Progettazione bioclimatica integrata per il terziario

La sede centrale di Cariparma Crédit-Agricole Italia mette a sistema le più evolute tecnologie costruttive e impiantistiche, ai fini della sostenibilità ambientale, dell’efficienza energetica e del comfort degli spazi di lavoro.

di Giuseppe La Franca

Vista da nord di Green Life, il progetto che ha completato la sede centrale di Cariparma Crédit Agricole: in primo piano l’edificio B, dietro il quale si trova il Forum e l’edificio C (Enrico Cano)

Completato nel dicembre 2018, Green Life è il progetto di ampliamento della sede centrale del gruppo bancario, caratterizzati dai migliori requisiti tecnico-prestazionali previsti per l’edilizia terziaria contemporanea, con un concept orientato alla valorizzazione delle soluzioni bioclimatiche.

Il nuovo complesso (superficie utile circa 19.500 m2) sorge a Parma, in località Cavagnari, ed è composto da 3 edifici immerse nel verdi (è stato appositamente piantumato un arboreto con 500 nuovi alberi), orientati secondo l’asse eliotermico (76° nord-est/sud-ovest):

– 2 volumi per uffici (B e C), che si elevano per 4 piani fuori terra più l’interrato per spazi di servizio e locali tecnici, interamente destinati a uffici;

– il fabbricato Forum per i servizi collettivi (1 piano fuori terra più l’autorimessa ipogea), che accoglie l’atrio d’ingresso con area bar, il ristorante aziendale (450 posti).

Funzioni e involucro edilizio

Le nuove costruzioni (architettura: Frigerio Design Studio; impianti e certificazione LEED: Politecnica Ingegneria e Architettura) occupano la zona meridionale dell’area d’intervento e sono collegate fra loro mediante corridoi al piano terreno.

Si tratta di edifici concepiti con l’obiettivo di sfruttare le risorse locali e le soluzioni costruttive e tecnologiche per assicurare minimi consumi energetici, massimo comfort, riduzione del fabbisogno idrico ed esteso impiego di componenti e di prodotti regionali, riciclati e riciclabili.

I volumi per uffici presentano una sezione a corpo quintuplo, con la fascia centrale adibita a spazi di supporto, servizi igienici, nodi della circolazione verticale e corti interne coperte, piantumate e con specchi d’acqua, sulle quali si affacciano i corridoi che distribuiscono gli spazi di lavoro, prevalentemente in open space.

L’involucro edilizio dei volumi per uffici è composto da prospetti modulari: sui fronti esposti a est, nord e ovest si alternano facciate ventilate, rivestite con lastre in gres color cotto, e cellule con vetri basso-emissivi e fattore solare 0,28, mentre i fronti rivolti a meridione sono completamente trasparenti, schermati da frangisole in pannelli metallici grigliati sostenuti da una struttura in alluminio.

Gli edifici B e C presentano inoltre coperture piane attraversate da una grande falda centrale esposta a sud che, da un lato, migliora l’esposizione dei moduli fotovoltaici rendendo più compatta la superficie captante, dall’altra consente l’ingresso della luce naturale dall’ultimo piano, favorendo anche l’effetto camino per la ventilazione naturale.

Le facciate del volume del Forum/Mensa sono tamponate da cellule trasparenti, mentre la copertura è un tetto piano verde. L’insieme (rapporto di forma S/V = 0,33) restituisce superfici performanti dal punto di vista termico (strutture opache verticali: U = 0,29 W/m2K, sfasamento dell’onda termica 9,5 h; strutture opache di copertura 0,36 W/m2K, sfasamento dell’onda termica 15,6 h).

Gli impianti in sintesi

Il contenimento dei consumi energetici del sistema edificio/impianti ha costituito il primo obiettivo del team progettuale di Politecnica – Massimo Fiorini (impianti meccanici), Francesco Frassineti (impianti elettrici) e Ferdinando Sarno (aspetti LEED) – non solo dal punto di vista tecnico-economico, ma anche come contributo al miglioramento ambientale.

