L'EDIFICIO: GLI IMPIANTI

Gli impianti garantiscono la funzionalità alla costruzione; infatti, nessun edificio potrebbe essere utilizzabile in assenza di impianti. Possiamo paragonare gli impianti dell’edificio, al sistema di reti che attraversano il nostro corpo sistema sanguigno, sistema nervoso, sistema linfatico e così via dicendo.

Sotto le strade cittadine sono interrate le canalizzazioni degli impianti di distribuzione dell’acqua potabile, dell’energia elettrica, del gas, delle fognature e della telefonia. Durante la costruzione dell’edificio vengono fatti gli allacciamenti e si installano le derivazioni dei singoli impianti, ciascuno in un’apposita tubatura dalla quale parte la distribuzione interna al fabbricato e ai singoli appartamenti.

L’IMPIANTO ELETTRICO

L’impianto elettrico è quel sistema di fili conduttori, di cavi e di accessori che hanno la funzione di portare l’elettricità all’interno delle nostre case. Questo presuppone l’esistenza di un fornitore (gestore elettrico) e di un utente (noi), che stipuliamo un contratto per la fornitura dell’elettricità. Oggi, l’elettricità non può più essere fornita da un unico gestore (come accadeva in passato con l’ENEL), ma può essere erogata anche da altri soggetti non necessariamente italiani (questo ha consentito in alcuni casi, concorrenza e abbassamento dei costi).

l'impianto elettrico nell'abitazione

Dalla centrale elettrica la corrente viaggia velocissima verso le nostre case. Una rete sotterranea di cavi attraversa le nostre città e da questa giunge ad ogni utenza servita. Il primo oggetto elettrico che troviamo nel nostro edificio (sia si tratti di un condominio che di una casa singola) è il cosiddetto CONTATORE; una scatola che ha lo scopo di registrare i consumi effettuati in modo da definire la spesa da addebitare.

immagine di un moderno contatore elettrico

Se il contatore rappresenta lo strumento di ingresso dell’elettricità nel nostro edificio, l’interruttore magneto-termico differenziale detto anche SALVAVITA rappresenta il primo elemento elettrico dentro casa nostra. Si tratta di un dispositivo di sicurezza in grado di interrompere il flusso elettrico nel caso in cui si verifichi un’eccessiva differenza tra la corrente in ingresso e quella in uscita a causa di cortocircuiti o sovraccarichi.

un esempio di interruttore differenziale (salvavita) Si riconosce all'interno del quadro elettrico per la presenza del pulsante T (test)

Il SALVAVITA svolge, quindi, tre funzioni:

Protezione dal cortocircuito (protezione magnetica)

Questo tipo di guasto si verifica quando due conduttori entrano in diretto contatto tra loro, provocando un elevatissimo e istantaneo flusso di corrente.

Protezione dal sovraccarico (protezione termica)

Questo problema si verifica quando l’intensità di corrente supera un valore prefissato ad esempio per troppi apparecchi accesi contemporaneamente.

Protezione da dispersione o contatto (protezione differenziale)

Questo problema si verifica quando la corrente percorre una strada diversa da quella che dovrebbe normalmente seguire. Ad esempio attraverso il corpo di una persona (scossa elettrica) ossia per contatto diretto o attraverso un elettrodomestico collegato per cedimento dell’isolante o difetto di fabbricazione.

Approfondiamo adesso, per finire, alcuni degli elementi dell’impianto elettrico maggiormente diffusi e utilizzati. Partiamo dagli INTERRUTTORI; sono dispositivi elettrici in grado di interrompere un circuito elettrico. Quando l’interruttore consente il passaggio della corrente si definisce chiuso, quando invece il passaggio della corrente è impedito, si definisce aperto.

Le PRESE, invece, sono dei particolari elementi dell’impianto elettrico che consentono il collegamento di lampade o altre apparecchiature. Queste per funzionare debbono essere dotate di connettori detti SPINE. Esistono tantissime tipologie di prese che variano a seconda del paese in cui ci troviamo, ma alcuni tipi sono diventati standard grazie alla diffusione di apparecchiature elettriche che li sfruttano.

i diversi tipi di presa elettrica e la loro diffusione nel mondo

i diversi tipi di spine esistenti

Esistono, infine, una quantità enorme di elementi elettrici che consentono le più disparate tipologie di connessioni. TV, telefono, ethernet, audio, dimmer, parti integranti del nostro sistema di vita, basato sempre più sul concetto di DOMOTICA, ossia la scienza che studia le tecnologie atte a migliorare tutti gli aspetti della vita all’interno della casa.

