Soluzioni sempre più “green” per gli uffici

Green Place
L’edificio principale di Green Place visto dalla corte interna: promosso da Prelios Integra, l’intervento di riqualificazione energetica ha interessato anche la centrale termofrigorifera

Riduzione dei consumi e dei costi di gestione, con implementazione del sistema di regolazione per il controllo fine delle condizioni di comfort, sono gli obiettivi di un recente intervento di riqualificazione energetica di un complesso terziario.

Entrato in funzione nel 2014, Green Place è uno dei numerosi complessi per attività terziarie realizzati in sostituzione di attività produttive dismesse. Situato nel quadrante nord-ovest di Milano, il complesso ospita uffici e spazi commerciali in tre corpi fabbrica (2 da 5 piani piani fuori terra più un corpo basso di collegamento) che si affacciano su una corte interna.

Progettato secondo evoluti principi di sostenibilità edilizia, Green Place è stato recentemente interessato da un intervento di riqualificazione energetica, promosso dalla società di servizi Prelios Integra al triplice obiettivo di contenere ulteriormente i consumi energetici e ridurre i costi di gestione, sostituendo parte dei generatori termofrigoriferi, e di migliorare la funzionalità del BMS.

Il progetto originario

Green Place si distingue per l’involucro edilizio prevalentemente trasparente, utile a massimizzare gli apporti gratuiti termici e luminosi nel periodo invernale, protetto da uno schermo solare fisso in canne di bamboo e da schermature mobili, per il controllo dell’irraggiamento solare in ingresso (fino al 70% nel periodo estivo). Le superfici opache sono invece isolate con un cappotto esterno.

La matrice compositiva del progetto architettonico (GaS Studio) è evidenziata dal disegno dello spazio aperto – una scacchiera regolare vivacizzata dal differente trattamento del verde e delle pavimentazioni, dall’alternanza fra percorsi e spazi di sosta, dalla presenza di alberi e punti luce, alla cui definizione partecipano anche le grate di areazione dell’autorimessa sottostante.

Le ampie superfici destinate a uffici, che occupano tutti i livelli soprastanti il piano terreno (poco più di 9.100 m2), sono collegate da luminosi spazi connettivi a tutta altezza. Gli ambienti di lavoro sono prevalentemente concepiti come open space, facilmente suddivisibili in funzione delle esigenze dei singoli tenant ed equipaggiati con impianti e tecnologie allo stato dell’arte.

Il progetto impiantistico originario (Ariatta Ingegneria dei Sistemi) fu sviluppato secondo principi di flessibilità, integrazione con l’immagine architettonica, elasticità nel funzionamento, contenimento dei consumi, impiego di fonti energetiche rinnovabili e riduzione al minimo delle emissioni climalteranti.

Le centrali termomeccaniche – interessate dal recente intervento di riqualificazione energetica – e quelle per la ventilazione sono installate sulle coperture dei fabbricati principali, mentre le centrali idrico-sanitaria e antincendio sono situate nel livello interrato, che ospita anche la cabina MT/BT e i locali per contatori, gruppo elettrogeno, centralina IT, ecc..

Sostenibilità energetica ed economica

Leader in Italia nel settore dei servizi integrati per il real estate, Prelios Integra opera da più di 20 anni nei servizi immobiliari e, dal 2014, anche come società di ingegneria specializzata in servizi ad alto valore aggiunto, sia curando la gestione di patrimoni immobiliari per conto di grandi imprese, SGR, istituzioni pubbliche e private, si affiancando investitori e imprese nello sviluppo, progettazione e realizzazione di iniziative immobiliari.