La centrale termofrigorifera è stata inserita nel preesistente edificio G ed è collegata a Green Life mediante una dorsale realizzata con una rete a 4 tubi in acciaio da teleriscaldamento (Politecnica Ingegneria e Architettura)

In estrema sintesi Green Life (classe energetica A+ secondo D.M. 26/6/2009, certificazione LEED 2009 Italia Nuove Costruzioni e Ristrutturazioni con rating Platinum) è equipaggiato con:

– pompe di calore geotermiche e terminali in ambiente prevalentemente di tipo radiante, alimentati da fluidi a bassa temperatura;

– impianti di ventilazione con recupero di calore di tipo entalpico termodinamico e con sistema di free cooling notturno;

– sistemi per il controllo del comfort microclimatico e della qualità dell’aria;

– strategie mirate a eliminare ogni rischio di formazione di legionella;

– rete duale per le utenze non potabili, alimentata dal recupero parziale delle acque meteoriche e da un impianto di fitodepurazione delle acque grigie;

– sistemi e dispositivi per l’insonorizzazione dei locali e delle aree tecniche.

A seconda della destinazione d’uso dei locali, la creazione di condizioni ottimali di comfort negli edifici B e C è affidata alle seguenti tipologie impiantistiche:

– pannelli radianti a soffitto (con superficie metallica negli spazi di lavoro e in cartongesso nei disimpegni), più aria primaria (per ricambio igienico e deumidificazione estiva), per gli uffici e le sale riunioni;

– ventilazione a tutt’aria con ventilconvettori integrativi a pavimento, per Forum/Mensa e bar;

– ventilconvettori per i locali tecnici, con possibilità di estrazione locale dell’aria.

– pannelli radianti a soffitto (solo riscaldamento) ed estrazione dell’aria, per i servizi igienici.

La produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile è demandata a un impianto fotovoltaico di 473 KWp, installato sulle coperture dei nuovi volumi per uffici e sulla nuova copertura del parcheggio.

La produzione contemporanea dei fluidi termovettori caldo e refrigerato è affidata a 3 pompe di calore polivalenti, di cui una di riserva, abbinate a un campo geotermico con 88 sonde verticali (Politecnica Ingegneria e Architettura)

L’intervento ha interessato anche la ristrutturazione degli edifici esistenti E (auditorium, sala consiglio, salette riunioni e uffici) e H2 (portineria), alimentate dalle centrali tecnologiche esistenti e rispettivamente equipaggiati con:

– nuovi impianti di climatizzazione a tutt’aria per auditorium e sala consiglio ed impianti a ventilconvettori e aria primaria per salette riunioni e uffici (3 UTA con recupero di calore per 27.400 m3/h complessivi, più un nuovo gruppo frigorifero condensato ad aria (circa 100 kW), che interviene quando la centrale frigorifera esistente non è in funzione;

– impianto a ventilconvettori per riscaldamento e raffrescamento basato su pompa di calore condensata ad aria (circa 35 kWt).

Condizioni di progetto

Zona climatica E

2.502 gg

Condizioni termoigrometriche Rinnovo aria, estrazioni
Invernali Estive
T (°C) Ur (%) T (°C) Ur (%)
Esterno -5 80 31 55
Uffici 20±2 40±5 26±1 50±10 2 vol/h – 40 m3/h per pers.
Sale riunione 45±5 55±10 2 vol/h – 36 m3/h per pers.
Corridoi 40±5 0,5 vol/h
Zone comuni, bar 50±10 1 vol/h
Mensa/distribuzione pasti 45±5 6 vol/h – 20 m3/h per pers.
Servizi igienici 45±10 n.c. 5 vol/h (estrazione continua)

 

Centrale, sottocentrali e reti

La nuova centrale termofrigorifera di Green Life è interna dell’edificio tecnologico esistente (edificio G); a servizio del nuovo complesso sono state installate 3 pompe di calore polivalenti di tipo geotermico (ciascuna: 385 kWt; 320 kWf; EER = 5÷5,5), oltre a tutte le elettropompe di circolazione, ai collettori primari, ai serbatoi inerziali e agli altri dispositivi.

