Fonti termiche differenziate per residenze di qualità

Una cava abbandonata trasformata in un borgo destinato al relax e alla socialità, che si inserisce nel paesaggio sfruttando le risorse esistenti per la climatizzazione sostenibile a elevato livello di comfort.

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Portopiccolo è un insediamento a vocazione residenziale e turistica – probabilmente il più importante realizzato in Italia negli ultimi anni – concepito per offrire elevati livelli di qualità e comfort abitativi in un contesto esclusivo, frutto della riqualificazione ambientale e paesaggistica dell’ex cava calcarea di Sistiana, situata in località Duino Aurisina (provincia di Trieste).

L’intervento è composto da 454 unità residenziali (classe energetica A e A+) disposte lungo le pareti rocciose che, da un’altezza di circa 80 m, digradano verso il mare. Intervallati da spazi pubblici e giardini sono inoltre presenti una trentina di esercizi commerciali, boutique di moda e design, ristoranti e bar, beach club con piscine a sfioro e un hotel 5 stelle lusso. Il progetto prevede inoltre l’apertura di una medical spa, un centro congressi e un’ampia area dedicata a wellness, fitness e spa.

L’intervento in sintesi

Risalente al II° secolo d.C., la cava fu abbandonata negli anni Settanta lasciando l’intera area completamente spoglia. Approvato dopo un lungo iter procedurale, il progetto di valorizzazione dell’area si basa su un impianto urbanistico ad anfiteatro orientato a ponente, verso il Mare Adriatico, che si conclude nella baia artificiale.

Situato in prossimità dell’autostrada, Portopiccolo non è stato progettato come una comunità chiusa, ma come un luogo da frequentare: introdotto da un checkpoint attivo 24/24 h per l’accoglienza ai proprietari e ai visitatori, comprende 830 parcheggi privati e 390 a rotazione, tutti interrati, più un ampio stabilimento balneare con relative attrezzature e servizi e una marina per 121 posti barca.

La zona più suggestiva è senz’altro quella del borgo, che si sviluppa attorno al porto e alla piazzetta prospiciente gli ormeggi, con la spiaggia posta a ridosso della banchina di protezione alla marina. Mentre gli edifici del borgo riprendono gli stilemi dell’edilizia tradizionale locale, sulle pendici circostanti le abitazioni presentano un disegno più moderno, con ampi terrazzi aperti verso il panorama.

Dal punto di vista costruttivo e gestionale, il nucleo residenziale è suddiviso in 12 complessi abitativi funzionalmente integrati. Le dotazioni tecnologiche al servizio dei residenti comprendono, oltre a impianti termo meccanici particolarmente evoluti, una rete wireless ed elevatori che collegano i diversi livelli del complesso.

Fra i tratti caratterizzanti del progetto si distinguono l’attenzione alla contestualizzazione dell’immagine architettonica e il ridotto impatto energetico che, grazie alle soluzioni adottate, presenta consumi tra il 30 e il 40% inferiori rispetto a un intervento equivalente realizzato con tecnologie basate sull’uso di combustibili fossili, completamente assenti a Portopiccolo.

L’intervento (superficie complessiva 353.000 m2) è stato realizzato a fronte di un investimento di oltre 300 milioni di euro, dando fra l’altro vita a oltre 500 posti di lavoro durante la costruzione e ad almeno 200 nuovi posti di lavoro per la sola gestione del nuovo insediamento.

Mare, Terra e Sole

Dal punto di vista impiantistico (progetto: SIMM Società di Ingegneria Masoli Messi, SGM Consulting, Studio Associato Andreoli – HTW), la disposizione in forte pendenza dell’insediamento ha reso necessario superare importanti salti di quota alle reti a gravità e notevoli dislivelli per quelle in pressione.

L’abbondante disponibilità di acqua di falda a varie profondità, estraibile da pozzi già realizzati (alcuni di questi sono stati mantenuti in funzione), aveva originariamente orientato le scelte progettuali verso un sistema basato su pompe di calore geotermiche.