Di seguito un breve video che mostra le potenzialità della domotica applicata alle abitazioni

L’IMPIANTO TERMICO

Alle nostre latitudini, l’alternanza delle stagioni è evidente, passando da estati anche molto calde a inverni, al contrario, molto freddi. Da qui la necessità di garantire nello spazio interno dell’edificio, il corretto micro-clima in grado di consentire durante il corso dell’anno lo svolgimento di tutte le funzioni e attività per cui è stato pensato (lavoro, ricreazione, studio, sonno, ecc.). Oggi, la parola d’ordine è RISPARMIO ENERGETICO, per cui il primo intervento da realizzare è proprio sull’involucro edilizio, sugli elementi che dividono lo spazio interno da quello esterno per rendere il guscio dell’edificio perfettamente isolante, in modo da consentire risparmi energetici anche notevoli; ma a parte questo, un buon impianto di riscaldamento consente a chi occupa la casa in inverno di ottenere un ottimo comfort abitativo.

 L’impianto termico, è quel sistema che realizza il riscaldamento dell’aria negli spazi interni della costruzione per garantire condizioni di benessere degli occupanti. Il modo in cui riesce in questo compito è molteplice. Molteplici possono essere infatti i COMBUSTIBILI utilizzati per il riscaldamento (metano, solare, elettrico, ecc.), molteplici possono essere i MODI (impianto radiante, pompe di calore, impianto a pavimento, ecc.), molteplici possono essere le SOLUZIONI (impianto collettivo, impianto autonomo, impianto condiviso, ecc.).

l'impianto termico nell'abitazione

In questa sede ci occuperemo degli IMPIANTI AUTONOMI, in grado di garantire ad un intero appartamento il raggiungimento delle condizioni ottimali, e degli IMPIANTI CENTRALIZZATI in grado di riscaldare interi edifici. Essi sono caratterizzati, pur con le dovute differenze, da alcuni elementi in comune. Sono dotati entrambi di un generatore di calore (CALDAIA) alimentato da un combustibile liquido o gassoso e dotato di CAMINO per l’evacuazione all’esterno dei prodotti della combustione (fumi), di un SISTEMA DI DISTRIBUZIONE del fluido termovettore (acqua, aria o vapore) e di TERMINALI per fornire ai singoli ambienti la potenza termica necessaria al controllo della temperatura interna (caloriferi o termosifoni).

GENERATORE DI CALORE (CALDAIA)

Tutti gli impianti termici hanno bisogno di un generatore di calore. Questo è composto da due elementi principali: il bruciatore e la caldaia. Il bruciatore è quell’apparecchiatura che consente di immettere nella caldaia la giusta quantità di combustibile richiesta, facendo si che questa si mescoli opportunamente con l’aria necessaria. Il calore che si produce dalla combustione, serve a scaldare l’acqua che circola nella caldaia.

CONTATORE

In generale, oggi, il combustibile più utilizzato, è il metano, scelta dovuta al fatto che tra i combustibili fossili è il più pulito, il più economico e dotato di una capillare rete di distribuzione che attraversa le nostre città sotto il manto stradale. Proprio in virtù di ciò, il primo elemento di cui si compone un impianto di riscaldamento è un allaccio ad una rete di distribuzione e quindi la presenza in prossimità dell’utenza di un apparecchio contatore. Questo è uno strumento che registra (come nel caso del contatore elettrico), il passaggio del gas consentendo una quantificazione e di conseguenza una sua monetizzazione.