La centrale dell’impianto di climatizzazione produce fluidi a bassa temperatura che alimentano terminali in ambiente prevalentemente del tipo radiante, per riscaldamento e raffrescamento (Politecnica Ingegneria e Architettura)

Per lo scambio termico, le 3 nuove pompe di calore utilizzano il fluido proveniente da un campo geotermico (ampiezza circa 5.000 m2), formato da 88 sonde verticali (profondità 160 m ciascuna) che consentono una dissipazione di calore di picco fino a circa 960 kW; le 3 elettropompe lato campo geotermico hanno una portata unitaria di 85 m3/h.

Poiché il fabbisogno frigorifero di picco è pari a circa 760 kWf e, nel dimensionamento, non è stato considerata alcuna contemporaneità per l’utilizzo del Forum e mensa, nei fatti una delle pompe di calore risulta in riserva alle altre. La regolazione del funzionamento dei generatori termofrigoriferi e la loro alternanza è affidata al sistema di gestione, in funzione della domanda effettiva.

Durante l’intero arco dell’anno le pompe di calore producono contemporaneamente acqua calda (45÷40 °C) e refrigerata (7÷12 °C), distribuita da una rete a 4 tubi diretta alle sottocentrali situate negli edifici, dalle quali si diramano i circuiti diretti alle varie utenze.

In ciascun edificio per uffici la distribuzione ai pannelli radianti avviene con 3 circuiti indipendenti, a 2 tubi, che servono altrettante zone distinte: facciata nord (uffici), parte centrale (sale riunioni) e facciata sud (uffici). Con tale configurazione, mediante apposite valvole motorizzate, è possibile selezionare per ciascuna zona il fluido idoneo per il riscaldamento o il condizionamento, in modo autonomo e indipendente, secondo le esigenze legate alle condizioni climatiche esterne e all’uso degli spazi.

Nel dettaglio, nelle sottocentrali degli edifici B e C sono presenti i seguenti circuiti:

– pannelli radianti: 3 circuiti a 2 tubi per acqua calda (40÷35 °C) e refrigerata (16÷19 °C);

– UTA: 1 circuito a 2 tubi per acqua calda (40÷35 °C) e refrigerata (7÷12 °C);

– ACS: acqua calda (45÷40 °C);

– locali tecnici: acqua refrigerata (7÷12 °C).

Per la sottocentrale forum sono invece presenti i seguenti circuiti:

– Ventilconvettori bar e sala mensa: 1 circuito 1 2 tubi per acqua calda (40÷35 °C) e refrigerata (16÷19 °C);

– UTA e ventilconvettori cucina: 1 circuito a 4 tubi per acqua calda (40÷35 °C) e refrigerata (7÷12 °C);

– ACS: acqua calda (45÷40 °C).

Le reti di distribuzione di fluidi sono realizzate:

– per l’impianto di climatizzazione (pressione di progetto 16 bar): in acciaio tipo teleriscaldamento (soli tratti interrati) e in acciaio nero termoisolato (tratti interni agli edifici), con circuiti diretti ai pannelli radianti a soffitto (10 bar) in rame;

– per l’impianto idrico-sanitario (10 bar): in acciaio zincato termoisolato (tratti interni) e in multistrato o polipropilene (tratti terminali), mentre i tratti interrati (sola ACS) sono in pead con posa in sabbia;

– per il campo geotermico (10 bar) e per le reti di scarico: in pead.

L’impianto di ventilazione

Negli edifici B e C le UTA sono installate in locali tecnici posti sulle coperture. Si tratta di 2 unità per edificio, ciascuna con portata massima pari a 12.000 m3/h, tutte equipaggiate con recuperatore entalpico ad alta efficienza (sensibile > 75%; latente > 60%) in abbinamento ad un sistema termodinamico. Ciascuna UTA è infatti dotata di propria pompa di calore reversibile integrata a espansione diretta, condensata con l’aria di espulsione.