L’ing. Sara Canepa è Vice President Technical Services Energy Management presso Prelios Integra e ha coordinato la commessa per la riqualificazione energetica di Gren Place:

Green Palace
Ing. Sara Canepa – Prelios Integra

«Il settore energetico rappresenta uno dei principali ambiti di investimento di Prelios Integra. Fra le molte attività ci occupiamo di analisi dei sistemi energetici e di promozione di politiche energetiche calate nelle singole realtà. Supervisioniamo le scelte tecnologiche in base alla loro competitività, valutando la gestione dei costi di investimento e la contrattualistica in materia energetica in base ai dati di mercato. Infine assicuriamo la conformità alle normative dei requisiti energetici e dei metodi di calcolo utilizzati per gli interventi.

La riqualificazione energetica degli edifici riveste inoltre un ruolo fondamentale nella lotta al cambiamento climatico. Il nostro obiettivo è intervenire conciliando le esigenze dell’investitore con quelle ambientali che, specie a causa del rischio climatico, diventano sempre più centrali nella definizione delle politiche pubbliche e influenzano le strategie dei privati.

Di conseguenza, per sostenere il settore immobiliare nella transizione verso modalità di investimento “green”, moderne e sostenibili, è necessario fornire il supporto professionale e gli strumenti valutativi adeguati dal punto di vista tecnico e finanziario, accrescendo la consapevolezza degli investitori che attribuiscono al settore un valore chiaramente crescente».

Comfort e consumi

Quali sono gli aspetti più critici dal punto di vista energetico e tecnico nella gestione degli edifici per uffici?

«La gestione delle temperature e il mantenimento della sensazione di comfort è il risultato principale da ottenere, assieme al contenimento dei consumi di energia termica e frigorifera. La problematica comune agli edifici per uffici consiste nell’amplia varietà di utenti, che svolgono attività diverse prevalentemente in open space e che sono portatori di sensazioni soggettive.

In particolare, negli open space abbiamo la necessità di utilizzare sistemi di monitoraggio delle condizioni termoigrometiche sempre più pervasivi e sensibili, rispetto a edifici in cui gli spazi di lavoro risultano più frazionati e, di conseguenza, le condizioni operative possono essere gestite individualmente con maggiore semplicità».

Green Palace
Negli uffici in open space, come nel caso di Green Place, è sempre più importante il monitoraggio delle condizioni termoigrometriche con sistemi sempre più diffusi e sensibili

Quali ragioni hanno motivato l’intervento realizzato presso Green Place?

«La centrale termofrigorifera era sottoposta a continui interventi di manutenzione, al punto che si è deciso di sostituire due delle pompe di calore, considerate ormai vetuste, con soluzioni tecnicamente più efficienti. In generale, nella scelta delle macchine da installare è sempre determinante predefinire i requisiti minimi. Nel caso di Green Place, che è certificato LEED v4, è stato anche necessario rispettare i requisiti del protocollo di sostenibilità».

Quali sono i risultati ottenuti?

«A causa di una momentanea sospensione causata dalla pandemia – conclude l’ing. Canepa – oggi è in corso di ultimazione l’installazione dei sistemi di contabilizzazione dei consumi termici e frigoriferi. Il monitoraggio dell’impianto è inizierà subito dopo, perciò non disponiamo ancora di dati attendibili. Ciò nonostante sono state poste tutte le premesse per una significativa riduzione dei consumi senza alcun pregiudizio per il comfort degli utenti».

I REQUISITI DEL PROTOCOLLO

La selezione delle nuove pompe di calore è stato orientata da due prerequisiti afferenti al gruppo “Energia e Atmosfera” del protocollo LEED v4, con il quale è stato certificato l’intero complesso, in particolare:

  • prerequisito 2 “Minimum Energy Performance”, Credito 2 “Optimize Energy Performance” (ASHRAE 90.1 Mandatory Provision), perciò i gruppi frigoriferi dovevano avere efficienze maggiori di quelle indicate nelle tabelle 6.8.1A (Air conditioners and condensing nits ) e 6.8.1.B (Heat pumps) dello standard ASHRAE 90.1-2010; inoltre i motori elettrici devono avere un’efficienza minima secondo la tabella 10.8A (valori a 60 Hz);
  • prerequisito 4 “Fundamental Refrigerant Management”, Credito 6 “Enhanced Refrigerant Management”, di conseguenza tutti gli impianti di raffrescamento/condizionamento installati (ad esempio gruppi frigoriferi, pompe di calore, sistemi autonomi per locali dati, ecc.) devono fornire evidenza della tipologia di refrigerante (con l’esclusione di CFC e HCFC) e della loro carica; inoltre il GWP dev’essere calcolato secondo il protocollo LEED, dimostrando che le caratteristiche della macchina siano conformi al credito.

La scelta dei nuovi gruppi polivalenti ha permesso di soddisfare entrambi i pre-requisiti LEED.

Il processo diagnostico

Realizzata nel 2020 da un team coordinato dall’arch. Lorenzo Audero (Italy RE), la diagnosi energetica di Green Place ha utilizzato i dati di consumo e produzione rilevati nel 2019, come anno di riferimento, ma sono stati considerati anche anche i consumi del 2017 e 2018, per una maggior efficacia.L’esame dettagliato dei dati e delle informazioni, raccolte anche durante l’incontro preliminare e l’attività in campo, ha permesso l’individuazione delle opportunità di miglioramento dell’efficienza energetica e di ulteriori dati e informazioni, utili alla definizione di:

  • bilancio e diagramma dei flussi energetici, per utilizzo e per modalità di approvvigionamento;
  • relazioni fra i consumi e i fattori che ne influenzano le variazioni;
  • determinazione e quantificazione dei potenziali risparmi energetici compatibili con gli obiettivi della diagnosi;
  • confronto fra le possibili soluzioni di risparmio energetico in termini di costi e consumi energetici;
  • possibili interazioni fra azioni multiple di risparmio energetico.

Ai fini dell’analisi dei consumi energetici, ad esempio, la definizione del consumo effettivo di riferimento ha richiesto la costruzione dell’inventario energetico (descrizione analitica dei consumi relativi ai vari vettori energetici in ingresso e del loro uso, con verifica della coerenza e ricerca delle cause di eventuali anomalie), da utilizzare come baseline per la valutazione degli interventi migliorativi.

È stato inoltre costruito e validato un modello energetico in grado di simulare in modo realistico il comportamento del sistema edificio-impianto, considerando le caratteristiche prestazionali delle strutture opache e trasparenti, le interazioni fra il contesto climatico, i sistemi tecnici e l’involucro edilizio, le condizioni di esercizio, gli affollamenti, i profili di utilizzo dell’edificio e degli impianti, ecc., in modo da valutare le opportunità di risparmio.

Scelte e valutazioni

L’intervento migliorativo ha interessato la riqualificazione energetica della centrale termofrigorifera. La valutazione delle alternativa ha interessato l’ipotesi di sostituzione di due dei tre generatori esistenti, con nuove pompe di calore condensate ad aria. Sono stati considerati anche i vincoli connessi alla posizione delle macchine esistenti, valutando le caratteristiche del basamento strutturale, e agli ingombri quelle di nuova installazione.

La soluzione progettuale ha privilegiato l’impiego di 2 pompe di calore idonee al funzionamento in impianti a 4 tubi, per la produzione contemporanea di acqua calda e refrigerata, con configurazioni di funzionamento selezionate automaticamente dal microprocessore di bordo per minimizzare il consumo elettrico.

Per la connessione alle reti si è provveduto alla sostituzione del tratto di tubazione a monte della valvola di intercettazione e dei collegamenti delle nuove unità ai quadri elettrici e al BMS.

La valutazione economica dell’intervento è stata basata sull’approccio “life cycle cost analisys” considerando i tassi di sconto, l’inflazione e l’aumento del costo dell’energia elettrica, nell’ipotesi di un periodo di funzionamento pari a 20 anni con un risparmio energetico annuo stimato nel 1,5% rispetto ai consumi dell’anno precedente. Considerando il beneficio fiscale per i primi 5 anni derivante dall’accesso al Conto Termico 2.0, il tempo di ritorno dell’investimento è risultato superiore a 20 anni.

