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).
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| 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.
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| 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.
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| 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.
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| i diversi tipi di presa elettrica e la loro diffusione nel mondo |
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| 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.
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| 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.
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| 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.
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| caldaia, canna fumaria e camino |
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.
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| 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.
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| 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).
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| schema di un impianto radiante a pavimento |
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| 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.
RETE DI DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA
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| 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.
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| schema di funzionamento di un serbatoio a torre |
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| 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.
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).
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| immagine di un contatore idraulico |
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.
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| schema di un sifone di scarico |
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| 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.
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| 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.
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| 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.