 

 

Queste UTA garantiscono un’elevata autonomia di funzionamento, in quanto i fluidi termovettori sono prodotti dalla pompa di calore a bordo e l’aria è sottoposta ad una regolazione modulante; è presente inoltre ad integrazione una batteria idronica calda/fredda, alimentate dai circuiti provenienti dalle sottocentrali, che interviene solo in caso di condizioni climatiche estreme. Le UTA sono inoltre configurate per consentire il free cooling, a vantaggio del contenimento del costo di gestione.

Ai fini del comfort termoigrometrico, nel periodo invernale il recupero entalpico limita il ricorso all’umidificazione, con conseguente contenimento dei consumi. Nel periodo estivo, invece il recupero entalpico e il circuito termodinamico correggono la temperatura dell’aria fino al valore di immissione, in modo gratuito grazie al sistema modulante di postriscaldamento a recupero di gas caldo.

Nella strategia di gestione climatica di Green Life, la ventilazione naturale svolge un ruolo significativo ai fini del miglioramento della sostenibilità energetica, sono state infatti previsti:

– la motorizzazione di alcuni degli infissi situati sulle facciate al piano terra e sui lucernari all’ultimo piano degli edifici B e C;

– un ruolo attivo da parte degli utenti del complesso, mediante l’azionamento manuale degli altri serramenti per permettere la ventilazione naturale.

Durante le stagioni di transizione e in estate, quando le condizioni esterne dell’aria (temperatura e umidità) risultano favorevoli, attraverso la rete informatica interna il BMS comunica agli utenti l’informazione, chiedendo loro di aprire o chiudere gli infissi. Si tratta perciò di un’azione volontaria che, appellandosi al senso di responsabilità ambientale delle persone, permette la loro partecipazione diretta ai vantaggi derivanti dal risparmio energetico.

Nelle zone del Forum servite prevalentemente da impianti a tutt’aria sono presenti UTA per:

– mensa (14.300 m3/h), simile a quelle descritte in precedenza;

– bar/atrio (6.500 m3/h), simile a quelle descritte in precedenza ma dotata del solo recuperatore entalpico, perciò senza pompa di calore integrata, a causa dell’elevata aliquota di ricircolo dell’aria prevista in questa zona.

La cucina e i relativi locali di supporto sono invece equipaggiati con un’unità termoventilante (15.000 m3/h).

In tutti gli edifici l’aria immessa è trattata con prefiltrazione EU 4 (G4) e filtrazione EU 7 (F7). Il controllo del grado di intasamento dei filtri è effettuato in remoto, grazie a sonde di pressione differenziale installate a cavallo dei filtri. Le reti aerauliche sono realizzate con canalizzazioni in acciaio zincato termoisolato, con l’eccezione delle reti per le prese esterne, per l’espulsione e per l’estrazione dell’aria esausta, sprovviste di termoisolamento.

Impianti per cucina e mensa

Gli impianti termomeccanici al servizio della mensa (riscaldamento e condizionamento a tutt’aria più ventilconvettori a pavimento) e dell’annessa cucina sono alimentati dalla sottocentrale dedicata. Oltre alla già citata termoventilante per il reintegro dell’aria e il riscaldamento/raffrescamento, la cucina dispone anche dei seguenti impianti:

– ventilconvettori (riscaldamento/raffrescamento) in alcune zone di lavoro;

– estrazione dell’aria dalle cappe, mediante ventilatori per le zone destinate a preparazione carni, verdure e piatti freddi (1.000 m3/h), alla cottura (18.300 m3/h) e al lavaggio (1.000 m3/h), più dispositivi di filtrazione dell’aria (filtri metallici G2, filtri a tasca morbida F7, filtri a carboni attivi);

– immissione per compensazione delle cappe della cucina, mediante ventilatore (5.500 m3/h);

– ventilconvettori (solo raffrescamento) per il locale celle frigorifere;

– radiatori (solo riscaldamento) ed estrazione dell’aria per spogliatoi e servizi igienici;

La taratura delle portate mantiene in lieve depressione i locali della cucina rispetto alla mensa.

