Impianti per solai a vista

I controsoffitti hanno ormai i giorni contati? Forse no, anche se sempre di più gli architetti preferiscono lasciare i solai a vista, una scelta che richiede soluzioni impiantistiche adeguate.

Fino a qualche tempo fa la soluzione più diffusa per l’installazione degli impianti di climatizzazione negli ambienti per gli uffici era rappresentata dall’utilizzo dei controsoffitti per alloggiare, oltre alle apparecchiature di illuminazione, i  diffusori di mandata e ripresa dell’aria, e, nascosti alla vista, canali, tubazioni, e soprattutto, le unità terminali.

Da sempre il controsoffitto ha infatti svolto la funzione di occultare le reti impiantistiche, il cui impatto estetico era considerato troppo invasivo nei confronti dell’interior design. In aggiunta a ciò il controsoffitto è stato spesso impiegato con funzione fonoisolante e fonoassorbente per garantire un buon livello acustico ambientale.

Questa soluzione comporta tuttavia per i progettisti di impianti la soluzione di una serie di problematiche. La più impegnativa è quella di trovare gli spazi necessari per il passaggio di canali e tubazioni e per l’ubicazione dei terminali, dato che  molto spesso l’altezza di un controsoffitto non supera i 300 mm.

Un altro aspetto da considerare è la difficoltà di manutenzione e di ispezione dei terminali, spesso installati in posizioni di difficile accesso. Non è raro il caso di controsoffitti realizzati in lastre di cartongesso che richiedono botole di ispezione.

In presenza del controsoffitto l’altezza utile dell’ambiente risulta, nel migliore dei casi, pari a 3 metri, anche se non sono rari i casi in cui sia necessario ridurre tale quota a 2,7 metri proprio per ricavare gli spazi necessari per l’impiantistica.

Da qualche anno si sta assistendo ad una netta inversione di tendenza. I controsoffitti sono infatti considerati una soluzione che rischia di banalizzare l’immagine degli ambienti e sempre di più architetti e interior design preferiscono lasciare a vista i solai in cemento armato a vista in modo da ottenere soluzioni più originali.

Oltre all’aspetto estetico una delle ragioni che spinge verso questa scelta è rappresentata dalla possibilità di realizzare ambienti di maggiore altezza, quindi più vivibili dagli occupanti.

Un’altra motivazione è l’esigenza di realizzare ambienti con un lay-out delle postazioni di lavoro caratterizzato dalla massima flessibilità. L’organizzazione degli spazi ad uso uffici deve riflettere le esigenze e le abitudini di lavoro degli utenti e sempre più spesso diventa necessario apportare delle modifiche nel corso del ciclo di vita di un edificio, ad esempio a seguito dei cambiamenti dell’organigramma all’interno di una società. Un open-space può ad esempio trasformarsi in un ufficio singolo o di gruppo, oppure in sale riunioni. Per affrontare con successo queste mutevoli esigenze è necessario impiegare tipologie di impianto che permettano di realizzare queste modifiche senza la necessità di eseguire importanti interventi di adeguamento. Questa esigenza può essere soddisfatta soltanto mediante impianti di climatizzazione in grado di trattare tutte le zone con la medesima potenza termica e frigorifera e con le stesse portate di ventilazione, in modo tale che, in caso di variazioni della posizione delle pareti divisorie e dell’affollamento degli ambienti, non sia necessario modificare l’impianto. Ovviamente bisogna anche considerare le potenziali modifiche ai requisiti relativi  all’acustica ambientale e all’illuminazione.

La tipologia di impianto ottimale per la flessibilità deve quindi rispondere ad una serie di esigenze:

– non richiedere l’impiego di controsoffitti, che rappresentano un importante vincolo;

– garantire un trattamento confortevole ed uniforme di tutto ambiente;

– essere in grado di fornire un sufficiente apporto di aria di rinnovo;

– tenere conto dell’acustica ambientale;

– integrare le diverse opzioni di illuminazione.

Ovviamente l’eliminazione dei controsoffitti impone la realizzazione a regola d’arte dei solai in cemento armato a vista. Inoltre è necessario valutare l’aspetto acustico, in particolare in ambienti di lavoro organizzati come open-space.

Tuttavia l’impatto più importante di questa scelta è quello sul progetto degli impianti. Se da una parte vengono eliminati i vincoli relativi agli ingombri, l’installazione a vista richiede una maggiore cura nella realizzazione di canali e tubazioni, in particolare se dotati di isolamento esterno. Inoltre devono essere utilizzate tipologie di terminali diverse da quelle tradizionali. Per rispondere a questa tendenza sono state sviluppate negli ultimi anni una serie di soluzioni caratterizzate anche da ottime prestazioni dal punto di vista energetico.

