Soluzioni impiantistiche evolute nei grandi edifici: il caso studio del nuovo ospedale “S. Marco” di Catania

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La realizzazione dell’Ospedale “San Marco” di Catania rappresenta uno dei più importanti lavori nell’ambito della sanità in Sicilia degli ultimi tempi. La struttura si compone di una superficie utile calpestabile di circa centomila metri quadrati e articolata in quattro padiglioni ed in un ulteriore edificio, a parte, destinato esclusivamente a centrale termofrigorifera che copre circa 3500 mq al chiuso ed altra superficie scoperta per il collocamento delle torri evaporative.

Descrizione del progetto

Il nucleo di tutto il progetto risiede naturalmente nella centrale termofrigorifera la quale, vista la tipologia e la strategicità della struttura, dispone di macchine multiple in modo da distribuire le potenze necessarie su più apparecchiature. 

Sulla base di quanto predisposto in fase preliminare, l’ottica progettuale è stata quella di diversificare le sorgenti di energia, riutilizzare quanto più possibile i cascami termici grazie alla soluzione trigenerativa adottata e rendere l’Ospedale energeticamente efficiente, sempre nel rispetto delle esigenze di operatività costante ventiquattro ore su ventiquattro della struttura sanitaria.

Si fa presente che il progetto qui descritto ha dovuto naturalmente essere sviluppato sulla base della precedente progettazione effettuata e messa a base di gara dall’Amministrazione nonché in funzione dei budget originariamente predisposti. Il progetto finale è dunque il risultato di un’armonizzazione tra le soluzioni precedentemente previste, le tecnologie disponibili all’epoca della nuova redazione progettuale, i budget di computo metrico, le richieste dell’Amministrazione, le prescrizioni normative e quant’altro vincolante.

Procedendo in ordine, la fornitura di energia elettrica viene integrata mediante n. 2 gruppi elettrogeni a combustione interna, con una potenza elettrica di 1560 kW cadauno. I cascami termici dei gruppi elettrogeni (cogeneratori) vengono riutilizzati, per ciascuno di essi, mediante due scambiatori in serie che recuperano l’energia termica di scarto sia dell’acqua di raffreddamento che dei fumi di scarico. Tale calore viene utilizzato per il riscaldamento di acqua tecnica, la quale viene sfruttata per due finalità:

  • alimentazione di n.1 assorbitore ad acqua calda;
  • integrazione sul collettore di mandata dell’acqua calda ai circuiti di riscaldamento.

La produzione dell’acqua refrigerata avviene mediante quattro macchine e precisamente:

  • n. 1 assorbitore alimentato ad acqua calda (sopra menzionato), con potenza frigorifera di 2300 kWf;
  • n. 1 assorbitore alimentato a vapore, con potenza frigorifera di 4000 kWf;
  • n. 2 refrigeratori elettrici acqua-acqua con inverter, con potenza frigorifera di 3000 kWf cadauno.

Pertanto, la centrale dispone di una potenza frigorifera complessiva  di 12300 kWf.

Tutte le macchine frigorifere sono raffreddate mediante torri evaporative, collocate all’esterno a ridosso della centrale coperta, realizzate mediante un unico grosso corpo vasca in calcestruzzo e ventilatori in batteria.

La configurazione della centrale è energeticamente trigenerativa in quanto, grazie alla presenza dei gruppi elettrogeni, oltre alla produzione di energia elettrica si ha produzione di energia termica grazie al recupero sul circuito di riscaldamento dell’ospedale e produzione di energia frigorifera mediante l’alimentazione dell’assorbitore da 1560 kW.

La produzione dell’acqua calda avviene mediante due caldaie a basamento con potenza termica di 6000 kWt cadauna. Si precisa che il circuito acqua calda è integrato dal recupero termico dei cogeneratori.

La produzione di vapore avviene mediante due caldaie a basamento con potenza termica di 3000 kWt cadauna. Il vapore è destinato alle seguenti utenze:

  • primariamente, ai circuiti dell’Ospedale che fanno uso di vapore e alle unità di trattamento aria provviste di umidificazione a vapore;
  • secondariamente, all’assorbitore da 4000 kWf.

Tutte le caldaie hanno la possibilità di essere alimentate sia a gas che a gasolio e dispongono di tutti i sistemi previsti dalle normative vigenti per il controllo dei prodotti della combustione.

Per quanto riguarda l’impianto interno negli ambienti della struttura ospedaliera, esso è variegato e contempla diverse soluzioni a seconda delle destinazioni d’uso degli ambienti.

Fondamentalmente è presente aria primaria (nelle configurazioni a tutt’aria o con integrazione di ventilconvettori), fan-coil a quattro tubi per la regolazione locale della temperatura nei singoli ambienti a seconda dell’esposizione cardinale, dei carichi e delle esigenze degli occupanti, travi fredde in alcune aree del complesso.

Date le dimensioni dell’Ospedale (il padiglione più ampio è lungo quasi 300 metri), sono previste n. 3 sottocentrali dislocate in ciascuno degli edifici (rispettivamente denominati, per motivazioni tecniche di natura strutturale, NC1, NC3 ed NC5). Da ognuna di esse dipartono i rami che alimentano le utenze localmente. 

In particolare, i circuiti sono i seguenti (si tenga conto che ogni sottocentrale possiede tutte, una parte o una combinazione delle tipologie elencate, a seconda delle utenze da alimentare):

  1. a) UTA pre-riscaldamento;
  2. b) UTA post-riscaldamento;
  3. c) UTA acqua refrigerata;
  4. d) ventilconvettori riscaldamento;
  5. e) ventilconvettori raffrescamento;
  6. f) travi fredde riscaldamento;
  7. g) travi fredde raffrescamento;
  8. h) batterie di post-riscaldamento canalizzate.

Nel caso di singolo padiglione con estensione lineare notevole, i circuiti sono stati suddivisi in più zone (es: est ed ovest).

Il collegamento tra la centrale termofrigorifera e il livello 1 a cui sono collocate le tre sottocentrali negli edifici avviene attraverso un cunicolo interrato, strutturato in maniera tale da consentire l’accesso e la manutenzione delle tubazioni e dei cavidotti da parte del personale addetto.

Quasi tutte le unità di trattamento aria sono collocate sulla copertura degli edifici, alcune delle quali alloggiate in zone coperte per la protezione dagli agenti atmosferici. Tutte le UTA sono posizionate in vicinanza dei cavedi, in maniera tale da ridurre le perdite di carico e l’impatto estetico delle canalizzazioni dalle zone circostanti.

Sono previste un totale di n. 44 unità di trattamento aria, per una portata d’aria trattata complessivamente pari a circa 800.000 mc/h.

Tutti i terminali interni (ventilconvettori, batterie di post-riscaldamento, travi fredde) sono incassati a controsoffitto.

Per quanto riguarda i ventilconvettori, essi sono del tipo canalizzato, installati in posizione orientativamente baricentrica all’interno del singolo locale e dotati di plenum di mandata e aspirazione tali da consentire l’immissione verso il prospetto dell’edificio, così da creare un effetto “barriera d’aria” verso la perdita o la rientrata di calore in corrispondenza dell’infisso.

All’interno degli ambienti ospedalieri sono collocati alcuni reparti sensibili (la maggior parte dei quali ubicata nel padiglione NC3), che vengono di seguito dettagliati.

Schema d’insieme della centrale frigorifera dell'ospedale san marco di Catania

Figura 1 – Schema d’insieme della centrale frigorifera.

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Si ringrazia l'ORDINE DEGLI INGEGNERI DI CATANIA per la gentile collaborazione.