Condizioni di progetto zone mensa e cucina (con tolleranze +/- 2 °C)

Zona climatica E

2.502 gg

Condizioni termoigrometriche Rinnovo aria

(m3/h)

Estrazioni

(m3/h)

Invernali Estive
T (°C) Ur (%) T (°C) Ur (%)
Esterno -5 80 31 55
Mensa 20 45 26 55 6
Distribuzione pasti
Cottura 40 28 60 40
Preparazioni 24 5 6
Lavaggio 28 15
Deposito secco n.c. n.c. n.c. 2
Celle frigorifere 22
Spogliatoi n.c. 4
Servizi igienici 6

 

Recupero delle acque grigie

L’acqua potabile è addotta dall’acquedotto comunale mediante un punto di attacco preesistente, collegato alle nuove sottocentrali dove avviene anche la produzione dell’ACS, con bollitori locali alimentati con l’acqua calda proveniente dalla centrale tecnologica ed equipaggiati con resistenza termica integrativa. Le reti di distribuzione sanitarie per acqua calda, fredda e ricircolo raggiungono i blocchi bagni ove presenti i collettori di distribuzione ai singoli sanitari, intercettabili singolarmente.

L’impianto di fitodepurazione provvede alla rimozione di gran parte del della domanda biologica di ossigeno, dei solidi sospesi e dei composti del fosforo e dell’azoto dalle acque reflue grigie (Politecnica Ingegneria e Architettura)

Per contenere i consumi di acqua, i rubinetti sono del tipo ad alto risparmio idrico (portata costante 3 l/min; pressione 1÷5 bar), mentre le cassette di risciacquo sono del tipo a doppia erogazione (3 e 5 l). Queste ultime sono alimentate da una rete duale di acqua non potabile, proveniente da:

– recupero parziale delle acque di precipitazione

– trattamento delle acque grigie discarico dei lavabi, mediante impianto di fitodepurazione del tipo orizzontale e trattamento di disinfezione.

L’impianto di fitodepurazione utilizza il metabolismo di alcune tipologie di piante da palude che si nutrono delle sostanze biologiche contenute nelle acque di scarico, per ottenere acqua con caratteristiche idonee al riuso nella rete duale e, eventualmente, nell’impianto di irrigazione.

A valle dei letti di fitodepurazione sono previsti dei serbatoi di accumulo (complessivamente circa 20 m3), con possibilità di alimentazione da parte dell’acqua di acquedotto per garantire il funzionamento in ogni condizione, più un gruppo di pompaggio per l’alimentazione della rete duale. In caso di necessità, è prevista la possibilità di conferimento diretto delle acque grigie alla rete fognaria, escludendo le stazioni di fitodepurazione e disinfezione.

La parola al progettista

Ing. Massimo Fiorini, Politecnica Ingegneria e Architettura

«Green Life è risultato di una visione ambientale condivisa fra la committenza, Politecnica e Frigerio Design Group – spiega l’ing. Massimo Fiorini, progettista degli impianti termomeccanici; anche grazie al contributo delle imprese Pizzarotti ed Euroimpianti, il progetto esprime quanto di meglio si può fare oggi nel campo degli edifici per il terziario ai fini della sostenibilità ambientale, dell’efficienza energetica e del comfort termoigrometrico.

Il concept degli impianti di climatizzazione si basa sull’impiego coniugato delle pompe di calore polivalenti e della geotermia a bassa entalpia, nonché sull’utilizzo diffuso di sistemi radianti a soffitto.