In sede di progettazione sono state selezionate pompe di calore Climaveneta modello ERACS2-Q 2622 (complessivamente: 1.210 kWt; 1.196 kWf), con l’obiettivo di conseguire un maggiore risparmio energetico rispetto agli anni precedenti – nell’ordine del 20% – rendendo così l’intervento più sostenibile anche dal punto di vista economico.

LE NUOVE POMPE DI CALORE
Le nuove pompe di calore Climaveneta sono state selezionate anche per rispondere ai requisiti previsti dal protocollo LEED v4, in modo da mantenere la certificazione di sostenibilità

Le nuove unità polivalenti Climaveneta ERACS2-Q 2622 presentano una potenza termica pari a 605 kW (COP 3,44) e frigorifera pari a 598 kW (EER 2,85; ESEER 3,95) e sono entrambe equipaggiate con:

  • 2 circuiti indipendenti a gas R134A dotati di economizzatore, valvola termostatica con equalizzatore esterno, valvole di sicurezza, trasduttori di alta e bassa pressione, valvola di non ritorno sulla mandata del compressore, rubinetto di intercettazione sulla linea liquido e sulle aspirazione e mandata del compressore, elettrovalvola sulla linea del liquido, filtro deidratatore a cartuccia sostituibile, indicatore passaggio liquido con segnalazione presenza di umidità, pressostato di sicurezza alta pressione, ricevitore e separatore di liquido;
  • 2 compressori a vite semiermetici con due rotori a cinque e sei lobi su cuscinetti in acciaio al carbonio, del tipo ad alta efficienza anche ai carichi parziali, con valvole a cassetto per l’erogazione della potenza al 100%, 75% e 50% della capacità, limitatori della corrente assorbita all’avvio (in aggiunta alla partenza a vuoto di serie);
  • 1 scambiatore a pacco alettato (lato sorgente, che opera come condensatore o evaporatore) in tubi in rame e alette in alluminio spaziate, con circuito di sottoraffreddamento integrato;
  • 2 scambiatori (freddo lato utenza come evaporatore; caldo lato utenza come condensatore) del tipo a fascio tubiero a espansione diretta, con tubi in rame dotati di passaggi asimmetrici (per una velocità costante del refrigerante nella transizione a fase liquida) e setti lato mantello in acciaio (per aumentare l’efficienza dello scambio termico);
  • elettroventilatori assiali a rotore esterno con motore elettrico a 6 poli e pale profilate in alluminio pressofuso, alloggiati in boccagli a profilo aerodinamico (protezione IP54; isolamento classe F), dotati di dispositivo a velocità variabile per il controllo della condensazione alle basse temperature;
  • controllore elettronico per funzioni e regolazioni evolute (stati, impostazioni, diagnostica, gestione degli allarmi, storico allarmi, analisi del comportamento dell’unità).

La supervisione è realizzabile tramite dispositivi proprietari o con integrazione in sistemi di terze parti (ModBus, Bacnet, Bacnet-over-IP, Echelon LonWorks). La termoregolazione avviene sui due circuiti idraulici, con logica proporzionale a gradini, in base alla temperatura di ritorno dell’acqua. Lo sbrinamento è regolato da una logica auto-adattativa grazie al monitoraggio di numerosi parametri di funzionamento e ambientali.

LA SCELTA DEL GAS REFRIGERANTE

Le nuove pompe di calore utilizzano come gas refrigerante R134A anziché R513A, nonostante quest’ultimo presenti un GWP migliore rispetto all’altro (573 contro circa 1.500). In generale R134A è in una fase discendente di utilizzo che, per effetto della normativa F-gas, lo renderà presto non caricabile su macchine nuove.