La successiva attività di value engineering ha poi indirizzato il progetto esecutivo verso l’impiego dell’acqua di mare per lo scambio termico, più eventuale contributo da acqua di pozzo, ricorrendo all’energia solare termica per l’integrazione della produzione del calore per il riscaldamento invernale e dell’acqua calda sanitaria.

Il sistema tecnologico è basato su impianti infrastrutturali di respiro urbanistico e sistemi interni ai singoli edifici. Nel primo caso si tratta di:

– alimentazione idrico-sanitaria (per edifici e pontili) dalla rete dell’acquedotto cittadino;

– alimentazione termofluidica (dalle prese a mare e dai pozzi di acqua di falda, fino alla centrale a mare e all’anello tecnico);

– impianti di irrigazione e antincendio;

– reti di scarico delle acque meteoriche, bianche e nere (a gravità e in pressione) e a completamento delle reti (trattamento di disoleazione, sollevamenti scarichi neri) con scarichi a mare in più punti, compreso il collegamento con l’impianto di depurazione esistente.

Per la comunicazione fra le reti di automazione è utilizzato il protocollo standard BACnet, in modo da poter utilizzare componenti prodotti da costruttori diversi.

Approvvigionamento idrico per uso termofrigorifero

La presa a mare è situata in corrispondenza del muro della darsena. È composta da:

– due tubazioni in pead (diametro De 315) dotate all’estremità a mare di valvola di fondo a doppio clapet e di succhieruola in acciaio inox, realizzata ad hoc, con maglia filtrante;

– pozzetto in cemento armato dotato di chiusino di ispezione per le tubazioni di presa, che si inseriscono con valvole a farfalla per acqua di mare (azionamento ad asta di manovra) e griglie in acciaio inox a maglia filtrante.

Vista interna della centrale a mare, nella quale avviene lo scambio termico fra l'acqua di mare e il fluido termovettore (acqua glicolata) che percorre l'anello tecnico, permettendo il funzionamento delle pompe di calore (Fabbro Vanni).

Vista interna della centrale a mare, nella quale avviene lo scambio termico fra l’acqua di mare e il fluido termovettore (acqua glicolata) che percorre l’anello tecnico, permettendo il funzionamento delle pompe di calore (Fabbro Vanni).

Le tubazioni procedono interrate fino a raggiungere la centrale a mare, posta al centro dell’insediamento, affiancate da quelle per l’iniezione continua di biocida e per il lavaggio con disincrostante. Un secondo pozzetto in cemento, simile al precedente, è dedicato allo scarico dell’acqua di mare: in questo caso le due tubazioni in pead presentano un diametro di 355 mm e identiche dotazioni rispetto a quelle di approvvigionamento.

Oltre all’acqua di mare è presente un impianto per l’estrazione e l’impiego dell’acqua di pozzo, utilizzata sia per l’irrigazione delle aree verdi e la rete antincendio, sia per integrare l’acqua di mare ai fini termici, al duplice obiettivo di contenere le temperature di uscita entro i limite di legge (in estate) e di evitare il congelamento dei fluidi scaricati a mare (in inverno).

Allo scopo sono stati riutilizzati o realizzati ex novo un totale di 4 pozzi (profondità 80÷120 m) dotati di elettropompe pluristadio. Tre di questi sono asserviti all’impianto di irrigazione, mentre l’acqua estratta dal quarto e pressurizzata a 8 bar alimenta il circuito integrativo della centrale a mare.

L’acqua di pozzo viene immessa a monte delle 4 elettropompe a inverter (22 kW ciascuna; portata massima 213 m3/h; prevalenza 25 m.c.a.) disposte in parallelo (di cui una di riserva), che inviano l’acqua di mare prima ai filtri autopulenti e poi agli scambiatori di calore.

Centrale a mare e anello tecnico

All’interno della centrale a mare gli scambiatori di calore, con piastre in titanio, portano alla temperatura richiesta il fluido di scambio termico (acqua glicolata) che circola nell’anello tecnico a circuito chiuso, mantenuto entro intervalli di temperatura prefissati e vincolanti (Tmin 7 °C; Tmax 30÷31°C) e preposto a rifornire le pompe di calore poste nelle varie centrali di edificio.

