Comportamento termico delle piscine: indagine sperimentale e simulazione numerica

Introduzione 
 
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INTRODUZIONE 
 
La gestione di un impianto natatorio prevede il rispetto di una normativa sanitaria molto 
stringente (UNI EN 10637), di conseguenza l’impianto idraulico è oggetto di un’attenta 
progettazione per garantire il corretto ricircolo, filtraggio e ricambio dell’acqua giornaliero. 
L’analisi degli aspetti energetici passa invece in secondo piano, con il rischio per il 
proprietario dell’impianto di affrontare ogni anno un esborso economico molto elevato. 
Le piscine all’aperto sono fortemente energivore, ma raramente gli impianti e le tecnologie 
impiegate sono orientati alla riduzione dei fabbisogni e all’utilizzo razionale dell’energia, 
specie nelle realtà piø datate. 
Al consumo per il riscaldamento delle piscine, bisogna poi sommare quello per la produzione 
di acqua calda sanitaria in grandi quantità e a temperatura ben piø elevata rispetto a quanto 
richiesto dalle piscine stesse. 
 
E’ un esempio di quanto detto il caso di studio di questa tesi, l’impianto dell’area ricreativa di 
Sassabanek a Iseo, in provincia di Brescia, dove ogni anno si bruciano in caldaia circa 11000 
litri di gasolio per il riscaldamento della piscina scoperta e la produzione dell’acqua calda 
sanitaria. Questo si traduce in una spesa annua di circa 16000€. Questo valore è destinato 
certamente ad aumentare, dato il rincaro costante del gasolio per riscaldamento. 
 
Scopo di questa tesi è analizzare se sia possibile ridurre le spese annue di riscaldamento 
dell’acqua tramite variazioni nella gestione dell’impianto, utilizzando un modello di 
simulazione del bilancio termico di una piscina che permetta di valutare l’effetto di queste 
modifiche. Non si propone quindi di ridurre i consumi energetici ricorrendo a costose
Introduzione 
 
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modifiche o sostituzioni degli impianti, ma ci si chiede se sia possibile ottenere dei benefici 
economici apprezzabili sfruttando al meglio quanto già presente. 
Nel caso in cui i risparmi così ottenuti siano poco significativi, si analizzerà l’effetto di 
possibili integrazioni secondo la filosofia della minima spesa massima resa. 
 
Ciò che ci si propone di raggiungere assume ancora maggiore importanza se si considera 
l’attuale contesto economico colpito da una profonda crisi, in cui difficilmente i proprietari 
degli impianti possono affrontare grosse spese di ammodernamento degli stessi.  
Ogni possibile risparmio sulla gestione di una piscina rappresenta dunque un contributo piø o 
meno importante sul bilancio generale. 
 
Nel primo capitolo della presente tesi vengono descritte le diverse tipologie di piscine con le 
loro caratteristiche costruttive, la classificazione secondo la UNI 10637/2006 e le prove sulla 
qualità dell’acqua prescritte da tale norma e dal D.g.r. 17 Maggio 2006 – n. 8/2552. 
Nel secondo capitolo si analizza il comportamento termico delle piscine, studiando nel 
dettaglio le perdite e gli apporti di calore cui è soggetta una piscina all’aperto. 
Nel terzo capitolo viene descritta la piscina oggetto di studio con le sue caratteristiche 
impiantistiche. Si descrive inoltre la strumentazione utilizzata per la raccolta dei dati. 
Nel quarto capitolo si illustra la modalità di raccolta dei dati che hanno permesso la messa a 
punto del modello di simulazione del bilancio termico della piscina. Si riportano in via grafica 
l’andamento della temperatura misurata e di quella simulata per apprezzare la bontà del 
modello. 
Nel quinto capitolo si descrivono i vari tipi di intervento proposti per ottenere una riduzione 
delle spese per il gestore. Si riportano in forma tabellare i risultati delle diverse simulazioni
Introduzione 
 