 

un moderno contatore del gas

IL CAMINO

I combustibili bruciati nella caldaia emettono fumi e prodotti della combustione. Questi debbono necessariamente essere smaltiti all’esterno e per realizzare questa operazione l’impianto viene dotato di un camino. Questi altro non è che un condotto verticale che emerge dal tetto dell’edificio in grado, per aspirazione forzata, di portare all’esterno i fumi della combustione. E’ necessario che sia ben progettato, perché una sua inefficienza in questo compito potrebbe comportare grossi problemi.

caldaia, canna fumaria e camino

 SISTEMA DI DISTRIBUZIONE

Attraverso un sistema di tubi collegati a piastre metalliche radianti (CALORIFERI) o annegato in serpentine nel massetto del pavimento (IMPIANTO A PAVIMENTO), il calore viene distribuito in ogni ambiente della casa.

Nel passato, gli impianti di riscaldamento erano monotubo, ossia un tubo che usciva e rientrava nella caldaia a cui erano collegati da due a sei radiatori. Questo, pur facilitando la progettazione e la realizzazione dell’impianto, aveva lo svantaggio che il fluido man mano che procedeva lungo il percorso si raffreddava, per cui l’ultimo radiatore dell’impianto era sempre il più freddo. Oggi per evitare ciò, le caldaie sono collegate ai radiatori attraverso il COLLETTORE, un sistema che consente lo smistamento del fluido in una rete di tubi pari al numero di radiatori presenti nell’impianto.

un collettore al quale somno collegati i diversi tubi (realizzati in ram e avvolti in una guaina isolante) che distribuiscono il fluido termovettore agli elementi radianti

Per cui se a casa nostra ci sono sette termosifoni, dal collettore partiranno sette diversi tubi e ne torneranno altri sette. In pratica un circuito per ogni elemento dell’impianto. In questo modo, ogni elemento riceverà la stessa quantità di calore, rendendo l’impianto molto più efficiente.

CALORIFERI o TERMOSIFONI

I tubi isolati che corrono sotto il pavimento, emergono da questo in punti specifici delle stanze e entrano all’interno di elementi dell’impianto chiamati termosifoni o caloriferi, che hanno la funzione di irradiare il calore nella stanza e l’efficienza di questa funzione dipende da diversi fattori quali il materiale, il numero di elementi e dalla dimensione.

diversi tipi di termosifoni

IMPIANTO A PAVIMENTO

Una soluzione che sta prendendo piede nel campo del riscaldamento di interni, migliore da un punto di vista della resa termica e da quello estetico, ma evidentemente più costoso, è quello del riscaldamento radiante a pavimento.

In pratica, si stende uno strato isolante sul sottofondo del pavimento, in modo che il calore non possa essere disperso verso il basso e vi si posano sopra una serie di tubazioni con un andamento a serpentina di tubo flessibile. Successivamente si annega l’opera costruita nel massetto di posa del rivestimento (solitamente piastrelle).

schema di un impianto radiante a pavimento

un impianto radiante a pavimento in corso di realizzazione; si notano la serpentina e l'isolamento del sottofondo del pavimento

Il sistema presenta notevoli vantaggi rispetto ai sistemi tradizionali:

il calore si trasferisce uniformemente dal pavimento in ogni angolo della casa;

si riducono i costi di esercizio del 30/40%;

con minime modifiche l’impianto può funzionare anche da impianto di refrigerazione nel periodo estivo, facendo circolare al suo interno acqua fredda a 10°C.

L’IMPIANTO IDRICO-SANITARIO

Tra gli impianti indispensabili per le abitazioni, non possiamo non parlare dell'impianto idrico-sanitario, ossia di quell’impianto che rifornisce le abitazioni di acqua potabile.

La distribuzione dell’acqua avviene oggi attraverso un unico sistema ed un unico tubo, per cui, l’acqua potabilizzata rifornita dall’ente gestore, viene in buona parte sprecata perché utilizzata non solo per usi potabili, ma anche per usi industriali e per i servizi sanitari. Recenti normative, e indicazioni di buon senso, stanno facendo in modo che tutto questo, cambi. Si prevede, infatti, la realizzazione di due diverse reti di servizio, una per l’acqua potabilizzata e una per l’acqua destinata ad altri usi.

impianto idraulico

RETE DI DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA

L’acqua che utilizziamo per le nostre utenze, viene estratta dalle falde acquifere sotterranee e sollevata fino ad un serbatoio posto in superficie dell’altezza di circa 30-40 m, quindi una torre molto alta. Il portare l’acqua in un posto così alto è necessario affinché possa raggiungere, per la pressione accumulata, attraverso la rete di tubazioni le nostre case. In genere quest’altezza consente all’acqua di rifornire utenze fino al secondo, terzo piano. Per utenze poste a piani ancora maggiori sarà necessario dotare l’edificio di una pompa o di una autoclave in maniera tale da avere la pressione sufficiente a spingere l’acqua fino a tali altezze. Attraverso tubature di circa 1 m di diametro, l’acqua viene trasportata dall’acquedotto alle città e poi con tubi più piccoli agli edifici.