Attivazione della massa ad aria

Il sistema Concretcool risolve alla radice il problema dell’installazione degli impianti con solai a vista. Con questa soluzione gli impianti diventano infatti invisibili, essendo integrati all’interno dei solai.

I tubi del sistema Concretcool sono realizzati in alluminio estruso e sono dotati di lamelle interne per aumentare la trasmissione di calore tra aria e solaio.
I tubi del sistema Concretcool sono realizzati in alluminio estruso e sono dotati di lamelle interne per aumentare la trasmissione di calore tra aria e solaio.

La distribuzione dell’aria viene realizzata mediante l’impiego di tubi in estruso di alluminio (figura 1) che vengono posati all’interno dell’armatura dei solai e quindi annegati direttamente nel getto di calcestruzzo Gli unici componenti che rimangono a vista sono i terminali per la diffusione dell’aria. Nel getto vengono annegati anche i corrugati per i cavi degli impianti di illuminazione che alimentano i punti luce.

I tubi hanno un diametro di 60 o 80 millimetri e sono caratterizzati da un profilo interno dotato di lamelle che aumentano la superficie interna di scambio e quindi la trasmissione di calore.

L’aria viene immessa nelle tubazioni ad una temperatura compresa tra 12 e 16 °C e progressivamente cede la sua energia frigorifera alla massa in calcestruzzo, riscaldandosi fino a 21-22 °C, temperatura alla quale può essere immessa in ambiente mediante diffusori a soffitto oppure a parete

In questo modo si ottiene un duplice vantaggio: raffreddare la struttura, che si trasforma in una superficie radiante che accumula e scambia energia frigorifera con l’ambiente occupato, e utilizzare la massa dell’edificio per effettuare il riscaldamento dell’aria di ventilazione senza ricorrere al consumo di energia primaria.

Fino a quando la temperatura dell’aria esterna è inferiore a 16 °C è quindi possibile ottenere il raffrescamento dell’ambiente senza consumo di energia per i gruppi frigoriferi.  Quando la temperatura esterna sale al di sopra di 16 °C è necessario ricorrere al trattamento dell’aria primaria che viene raffreddata e deumidificata.

Si tratta quindi della combinazione di un sistema radiante con un impianto di distribuzione dell’aria necessaria per la ventilazione dell’ambiente. Il sistema è modulare, essendo composto da singoli circuiti aventi una lunghezza massima di 10 metri, ognuno a servizio di un modulo di facciata. La resa frigorifera è compresa tra 60 e 80 W/m2.

Nel funzionamento invernale l’aria esterna viene riscaldata mediante un recuperatore di calore e una batteria ad acqua calda fino a 10-15 °C, temperatura alla quale viene distribuita nei tubi. Anche in questo caso l’aria si riscalda nel passaggio attraverso le tubazioni per arrivare ai diffusori dai quali viene immessa a 20 °C, quindi neutra rispetto alla temperatura ambiente.

In condizioni di ambiente occupato il fabbisogno termico di edifici ben isolati è fornito dagli apporti interni (persone, luci, computer). Per la messa a regime è possibile immettere aria a temperatura superiore a quella ambiente.

Il sistema utilizza quindi soltanto aria per ottenere sia il controllo della temperatura e dell’umidità e la ventilazione dell’ambiente. Oltre a garantire elevate condizioni di comfort grazie all’effetto radiante, il sistema consente una notevole riduzione dei consumi energetici grazie alla possibilità di accumulo frigorifero della massa dell’edificio nella fase notturna, allo sfruttamento ottimale del free-cooling e al postriscaldamento dell’aria mediante la struttura.

Travi fredde a vista

Trave fredda multifunzione per installazione sospesa a vista (Flakt Woods).
Trave fredda multifunzione per installazione sospesa a vista (Flakt Woods).

La tipologia classica di travi fredde è quella integrata nei quadrotti del controsoffitto. Esiste tuttavia anche la versione per installazione a vista, con le stesse caratteristiche di base ma anche con alcune differenze sostanziali. Tra le peculiarità più importanti vi sono la forma, che può essere a sezione rettangolare oppure alare, e la possibilità di essere integrate con luci sia dirette che indirette verso l’alto. Esiste anche una versione multifunzione che può essere dotata anche di testine sprinkler e di speaker audio e di sistema di regolazione della portata con serranda comandata da sonde di CO2 in funzione dell’affollamento.