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con le relative analisi dei costi e dei tempi di ritorno dell’investimento.
Capitolo 1. Le piscine 
 
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CAPITOLO 1 
 
LE PISCINE 
 
Le piscine vengono innanzitutto classificate in base alla loro ubicazione, suddividendole in 
interne ed esterne. Le prime possono essere utilizzate durante tutto l'arco dell'anno mentre le 
seconde solo nei mesi caldi. Le scelte impiantistiche relative al riscaldamento non dipendono 
solo da questa classificazione ma anche dall'uso cui la piscina è destinato: se per piscine 
esterne private di piccole dimensioni raramente è previsto un impianto di riscaldamento, per 
quelle pubbliche di grandi dimensioni invece la presenza di questi impianti permette di 
prolungare il periodo di funzionamento durante l'anno. 
La norma UNI 10637/2006 fornisce una classificazione delle piscine alimentate con acqua 
potabile e specifica i requisiti di progettazione, costruzione e gestione degli impianti di 
trattamento dell’acqua. La norma fornisce inoltre le indicazioni relative alle prove e ai 
controlli atti a garantire una qualità dell’acqua di piscina idonea alla balneazione. 
 
 
1.1 CLASSIFICAZIONE UNI: 
La norma UNI (capitolo 4) classifica i diversi tipi di piscine come segue: 
• tipo A: piscine di proprietà pubblica o privata, a frequentazione libera, aperte al pubblico, 
con o senza pagamento di biglietto d'ingresso. In base alle destinazione si suddividono 
nelle seguenti categorie: 
 tipo A1: piscine pubbliche quali ad esempio le piscine comunali; 
 tipo A2: piscine ad uso collettivo: sono quelle inserite in strutture già adibite, in via 
principale, ad altre attività ricettive (alberghi, camping, complessi ricettivi e simili) 
nonchØ quelle al servizio di collettività, palestre e simili, accessibili ai soli ospiti,
Capitolo 1. Le piscine 
 
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clienti, soci della struttura stessa; 
 tipo A3: piscine finalizzate al gioco acquatico; 
 
• tipo B: piscine condominiali (articoli 1100 e 1117 e seguenti del codice civile), destinate 
esclusivamente agli abitanti del condominio ed ai loro ospiti, con esclusione delle piscine 
al servizio di unità abitative sino a quattro condomini; 
• tipo C: piscine ad usi speciali collocate all'interno di una struttura di cura o di riabilita-
zione; 
• tipo D: piscine al servizio di unità abitative mono-, bi-, tri- e quadrifamiliari. 
 
 
1.2 LUNGHEZZA E PROFONDITA’ 
Le dimensioni delle piscine sono le piø varie e dipendono dall'utilizzo cui sono destinate. Ben 
diversa sarà una piscina per bambini da una che deve permettere lo svolgimento di gare di 
tuffi. 
Una piscina molto diffusa ha le dimensioni di 25 metri di lunghezza per 12,5 metri di 
larghezza. L'andamento del profilo varia a seconda dell'attività che vi si svolgerà. In figura 1.1 
si vedono la planimetria della vasca ed i profili interni per una piscina destinata a scuola di 
nuoto, una per partite  di pallanuoto ed una in cui sia presente il trampolino.
Capitolo 1. Le piscine 
 
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Fig.1.1: planimetria e sezioni di una piscina tipo 
 
 
 
1.3 PROFILO INTERNO 
La pendenza del fondo deve essere inferiore al 7% nei tratti in cui la profondità è inferiore a 
1,80 metri. 
Nella figura 1.2 sono riportati dei profili comuni: il primo è quello che si presta per tutti gli 
usi e per le piscine di misura “tipo” (25x12,5 m). 
Il secondo, simile al primo, è consigliato per piscine molto lunghe. 
Il terzo presenta due profondità diverse collegate da un piano inclinato. E' adatto per piscine 
in cui si vogliano creare due parti ben distinte per bambini ed adulti. 
Gli ultimi due sono i piø semplici da realizzare, e quindi particolarmente utilizzati per le 
piscine private. Presentano però un problema di cui tenere conto: avendo il fondo piatto o 
quasi, il tempo di svuotamento è molto lungo.
Capitolo 1. Le piscine 
 
