caso di

stagnazione


4

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La normativa

UNI EN 806: Specifiche relative agli impianti

all’interno degli edifici per il convogliamento di

acque destinate al consumo umano

Parte 1 - Generalità

Parte 2 - Progettazione

Parte 3 - Dimensionamento delle tubazioni

Parte 4 - Installazione

Parte 5 - Esercizio e manutenzione


5

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La normativa

UNI 9182: Impianti di alimentazione e

distribuzione d’acqua fredda e calda. Criteri di

progettazione collaudo e gestione

Integrata e complementare alla EN 806. In particolare

stabilisce criteri per la messa in funzione, pulizia e

disinfezione dell’impianto, criteri di gestione e

manutenzione e i metodi di collaudo


6

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UNI EN 806-2 3.2.1 Generalità • Evitare sprechi energetici, contaminazioni dell’acqua

• Evitare alte velocità, basse portate o aree di ristagno

• Permettere l’approvvigionamento a tutte le uscite

• Evitare l’intrappolamento dell’aria

• Non creare pericolo alle persone o danneggiare gli ambienti

• Evitare danni (corrosione, incrostazioni e deterioramento) e impedire che la qualità dell’acqua sia influenzata dall’ambiente locale

• Garantire l’accessibilità dell’impianto per manutenzione

• Evitare collegamenti incrociati e la generazione di rumore


7

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UNI EN 806-2

3.4.2 Materiali, componenti e apparecchiature

• I tubi e i giunti devono durare 50 anni

• I materiali, i componenti e le apparecchiature per

l’acqua calda devono essere in grado di resistere fino a

95°C in condizioni di guasto.


8

Applicazione TD Temperatura di progettazione

Anni di servizio

a TD

Tmax

Temperatura massima d’esercizio

Anni di servizio a Tmax

Tmal temperatura di

malfunzionamento

Ore di servizio a Tmal

Approvv. di acqua calda

Plastica (Cl. Appl. 1)

60°C 49 80°C 1 95°C 100

Plastica (Cl. Appl. 2)

70°C 49 80°C 1 95°C 100

Rame 70°C Nessun limite

80°C Nessun limite

95°C Nessun limite

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UNI EN 806-2: le temperature

3.6 Temperatura

Dopo 30 s dall’apertura:

l’acqua fredda non dovrebbe superare i 25°C

l’acqua calda non dovrebbe essere inferiore a 60°C

i sistemi di acqua calda dovrebbero disporre di impianti per raggiungere 70°C ai punti terminali (disinfezione).

9.3.2 Prevenzione di scottature

in alcune strutture è necessario installare valvole miscelatrici di zona, con T max. prefissata


9

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UNI EN 806-2: la posa dei tubi

7.2 Tubazioni all’interno degli edifici

Se disposti l’uno sopra l’altro, i tubi dell’acqua calda vanno sopra quelli dell’acqua fredda.

8.1 Servizi di acqua potabile fredda

• Nessun rubinetto deve essere installato al termine di una lunga tubazione da cui sono prelevati solo ridotti volumi d’acqua.

• I tubi dell’acqua fredda non devono seguire le vie di posa dei tubi di acqua calda o di riscaldamento ambientale, né passare attraverso aree riscaldate; quando la vicinanza dei tubi non può essere evitata, i tubi caldi e freddi devono essere tra loro isolati.


0

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UNI EN 806 – 2: i materiali

A.1 Materiali: Rame e leghe di rame

• tubi di rame;

• raccordi di rame e leghe di rame per brasatura

capillare dolce o forte;

• valvole e rubinetti, raccordi a compressione e

a pressare in leghe di rame;

• gruppi prefabbricati di rame o leghe di rame

saldati o brasati;


1

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UNI EN 806-2: giunzioni

5.2 Giunti di tubi I giunti di tubi devono essere permanentemente a tenuta

stagna.

Prospetto 3 Raccordi per il tubo di rame


2

• Brasatura dolce • Raccordi a pressare

• Brasatura forte • Raccordi a innesto rapido

• Saldatura • Flange

• Giunti filettati • Bocchettoni smontabili

• Raccordi a compressione

and

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La legionella pneumophila

Infezione da Legionella:

• la Febbre di Pontiac, simile all’influenza (periodo di incubazione di 24-48 ore), si manifesta in forma acuta senza interessamento polmonare e si risolve in 2-4 giorni.