Negli edifici per uffici la filosofia distributiva dei fluidi termovettori per il riscaldamento e il condizionamento è pensata nell’ottica del massimo comfort e della sostenibilità, per cui si è puntato su un impianto ibrido a 2 e 4 tubi cercando di cogliere gli aspetti positivi di entrambe le soluzioni impiantistiche.

In pratica per ogni edificio si hanno tre zone climatiche indipendenti a 2 tubi (facciata nord, zona centrale e facciata sud): in questo modo i terminali sono a 2 tubi ma con la flessibilità per alimentare ciascuna zona indipendentemente in caldo o in freddo, secondo le esigenze climatiche.

Le scelte tecnologiche hanno privilegiato soluzioni che massimizzino il benessere ed il comfort per gli utenti. Ritengo che la scelta dei pannelli radianti a soffitto di tipo metallico microforato presenti innumerevoli vantaggi quali elevato comfort, pregevole estetica nonché grande flessibilità nello sfruttamento degli spazi.

Inoltre, a fronte di condizioni ottimali di benessere anche dal punto di vista acustico, questa soluzione abbatte notevolmente i costi di manutenzione, data l’assenza di organi in movimento quali ventilatori o la presenza di filtri. Infine, l’impiego di superfici radianti a soffitto riduce al minimo i moti convettivi, a vantaggio della qualità dell’aria.

Abbiamo puntato molto anche sul risparmio energetico legato al trattamento dell’aria, adottando unità caratterizzate da un elevato recupero di calore, latente e sensibile, in abbinamento a un recupero termodinamico con notevole risparmio energetico sia nel periodo invernale, per effetto anche della limitata necessità di umidificazione dell’aria, sia nel periodo estivo.

Nel corso del progetto sono state effettuate varie simulazioni energetiche in regime dinamico del nuovo complesso edilizio. Oltre a determinare con precisione i fabbisogni energetici, questo ci ha permesso di affinare il sistema di ventilazione naturale, limitando a quelli indispensabili il numero dei serramenti motorizzati ai fini del free-cooling notturno, mentre durante l’orario di lavoro il BMS informa gli utenti circa l’opportunità di aprire o chiudere gli infissi, per ridurre ulteriormente i consumi qualora si verifichino condizioni climatiche esterne ideali.

Sul fronte ambientale ci siamo concentrati sia sull’autoproduzione di elettricità da fotovoltaico, sia sul contenimento dei consumi di acqua sanitaria, mediante dispositivi applicati alla rubinetteria e, per il recupero dei reflui, grazie a un impianto di fitodepurazione situato in adiacenza agli edifici, che alimenta le cassette di risciacquo».

I PROTAGONISTI DELL’IMPIANTO

Committente

Cariparma Crédit Agricole

Coordinamento generale, architettura, direzione artistica          

Frigerio Design Group, arch. Enrico Frigerio, arch. Daniele Bona

Strutture

Policreo, ing. Pier Paolo Corchia

Strutture prefabbricate

APE, ing. Mauro Ferrari

Impianti termomeccanici, elettrici e speciali         

Politecnica Ingegneria e Architettura, ing. Massimo Fiorini (impianti termomeccanici), ing. Francesco Frassineti (impianti elettrici e speciali)

Certificazione LEED

Politecnica Ingegneria e Architettura, ing. Ferdinando Sarno

Paesaggio

AG&P greenscape

Geologia, geotecnica

EN GEO, dott. Carlo Caleffi

Acustica

Materiacustica, AIDA

Direzione lavori

ing. Giulio Burchi

Commissioning authority

Asacert, ing. Ugo Benedetti

General contractor

Pizzarotti & C., Unieco

Installazione impianti

Euroimpianti Electronic

I fornitori

Pompe di calore geotermiche: HiRef

Ventilconvettori: Aermec, Euroclima

UTA: Clivet, A.T.R.

Sonde geotermiche: Egeo

Elettropompe: Wilo

Pannelli radianti: Lindner

Diffusori: LTG

Staffaggi: Hilti, Fischer, Mefa

Bollitori ACS: Elbi

Building management system: Johnson Controls

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