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Fig.1.2: profili interni delle piscine 
 
 
 
 
1.4 CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE 
Per garantire un’efficace circolazione dell’acqua nella vasca questa deve essere dotata di 
bocchette di aspirazione ed immissione distribuite lungo i bordi e sul fondo, in modo tale che 
non si creino zone di ristagno. L’impianto deve essere in grado di garantire un tempo di 
ricircolo del’acqua in funzione del tipo di piscina (tabella 1.1).
Capitolo 1. Le piscine 
 
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Tab.1.1: tempi di ricircolo massimi (in ore) in funzione del tipo di piscina 
 Classificazione delle piscine 
Tipo di vasca A1 A2 A3 B C D 
E 
Vasche nuotatori e di 
addestramento al nuoto con 
profondità  ≤ 1,2m 
3 3 - - - - 
F 
Vasche nuotatori e di 
addestramento al nuoto con 
profondità  > 1,2m 
4 4 - - - - 
G 
Vasche per tuffi ed attività 
subacquee 
6 6 - - - - 
H 
Vasche ricreative con 
profondità ≤ 0,6 m 
1 1 1 2 - 4 
I 
Vasche ricreative con 
profondità  > 0,6 m e ≤ 
1,2m 
2 2 2 3 - 6 
L 
Vasche ricreative con 
profondità > 1,2 m 
3 3 3 4 - 6 
M 
Vasche per bambini con 
profondità ≤ 0,4m 
0,5 0,5 0,5 0,5 - - 
N 
Vasche per bambini con 
profondità  > 0,4m e ≤ 
0,6m 
1 1 1 2 - - 
O Vasche per usi riabilitativi - - - - -
(1)
 - 
P Vasche ad onde - - 2 - - - 
Q 
Zone di ammaraggio 
acquascivoli 
- - 1 3 - - 
R 
Fiumi/torrenti con 
profondità ≤ 0,8m 
- - 1 - - - 
S 
Fiumi/torrenti con 
profondità > 0,8m 
- - 2 - - - 
Note: (1) parametro da indicare in sede di progettazione, in relazione alla destinazione d’uso dell’impianto ed alla tipologia dell’utenza 
 
 
Per garantire la pulizia della piscina esistono due metodi distinti che si traducono in diverse 
realizzazioni del bordo vasca e dell’intero impianto. 
 
Il primo metodo prevede l’utilizzo di "bocche" rettangolari dette skimmer (figura 1.3) dotate 
di uno sportello galleggiante (battente) poste sui lati della piscina. Da queste l'acqua viene 
aspirata dalla pompa di circolazione, e dopo la filtrazione meccanica all'interno del filtro 
viene immessa in piscina tramite bocchette di mandata. I detriti piø grossolani vengono 
trattenuti all'interno dello Skimmer stesso grazie ad un cestello estraibile forato che va pulito 
regolarmente. 
Il pelo libero dell'acqua è piø basso rispetto al bordo della piscina di circa 15 cm, e deve 
essere mantenuto costantemente oltre i ¾ dell’altezza dello skimmer. 
Sono comunque necessarie delle prese di fondo nella piscina per garantire il corretto ricambio
Capitolo 1. Le piscine 
 
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di tutta l’acqua della vasca. 
In figura 1.4 è possibile vedere uno schema dell’impianto dotato di skimmer. 
 
 
 
Fig.1.3: sezione di uno skimmer 
 
 
 
 
Fig.1.4: schema impianto con skimmer