Le dimensioni di ingombro vanno da un minimo di 650 mm in larghezza e di 200 in altezza per le versioni standard fino ad un massimo di 1000 mm in larghezza e di 350 mm per i modelli multifunzione.

Terminali multifunzione

Ventilconvettore Indusail con diffusori lineari ad alta induzione posti sui 4 lati del pannello che può fungere da elemento fonoassorbente e da lampada (Kiefer).
Ventilconvettore Indusail con diffusori lineari ad alta induzione posti sui 4 lati del pannello che può fungere da elemento fonoassorbente e da lampada (Kiefer).

Una soluzione concepita ad hoc per l’installazione con solai a vista è costituita dai ventilconvettori Indusail. Si tratta di terminali che combinano un modulo di trattamento aria dotato di ventilatore e batteria di scambio con un pannello di forma rettangolare avente dimensioni di 1100 x 2500 mm che funge da elemento fonoassorbente e da diffusore d’aria e che può anche supportare diversi tipi di corpi illuminanti (figura 7). La diffusione viene effettuata sui 4 lati del pannello mediante elementi lineari ad elevata induzione che garantiscono ottime condizioni di comfort anche con elevati differenziali di temperature. L’aria trattata può essere di solo ricircolo oppure una miscela di ricircolo e aria esterna, dato che il modulo può essere dotato di un attacco per il collegamento a canali dell’aria primaria.

Il terminale è concepito per funzionare con acqua fredda a 15 °C, quindi senza formazione di condensa, con una portata aria modulabile da  200 a 800 m3/h grazie ad un ventilatore di tipo EC con regolazione continua della velocità grazie ad un variatore di tensione da 0 a 10 V.

La resa frigorifera può arrivare a 1500 kW, l’ingombro in altezza è di 250 mm.

Vele ibride

Vela ibrida che combina un soffitto radiante con un sistema di diffusione dell’aria e che può essere integrata con un corpo illuminante (MWH).
Vela ibrida che combina un soffitto radiante con un sistema di diffusione dell’aria e che può essere integrata con un corpo illuminante (MWH).

Una diversa tipologia di terminali multifunzione è quella dei moduli ibridi a soffitto, detti anche vele ibride. Si tratta di pannelli che combinano l’effetto radiante in riscaldamento o raffreddamento con l’attivazione della massa, in regime autore­golante, garantendo un’elevata resa frigorifera, adeguata anche per locali con elevati carichi termici, e un basso consumo energetico grazie all’utilizzo di acqua fredda a tempera­ture medie elevate, quindi con la pos­sibilità di sfruttare direttamente acqua di falda o di geotermia a circuito chiuso o aperto (acqua di falda).

In fase di riscaldamento la velocità di reazione della superficie radiante orientata verso l’ambiente garantisce un comfort termico anche con acqua calda a bassa temperatura. Si può quindi rinunciare ad un impianto di riscaldamento aggiuntivo di tipo statico installato a ridosso dei serramenti.

In fase di raffreddamento viene in primo luogo utilizzato il solaio come elemento attivo. I supporti dei pannelli sono infatti dotati di tubazioni percorse da acqua fredda a diretto contatto con il solaio. Grazie all’elevata efficienza energetica fornita dall’acqua di raffreddamento nel corso dell’esercizio notturno (free cooling), il solaio in calcestruzzo viene attivata termicamente e provvede, durante le ore diurne, all’assorbimento di una parte o dell’intero carico frigorifero.

Se i carichi termici sono molto elevati e l’attivazione della massa non è più sufficiente per garantire un comfort ottimale, viene attivata la circolazione d’acqua fredda nei pannelli radianti, garantendo in questo modo la totale copertura del carico.

Il modulo di soffitto ibrido è integrabile con un sistema di diffusione dell’aria primaria per la ventilazione che soddisfa i requisiti sia estetici sia di comfort termico. L’immissione dell’aria primaria nel locale viene infatti effettuata sui lati del pannello mediante elementi nascosti alla vista ed è concepita in modo tale da evitare correnti d’aria, garantendo un’elevata efficienza.

Il collegamento alla dorsale di distribuzione dell’aria viene effettuato mediante un breve tratto di canale.

I moduli possono essere dotati anche di sistemi di illuminazione a luce diretta.

Il dimensionamento della vela ibrida  avviene con l’ausilio di simulazioni dinamiche per poter verificare l’andamento della temperatura durante un periodo di 24 ore in funzione dei rispettivi parametri. La simulazione avviene in una situazione quasi stazionaria, vale a dire che i valori iniziali e quelli finali sono identici dopo un andamento di 24 ore.

 

di Luca Stefanutti

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