Le 18 pompe di calore acqua/acqua (circa 3 MW complessivi) producono i fluidi caldi e refrigerati per la climatizzazione degli ambienti e la produzione dell'acqua calda sanitaria, coadiuvate dai campi solari termici (Fabbro Vanni).

Le 18 pompe di calore acqua/acqua (circa 3 MW complessivi) producono i fluidi caldi e refrigerati per la climatizzazione degli ambienti e la produzione dell’acqua calda sanitaria, coadiuvate dai campi solari termici (Fabbro Vanni).

Il sistema di controllo regola la sequenza e la portata delle pompe, in modo che la temperatura massima dell’acqua restituita al mare in estate non superi 35 °C. Nel caso di temperature superiori, anche al massimo della portata, entra in funzione l’immissione dell’acqua di pozzo (Tmax 14 °C; portata massima 144 m3/h), affinché agli scambiatori arrivi acqua a circa 30 °C.

In inverno, invece, la sequenza e la portata delle pompe è regolata in modo che la temperatura minima dell’acqua restituita al mare risulti non inferiore a quella che consente una buona efficienza delle pompe di calore delle centrali periferiche (almeno 5 °C). Anche in questo caso può essere utilizzata acqua di pozzo (Tmin 12 °C).

In ogni caso, la quantità di acqua immessa dai pozzi è ottimizzata per assicurare il minor consumo elettrico derivante dalla resa delle pompe di calore, alle diverse temperature del fluido di scambio, e dai consumi delle elettropompe (lato mare e pozzi).

La circolazione nell’anello tecnico (tubazioni di mandata e ritorno in pead, pressione nominale 16 bar) è affidata ad altre 4 elettropompe collegate in parallelo, tutte a inverter, di cui 2 di potenza più elevata (ciascuna: 75 kW; 320 m3/h; 58,2 m.c.a.) per assicurare la portata massima prevista.

Le altre due assicurano rispettivamente una portata pari al 25% (22 kW; 160 m3/h; 30 m.c.a.) e al 10% (5,5 kW; 64 m3/h; 20,4 m.c.a.) di quella nominale, quando le richieste energetiche risultano inferiori a quelle minime assicurabili dalle elettropompe principali.

In generale, il salto termico nell’anello è contenuto in 5 °C in qualunque condizione di richiesta energetica dell’intero impianto; solo in estate, in condizioni di massima richiesta e con in funzione solo una pompa da 75 kW e quella da 22 kW (circa 80% della portata massima), il salto termico può superare di poco i 6 °C, peraltro senza apprezzabili riduzioni della resa delle pompe di calore.

Poste tra l’anello tecnico e gli scambiatori delle pompe di calore, le valvole a 2 vie a sfera “pressure independent” sono dotate di misuratore di portata e sonde di temperatura integrate, per modulare la portata, bilanciare dinamicamente il circuito e mostrare dove la portata e l'energia vengono utilizzate (Belimo).

Poste tra l’anello tecnico e gli scambiatori delle pompe di calore, le valvole a 2 vie a sfera “pressure independent” sono dotate di misuratore di portata e sonde di temperatura integrate, per modulare la portata, bilanciare dinamicamente il circuito e mostrare dove la portata e l’energia vengono utilizzate (Belimo).

Gli impianti condominiali

Mentre le unità immobiliari a destinazione commerciale sono realizzate al grezzo, ovvero con le sole predisposizioni per gli impianti di climatizzazione, ventilazione e idrico, le unità residenziali sono complete di tutto il necessario per garantire il miglior comfort termico agli abitanti.

Ogni blocco residenziale è infatti dotato di proprie centrali idrauliche e termofrigorifere – in questo caso, si tratta in totale di 18 pompe di calore acqua/acqua (circa 3 MW complessivi) – oltre a quelle per l’irrigazione. Per la descrizione degli impianti prenderemo come esempio l’edificio 1 del complesso E, situato a monte del borgo in posizione panoramica.

L’edificio E1 è articolato su 6 livelli (dal -1 al 4) disposti secondo un disegno concentrico lungo il declivio roccioso che conduce al centro dell’insediamento, con 65 unità abitative distribuite nei 4 livelli superiori e accessibili direttamente dai percorsi esterni, lungo i quali sono disposti i vani tecnici per i quadri meccanici di alimentazione e contabilizzazione.