• la legionellosi (periodo di incubazione variabile tra 2 e 10 giorni) si manifesta con interessamento polmonare, spesso di notevole gravità (mortale al 40%)


3

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>Text


Condizioni favorevoli alla proliferazione sono:

• la temperatura dell’acqua compresa tra 25° e 42°C; sotto i

20° e sopra i 60° la legionella è praticamente inattiva.

• la presenza di alcuni materiali.

• acque poco pulite

• depositi di polveri, scorie e sedimenti

• superfici arrugginite, corrose, incrostate, ecc.

• microorganismi e biofilm

• possibilità di nutrienti e protezione dall’ambiente esterno


4

and

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>Text


Vie di trasmissione:

• per via respiratoria mediante inalazione di

aerosol contenente legionella: dimensioni delle

gocce dell’aerosol da 1-5 micron

• non è mai stata dimostrata la trasmissione

interumana (non è contagiosa!)

16

5


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>Text


Impianti critici (in ordine di importanza):

1 Impianti idrosanitari e idrici di emergenza

2 Piscine e fontane

3 Torri di raffreddamento

4 Impianti di condizionamento dell’aria

16

6


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AICARR - Osservatorio sanità:

LIBRO BIANCO SULLA LEGIONELLA

“Le gomme naturali, il legno e alcuni materiali plastici

sembrano favorirne la proliferazione, mentre il rame e

altri materiali sembrano inibirla” (pag. 60)

“Alcuni composti organici rilasciati da materiali utilizzati

per le tubazioni possono favorire la crescita di batteri

eterotrofi tra i quali la legionella” (pag. 63)

16

7


and

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16

8

Ricerca KIWA (2003)

Materiale ATP(pg/cm

2)

Legionella(UFC/cm

2)

Rame 720 27

Acciaio Inox 820 560

PEX 1950 1700

ATP = Misura della quantità di biofilm, UFC = unità formanti colonie

pg = 10-12 g


and

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16

9

Ricerca KIWA (2007)

“Influence of the water

temperature on the

growth of Legionella in

a test piping

installation with

different piping

materials”


and

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>Text


17

0

Ricerca KIWA (2007)

2007

Temperature: 25°, 37°, 55°, 60°C (*)

Lunghezza: 15 m

Materiali: Cu, Pe-Xa, inox, PVC-c

(*) scelti secondo parametri olandesi Ricerca finanziata da: CopperBenelux, Arnomij, UnetoVNI.


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17

1

Ricerca KIWA (2007)

25°C

La legionella non rilevabile nei tubi di rame,

ma sopravvive nell’acqua e nel biofilm degli altri

materiali

37°C Concentrazioni di legionella tra 104 e 105 cfu/l

55°C

La legionella scompare completamente nei

tubi di rame, mentre subisce pochissime o

addirittura nessuna “perdita” negli altri materiali.

60°C La legionella scompare in tutti i materiali


and

the header

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17

2

Ricerca KIWA (2007)

Per fare partire

l’esperimento

nell’impianto con tubi

di rame sono stati

necessari 5 inoculi in

più!


and

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Ospedale

Mellino Mellini

Chiari (BS)

Distribuzione

dell’acqua fredda e

calda (con ricircolo)

per gli usi sanitari

17

3


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>Text


17

4

Ospedale S.

Raffaele

Dipartimento

materno-infantile

Milano

Progetto:

Polis Engineering s.r.l.


and

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>Text


17

5

Policlinico del

Campus

BioMedico Roma-

Trigoria

Distribuzione

dell’acqua fredda e

calda (con ricircolo)

per gli usi sanitari

Anelli al piano -2


and

the header

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>Text


17

6

Dimensione (ø est.

x spessore, mm)

Lunghezza

complessiva (m)

15 x 1 1.934

18 x 1 642

22 x 1 3.885

28 x 1,5 1.577

35 x 1,5 1.447

42 x 1,5 1.209

54 x 1,5 691

76 x 2 180

88 x 2 243

108 x 2,5 889

Tot: 12.697

Policlinico del Campus BioMedico Roma-Trigoria, progetto: H.E.G. Pordenone


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Impianti di

distribuzione dei gas

combustibili

in the middle

the

Norme di installazione

17

8

UNI 7129. Impianti a

gas per uso

domestico alimentati

da rete di

distribuzione.


and

the header

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UNI 7129

Nuova struttura suddivisa in 4 parti

impianto interno

ventilazione

scarico prodotti della combustione

installazione apparecchi e

manutenzione

17

9


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UNI 7129 parte 1

4.4.1.1 Criteri di posa delle tubazioni

Posare preferibilmente all’esterno

dell’edificio

Prevedere l’accessibilità per la manutenzione

Proteggere contro urti e danneggiamenti (fino

a 1,5m)