L’impianto idrico dell’edificio, riceve l’acqua dalla rete idrica dell’acquedotto (ente gestore) e la distribuisce a tutte le utenze. Anche in questo caso, come per l’impianto di riscaldamento, possiamo avere un impianto di tipo centralizzato o un impianto autonomo. In ciascuno dei due casi, l’impianto idrico è dotato di alcuni elementi fondamentali; vediamo quali.

schema di funzionamento di un serbatoio a torre

immagine di un serbatoio a torre

IL CONTATORE

L’acqua giunge all’edificio dal basso, quindi troviamo le tubature idriche nei cantinati o al piano terra; il primo elemento di questo impianto è il CONTATORE. Si tratta di un apparecchietto metallico in cui in immersione troviamo una serie di indicatori che ci forniscono alcune utili informazioni sul funzionamento dell’impianto e sui consumi. Oggi, leggere il contatore è abbastanza semplice, perché è stato semplificato al massimo per consentire una immediata lettura dei consumi.

immagine di un contatore idraulico

Aprendo il coperchio in plastica si scopre l’indicatore di consumo. In pratica basta leggere il valore numerico progressivo, espresso in metri cubi, per conoscere il proprio consumo. Le asticelle rosse non vanno considerate, mentre per sapere se l’impianto funziona e l’acqua scorre, basta osservare la rotella nera posta al centro (se ruota l’impianto è funzionante).

RUBINETTO GENERALE (CHIUSINO)

Ogni impianto che si rispetti è dotato di un rubinetto generale necessario all’interruzione dell’erogazione dell’acqua in caso di perdite o di manutenzione. Normalmente questo rubinetto è posto all’ingresso della fornitura dell’alloggio, o sul balcone o in una delle stanze servite (bagno, cucina, lavanderia, ecc.). Oggi si tende a dotare ogni ambiente di un proprio rubinetto generale, in modo da sezionare l’impianto così che, se abbiamo un guasto in bagno, chiudiamo l’acqua solo in quell’ambiente lasciando serviti tutti gli altri.

TUBAZIONI

L’acqua, spinta dalle pompe, sale attraverso una lunga tubatura realizzata in acciaio zincato inserita all’interno dei muri dell’edificio chiamata COLONNA VERTICALE. Alla colonna verticale, ad ogni piano, sono collegate le tubazioni orizzontali che portano l’acqua ad ogni elemento idrico dell’appartamento (wc, lavabo, doccia, lavatrice, lavastoviglie, caldaia, ecc.).

SIFONE

L’acqua che fuoriesce dai rubinetti dei vari sanitari, scorre via, poi, attraverso altre tubazioni realizzate in materiale plastico, molto resistenti alle azioni degli acidi presenti in tali acque. Prima di finire nelle tubazioni orizzontali di scarico e poi in quelle verticali (COLONNA MONTANTE), le acque attraversano un un tubo particolare che prende il nome di sifone. Questo tubo ha una particolare forma a U o a T in modo che, al suo interno resti sempre una parte di acqua pulita che ha la funzione di non far risalire i cattivi odori proveniente dalla fognatura.

schema di un sifone di scarico

schema del sistema a sifone nel WC

L’IMPIANTO DI SCARICO E DEPURAZIONE

L’impianto idrico-sanitario trova il suo naturale completamento nell’impianto di scarico e poi nella rete fognaria comunale oppure in una vasca biologica di scarico, chiamata imhoff.