L’edificio dispone di due distinte centrali termofrigorifere, poste al penultimo livello, ciascuna equipaggiata con una pompa di calore reversibile (190 kWt e 159 kWf complessivi) con inversione sul circuito gas e recuperatore di calore. Ogni pompa di calore è dotata di due compressori di taglia diversa, per suddividere la potenza erogata (circa 1/3 sul compressore piccolo; circa 2/3 su quello grande; potenza totale con entrambi in funzione) ed è collegata a tre scambiatori a piastre per:

– lo scambio termico con l’acqua proveniente dall’anello tecnico, mediante circuito servito da valvola motorizzata a 2 vie “pressure independent” (con misuratore di portata integrato) per la parzializzazione della portata e l’ottimizzazione dei consumi senza gli effetti dovuti alle forti variazioni di pressione dell’anello tecnico;

– la produzione di acqua calda (30÷40 °C, in funzione delle condizioni climatiche esterne) e refrigerata (7 °C), sul circuito primario lato utilizzo, con due pompe a inverter presenti a bordo macchina;

– la produzione di acqua calda sanitaria (55 °C, poi miscelata per la distribuzione a 45 °C) sul circuito di recupero, servito da propria elettropompa simile alle precedenti.

In inverno, nel caso di produzione di calore in eccesso da parte dei collettori solari per la produzione dell’a.c.s., la parte eccedente viene utilizzata per il riscaldamento degli ambienti.

L’impianto antincendio comprende la rete ad anello di alimentazione degli idranti UNI 45, posti in posizioni tali da coprire tutta l’area interessata. É stata prevista una portata di 120 l/min per ogni idrante (contemporaneità 50%), garantendo a quello più sfavorito una pressione di almeno 2 bar. Agli ingressi delle autorimesse sono inoltre presenti due idranti soprasuolo con attacco per motopompa.

L’impianto di irrigazione è attestato su un pozzo artesiano e transita attraverso i locali filtro e le centrali termiche, per raggiungere i pozzetti delle diverse macro-aree. Le reti periferiche comprendono anelli gocciolanti per alberi, arbusti, rampicanti e ricadenti, più un impianto a pioggia con irrigatori statici e dinamici e subirrigazione per tappeti erbosi.

Dentro gli appartamenti

L’impianto di climatizzazione delle unità residenziali (condizioni di progetto esterne: -6 °C, u.r. 80% in inverno; 34 °C, u.r. 50% in estate) assicura il solo controllo della temperatura interna. I locali principali sono dotati pannelli radianti a pavimento per il solo riscaldamento che, nella fase iniziale del periodo di utilizzo, sono coadiuvati dai ventilconvettori. Nei servizi igienici sono presenti termoarredi tubolari.

La climatizzazione estiva, dalla quale sono esclusi i servizi igienici, è affidata ai ventilconvettori (del tipo a mobiletto o canalizzato da incasso nei controsoffitti) che provvedono anche all’abbattimento dell’umidità interna. Il funzionamento degli impianti di climatizzazione è regolabile per ogni singolo locale, mediante un quadro a parete dotato di:

– selezione manuale della velocità del ventilatore del ventilconvettore;

– termostato con selezione remota estate/inverno, che aziona (comando on-off) la ventola del ventilconvettore e, con comando a tre gradini, l’elettrovalvola del ventilconvettore e del pavimento radiante.

Alimentati direttamente dai collettori dell’impianto a pavimento, i termoarredi sono dotati di valvola termostatica di regolazione e, a richiesta, di resistenza elettrica.

Ogni unità abitativa è inoltre equipaggiata con un impianto VMC dedicato (almeno 5 vol/h) che prevede bocchette silenziate, per l’immissione dell’aria negli ambienti principali, e bocchette di estrazione con portata controllata da sonde igrotermiche.

Nelle zone cottura è previsto anche un comando di apertura totale manuale dell’estrazione, mentre nei servizi igienici questa è controllata da un sensore di presenza (con disattivazione automatica dopo 30 minuti, se non occupato). Tutte le estrazioni sono convogliate verso canalizzazioni singole o collettive, a seconda dei casi.

