Seminario Ingegneria Napoli 4-03-15

Il Rame per l’edilizia e l’architettura
ing. Vincenzo Loconsolo
Facoltà di Ingegneria
Napoli, 4 marzo 2015

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 20152

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

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)

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

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

Life cycle assessment

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

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

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

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

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

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

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

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 %

Palazzo degli
anni ‘60
ristrutturato:
usato gran
parte del
rame
originale.
Il riciclo: un esempio a Turku (Finlandia)

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 design19

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,

Promossa da:
European Copper Institute
Bruxelles
La valutazione volontaria del rischio (VRA)

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

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

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

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

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

La prevenzione contro la
contaminazioni delle superfici

Proliferazione batterica

Prove di laboratorio:
batteri MRSA
1,00E+00
1,00E+02
1,00E+04
1,00E+06
1,00E+08
0 60 120 180 240 300 360
BacteriaCount(perml.)
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

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

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

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) • ….

Antimicrobial Copper ®
Selly Oak Hospital - Birmingham
33
reparto
bagni
bagni

Proliferazione batterica

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”

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%

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

Il marchio

Applicazioni
Ospedali, case
di cura, case
di riposo
Edifici
pubblici, centri
commerciali
Mezzi di
trasporto
pubblico

Applicazioni
Centri sportivi,
piscine, palestre
Impianti
dell’aria
condizionata

Applicazioni
Scuole, centri
ricreativi
Hotel, ristoranti
attività turistiche

Casse aeroporto Congonhas di S. Paolo (Brasile)

Il rame nelle costruzioni:
coperture, rivestimenti ed altre
applicazioni architettoniche.
Criteri di installazione

Tubi per impianti:
riscaldamento
acqua potabile
gas e combustibili
liquidi
gas medicali
gas refrigeranti
…

Gronde
Pluviali
Coperture
Rivestimenti
Serramenti
Maniglie
Accessori
…

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

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

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

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

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

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”.

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

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)
azione dei venti

Le coperture discontinue
devono prevedere una
pendenza minima.
la pioggia
Abaco tratto da UNI 10372
Il tipo di aggraffatura è in
funzione della pendenza

Coperture
Stazione Ostiense,
Roma
arch. J. Lafuente

Coperture

Coperture
Chiesa di S.
Giovanni
Battista, Firenze
arch. G.
Michelucci

Coperture
Museo archeologico di Cipro, arch. Andrea Bruno

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

Coperture
Grattacielo Pirelli
arch. Giò Ponti, Fornaroli,
Valtolina, Rosselli, Danusso, Nervi

coperture
Torre Velasca, Milano – Studio BBPR

Coperture
Aeroporto
Marco Polo
Venezia
Studio arch.
G.P. Mar
Rame
preinverdito

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

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

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

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

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

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

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

Impianti di scarico
delle acque reflue

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

Impianti di scarico delle acque
meteoriche
78
Necessario per
la raccolta e il
riutilizzo
dell’acqua
piovana.

Il rame e le sue leghe

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

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

New Metropolis Amsterdam - Renzo Piano Building Workshop

Rivestimento a scandole

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

Loft House Amburgo - Arch. Bothe, Richter, Teherani

Rivestimento a pannelli

Domus Salutis a Brescia, Studio Associato Dabbeni

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

Centro Logistico delle Arnere a Refrontolo (TV), arch. Dorigo

Ospedale Fiorenzuola d‘Arda - Politecnica

Rivestimento con lamiere stirate e forate New
De Young Museum San Francisco – Herzog & De Meuron Architects

Travi, lastre, montanti e
parapetti in ottone
Mies Van Der Rohe & Philips

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

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)

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

Parigi,
Metro
Arts et
Métiers
107

Hotel Dellearti (CR)WMT - Parigi
Astec srl (TV)
108

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.

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.

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.

Geotermia
115 | Fac. Ingegneria - Napoli 4 marzo 2015

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.

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

Master EFER – Roma 15 aprile 2010
Pompe di calore

Energia solare
Solare termico Fotovoltaico

Energia solare

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

Il tetto energetico

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

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

Risparmio energetico nelle
applicazioni elettromeccaniche

Il rame per conduttori
Cavi elettrici
Cavi telefonici
Conduttori nudi
Filo di rame trafilato
Trolley

Motori ad alto rendimento
Premium
Old or Current
“New” Standard
% Efficiency
(full load)
Motor rating (KW)

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%

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

Impianti idrosanitari:
distribuzione dell’acqua
potabile

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

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

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

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
9

Da ogni collettore si diramano tante linee quanti sono gli apparecchi
distribuzione a collettori
0

Raccordi sotto traccia e minore impiego di tubi.
1
distribuzione in linea

Maggiore uniformità dei diametri dei tubi e impiego di raccordi a tre vie
2
distribuzione ad anello

Impianti di acqua calda
centralizzati: l’elevata
distanza dal boiler
impone il ricircolo per
consentire l’erogazione
in tempi accettabili.
3
ricircolo

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

16
8
Ricerca KIWA (2003)
Materiale ATP
(pg/cm2
)
Legionella
(UFC/cm2
)
Rame 720 27
Acciaio Inox 820 560
PEX 1950 1700
ATP = Misura della quantità di biofilm, UFC = unità formanti colonie
pg = 10-12 g

16
9
Ricerca KIWA (2007)
“Influence of the water
temperature on the
growth of Legionella in
a test piping
installation with
different piping
materials”

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.

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

17
2
Ricerca KIWA (2007)
Per fare partire
l’esperimento
nell’impianto con tubi
di rame sono stati
necessari 5 inoculi in
più!

Ospedale
Mellino Mellini
Chiari (BS)
Distribuzione
dell’acqua fredda e
calda (con ricircolo)
per gli usi sanitari
17
3

17
4
Ospedale S.
Raffaele
Dipartimento
materno-infantile
Milano
Progetto:
Polis Engineering s.r.l.

17
5
Policlinico del
Campus
BioMedico Roma-
Trigoria
Distribuzione
dell’acqua fredda e
calda (con ricircolo)
per gli usi sanitari
Anelli al piano -2

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

Impianti di
distribuzione dei gas
combustibili

Norme di installazione
17
8
UNI 7129. Impianti a
gas per uso
domestico alimentati
da rete di
distribuzione.

UNI 7129
Nuova struttura suddivisa in 4 parti
 impianto interno
 ventilazione
 scarico prodotti della combustione
 installazione apparecchi e
manutenzione
17
9

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

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

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

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

Impianti di ventilazione
e trattamento dell’aria

Ventilazione e trattamento dell’aria
18
7

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

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

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

19
1
La ventilazione
forzata è
necessaria per
le “passive
houses”

19
2
Recupero energia
dal sottosuolo
Recupero energia dall’aria
espulsa pretrattando l’aria in
ingresso

Impianti di riscaldamento:
comfort e risparmio
energetico

Riscaldamento a pannelli radianti

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

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

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

Pannelli radianti a parete

Grazie per l’attenzione
vincenzo.loconsolo@copperalliance.it
Via dei Missaglia 97 - 20142 Milano. Tel.: 02 89 30 1330 – Fax: 02 89 30 1513

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