In pratica, le acque luride e le acque bianche scaricate dal nostro impianto, vengono convogliate in un grande tubo di scarico, chiamato COLONNA MONTANTE che porta i liquami ad un canale in cemento che costituisce la condotta principale del sistema fognario. Tale canale si trova a circa 3 metri di profondità sotto le nostre strade e ha un diametro compreso tra i 3 e i 4 metri. Tale condotta raccoglie, percorrendo le nostre strade, tutti gli scarichi sia che essi provengano dai nostri impianti sanitari che dai pluviali (scarichi acque piovane) o dalle caditoie lungo i margini stradali e li porta, per gravità (cioè sfruttando la sola pendenza delle condotte) fino al depuratore.

DEPURATORE

Completato il loro percorso dalla città, i fanghi o liquami, giungono al depuratore, il luogo dove perdono la loro componente inquinante per poter essere nuovamente immessi nell’ambiente.

Il procedimento di depurazione prende il nome di depurazione ai fanghi attivi, proprio perché si controlla in ogni momento in laboratorio che, la flora batterica contenuta nei fanghi sia sempre attiva e quindi in grado di depurare le acque.

schema di funzionamento di un impianto di depurazione ai fanghi attivi

I fanghi, che arrivano dal collettore cittadino, vengono fatti passare attraverso una griglia che ha la funzione di trattenere i materiali grossolani (stracci, carta, oggetti di plastica, ecc.). I fanghi, così separati dagli oggetti più grandi, vengono inviati nella seconda vasca di depurazione dell’impianto, chiamata vasca di dissabbiatura e disoleatura. Qui, la sabbia contenuta nell’acqua, a causa del suo peso si deposita sul fondo della vasca, mentre gli oli e i grassi rimangono a galla e vengono separati dall’acqua attraverso un canale laterale che li trattiene.

Il liquame, a questo punto è parzialmente depurato, ma ancora potenzialmente pericoloso ed inquinante. Viene così inviato ad una successiva vasca detta di areazione, dove i liquami, vengono mossi da apposite turbine messe in immersione nella vasca. La violenta rotazione delle turbine, consente il passaggio di ossigeno dall’aria al liquido in modo da garantire la formazione di batteri anaerobi (flora batterica).

Il liquame passa poi ad un’altra vasca detta di sedimentazione finale, nella quale, i batteri attivi, separano dai fanghi le sostanze organiche che si depositano sul fondo delle vasche. I fanghi, così separati dalle sostanze grossolane, e dai sedimenti organici, tornano ad essere acqua pura che attraverso apposite condutture viene re-immessa nei corsi d’acqua.

PRODUZIONE DI BIOGAS E CONCIMI

I fanghi raccolti nel procedimento di sedimentazione, vengono poi ulteriormente trattati per due scopi: produrre energia e concimi. Infatti, alcuni impianti sono dotati di un impianto per la produzione di BIOGAS, che ha la funzione di produrre l’energia necessaria al funzionamento del depuratore, o per produrre il gas necessario al funzionamento delle centrali termo-elettriche.

 L’elemento fondamentale di un impianto di produzione di biogas è il DIGESTORE.

il digestore

Questo è costituito essenzialmente da una vasca di grandi dimensioni, generalmente in cemento armato o in acciaio con coperture plastiche, che hanno lo scopo di trattenere i gas che si sviluppano durante il processo di FERMENTAZIONE ANAEROBICA, ossia in assenza di ossigeno, grazie alla presenza di particolari batteri che si nutrono di sostanza organica (carbonio, azoto, ecc.) e che producono, durante la digestione, il cosiddetto biogas, composto da vari elementi, tra cui il METANO, utile ad alimentare i motori che generano energia elettrica e calore.

Il processo di fermentazione che avviene nella vasca del digestore in tempi molto brevi, è un fenomeno che in natura, nel sottosuolo, impiega milioni di anni.

I fanghi residui, ulteriormente disidratati ed essiccati, vengono macinati e insaccati in modo da poter essere riutilizzati come concimi naturali in agricoltura.

Questo procedimento, alquanto complesso, dimostra come se ben realizzati e manutenti, gli impianti di depurazione delle acque luride cittadine, possono essere molto efficaci per mantenere pulito l’ambiente e oltremodo utili per la produzione di sostanze che avvantaggiano altri settori produttivi.