L’impianto per l’acqua calda sanitaria riceve energia dalle pompe di calore e dai collettori solari termici. Nel periodo estivo, l’acqua per il raffreddamento dei condensatori delle pompe di calore è inviata agli scambiatori dei 2 bollitori ad accumulo (1.500 l); solo quella in eccesso è raffreddata con acqua di pozzo. È previsto un trattamento chimico antilegionella.

L’impianto solare termico (140 kW complessivi) è composto da 17 gruppi formati da 6 collettori ciascuno (superficie esposta unitaria 2,5 m2 circa; inclinazione 45°), posti sulla copertura verde dell’edificio. La regolazione dell’impianto è impostata tramite lettura della temperatura del fluido vettore nel collettore solare e nella parte inferiore dell’accumulo.

In inverno, quando la temperatura di ritorno dagli scambiatori supera quella di ritorno alle pompe di calore, si aziona l’elettropompa che permette lo scambio con i collettori solari. In caso di temperature di ritorno superiori a 65 °C la circolazione è arrestata e l’impianto viene svuotato, per evitare il ristagno del fluido esposto a radiazione solare.

La circolazione nel circuito dei collettori solari si interrompe anche quando l’energia da trasferire è insufficiente, oppure quando l’utenza ha raggiunto la massima temperatura di sicurezza. L’a.c.s presente nelle tubazioni di ricircolo, tutte esterne alle unità abitative, è sterilizzata con lampade UV prima della reimmissione in rete.

L’impianto idrico negli appartamenti transita nel controsoffitto, con calate singole per ogni apparecchio. Data struttura a gradoni dell’edificio, per evitare che si svuotino i sifoni è stata prevista una ventilazione secondaria delle colonne di scarico.

di Giuseppe La Franca

I PROTAGONISTI DELL’IMPIANTO

Committente

Serenissima SGR, Fondo Immobiliare Rilke

Management

Bovis Lendlease

Responsabile iter autorizzativo pratiche urbanistiche, paesaggistiche e ambientali

dott. Cesare Bulfon

Progetto architettonico e paesaggistico

arch. Francesco Luparelli

Progetto del verde

arch. Andreas Kipar

Sviluppo progetto architettonico e strutturale

Archest

Progetto strutturale, opere a mare, prevenzione incendi

ing. Mauro Latino

Responsabile progetti, idrogeologico e geomorfologico

geol. Carlo Brusca, geol. Antonio Klingendrath

Progetto impiantistico

SIMM Società di Ingegneria Masoli Messi, SGM Consulting

Supervisione impianti, progettazione specialistica, collaudi

Studio Associato Andreoli – HTW

Direzione dei lavori generale

ing. Mauro Latino

Impresa edile

Rizzani De Eccher

Installazione impianti meccanici

Fabbro Vanni, Idrotermica Buttrio, Tecnoterm

Installazione impianti elettrici

Ranzato Impianti

I fornitori

Pompe di calore, ventilconvettori: Clivet

Scambiatori di calore: Fiorini

Elettropompe: Salmson

Valvole: Belimo

Pavimenti radianti: Unical

Ventilazione meccanica controllata: Aldes

Collettori solari: Sonnenkraft

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1 commento a questo articoloInvia il tuo
  1. Ho letto con molto interesse la chiara descrizione dei vari sistemi di impianto del complesso edilizio. Non ho ben compreso il motivo per cui si utilizza l’acqua dolce di pozzo per evitare il congelamento delle tubature anziché deviare parte dell’ acqua di mare. Ho condiviso con piacere la scelta del doppio sistema di impianto di riscaldamento a pavimento unito a ventilconvettori. Mentre con questo sistema si impiega meno tempo a riscaldare l’ambiente in caso di utilizzo non continuativo dell’alloggio, in estate si ottiene un raffrescamento non a pavimento che evita di installare umidificatori che comunque non risolvono il problema della umidità che si forma sotto la mobilia a quasi contatto con il pavimento e sugli schiena a contatto con le pareti che col tempo producono muffe. Grazie per la bella lezione.

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