Ancorare con staffaggi e permettere le

dilatazioni

18

0


and

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>Text

UNI 7129 parte 1

4.4.1.1 Criteri di posa

delle tubazioni

A vista

Sottotraccia

Interrate

In guaine

In strutture

appositamente realizzate

18

1


and

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>Text

UNI 7129 parte 1

4.5.5 Installazioni interne

sottotraccia Le tubazioni sotto traccia possono

essere installate nelle strutture in

muratura, con andamento rettilineo

verticale ed orizzontale e nelle zone

indicate dalla figura

Zona di rispetto, per evitare danneggiamenti

causati da interventi successivi (es. posa di

battiscopa)

18

2


the presentation

messages

Impianti di

distribuzione dei gas

medicali

N2O

N2

CO2

O2

Aria

O2/NO2

He

Xe

vuoto

UNI EN 13348 - Tubi di rame tondi senza

saldatura per gas medicali o per vuoto

18

4


1 Localizzazione dei

serbatoi o del parco

bombole.

2 localizzazione delle

tubazioni per una

facile rintracciabilità

e manutenzione

UNI EN ISO 7396 - Impianti di distribuzione dei gas

medicali compressi e per vuoto

18

5


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Impianti di ventilazione

e trattamento dell’aria

in the middle

the

Ventilazione e trattamento dell’aria

18

7


and

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>Text


Impianti di climatizzazione con distribuzione a

canali d’aria

Impianti di ventilazione forzata (obbligatoria in

tutti i locali/edifici privi di adeguato rapporto

aeroilluminante)

Impianti di aspirazione (cucine, bagni ciechi,

locali per fumatori)

18

8


and

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>Text


Tutti caratterizzati da condotte di grandi

dimensioni per consentire la portate d’aria

necessarie

Le canalizzazioni devono essere ispezionabili per

garantire l’efficienza o l’igienicità e permettere la

manutenzione

18

9


and

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UNI 10339 Impianti aeraulici al fini di benessere.

Generalità, classificazione e requisiti.

19

0

Tipo di edificio o ambiente m3/h x pers.

Residenziale 39,6

Alberghi - camere 39,6

Alberghi - sale conferenze 19,8

Uffici 39,6

Uffici - sale riunioni 36

Bar 39,6

Ristoranti 36

Grandi magazzini 32,4

Negozi di alimentari e altro 32,4

Altri negozi 41,4

Discoteche, sale da ballo 59,4


in the middle

the


19

1

La ventilazione

forzata è

necessaria per

le “passive

houses”


in the middle

the


19

2

Recupero energia

dal sottosuolo

Recupero energia dall’aria

espulsa pretrattando l’aria in

ingresso


the presentation

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Impianti di riscaldamento:

comfort e risparmio

energetico

in the middle

the

Riscaldamento a pannelli radianti


and

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>Text

Pannelli radianti

UNI EN 1264. Riscaldamento a pavimento.

Impianti e componenti.

p. 1 - Definizioni e simboli

p. 2 - Metodi di calcolo e prove

p. 3 - Dimensionamento

p. 4 - Installazione

p. 5 - Determinazione della potenza termica


and

the header

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>Text

UNI EN 1264

201

Materiali per tubi Coduttività termica in

W/(mK)

PB (polibutilene) 0,22

PP (polipropilene) 0,22

PE-X (polietilene) 0,35

PVC (polivinilvloruro) 0,15

Acciaio 200

Rame 390


and

the header

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>Text

Pannelli radianti Influenza del materiale

202

passo Rame Pex differenza

5 127 118 + 7%

10 122 108 + 12%

12 120 104 + 15%

15 116 98 + 18%

20 108 88 + 22%

25 100 79 + 26%

30 92 71 + 29%

• T ambiente: 20°C

• T media acqua: 40°C

• Parquet

• Resa termica del

pavimento in W/m2

Tabella tratta da: “Impianti termici di

benessere”, di S. Gioria. pagg. 30-32.

Si considera la soletta classica, con 3 cm di

isolante


and

the header

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>Text

Pannelli radianti a parete


and

the header

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>Text



Grazie per l’attenzione

[email protected]

Via dei Missaglia 97 - 20142 Milano. Tel.: 02 89 30 1330 – Fax: 02 89 30 1513

Seminario Ingegneria Napoli 4-03-15

Engineering

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