Alla data dell’intervento, il costo dei due fluidi era comparabile (35÷38 euro/kg all’ingrosso per R134A, in deciso rialzo rispetto al 2019, contro i 32 euro/kg di R513A). Poiché ognuna delle pompe di calore può contenere circa 240 kg di R134A e 270 kg di R513A, i costi si equiparano con buone probabilità di una maggior convenienza del R513A nell’arco di qualche anno.

Ciò nonostante le prestazioni di R513A non sono state ritenute soddisfacenti, per effetto dei rendimenti inferiori sia in termini di valori nominali di progetto, sia soprattutto di rendimenti in regolazione (-5÷10% rispetto a macchine caricate con R134A). In conclusione, nel caso specifico R513A è stato ritenuto troppo poco performante.

Efficienza per la flessibilità

L’ing. Davide Bruzzone, titolare della società di ingegneria Consult Engineering, ha curato il progetto per la sostituzione dei generatori termofrigoriferi:

Green Palace
Ing. Davide Bruzzone – Consult Engineering

«Operiamo come consulenti di Prelios Integra per le esigenze operative legate alla gestione e alla valorizzazione del patrimonio immobiliare. Nel caso di Green Place, in seguito alle problematiche legate alla continuità del funzionamento e alle spese di gestione e manutenzione delle macchine in dotazione, sono state effettivamente riscontrate alcune criticità di ordine tecnico – presumibilmente riconducibili al fatto che, quando fu realizzato l’edificio, le pompe di calore polivalenti non erano sufficientemente affidabili rispetto agli standard attuali.

Oltre a conseguire un significativo miglioramento dell’economia di gestione dell’edificio, verificando perciò anche la possibilità di incrementare l’efficienza energetica della centrale termofrigorifera, la commessa comprendeva anche il completamento del sistema di misurazione dei consumi, con l’obiettivo di rendere il complesso più flessibile rispetto alle nuove dinamiche che caratterizzano l’attuale mercato delle superfici per uffici in locazione».

Per contenere al minimo i consumi, le elettropompe sono elettricamente interbloccate con ciascun generatore termofrigorifero, per sincronizzare il funzionamento

Quali sono le tendenze nel settore?

«Anche a causa della pandemia, nello space planning degli uffici contemporanei la flessibilità funzionale è ormai diventata un requisito indispensabile. L’avvicendamento di diversi tenants all’interno di uno stesso edificio è diventato più frequente e i modelli organizzativi dell’attività direzionale e amministrativa sono in rapida evoluzione. Grazie anche alla disponibilità di connessioni wi-fi sempre più efficienti e versatili, oggi si tende a contenere la quantità delle postazioni di lavoro tradizionali, favorendo una maggiore ubiquità del personale all’interno di un ambiente di lavoro sempre più aperto e condiviso.

Parallelamente sta aumentando la richiesta di spazi dedicati ad attività specifiche come sale per riunioni, meeting e corsi di formazione, oppure box dedicati alla comunicazioni riservate e alla concentrazione individuale, fino alla stessa area break che tende ad assumere un aspetto più accogliente e domestico».

Meno potenza, migliori prestazioni

Come si è sviluppata la progettazione?

«La diagnosi energetica ha permesso di conoscere nel dettaglio il sistema edificio-impianti e le rispettive caratteristiche, le modalità di produzione e utilizzazione dell’energia e le potenzialità a disposizione in termini di risparmio nei consumi.

Green Place è risultato un complesso decisamente attuale dal punto di vista dei sistemi e delle tecnologie in dotazione. Oltre alla presenza di efficaci dispositivi di ombreggiamento solare e di un campo fotovoltaico sulla copertura, le pompe di calore polivalenti mettono a disposizione contemporaneamente fluidi caldi e refrigerati, perciò risultano particolarmente adatte all’uso flessibile degli spazi, sotto il duplice profilo del comfort e dell’efficienza energetica.

La necessità di sostituire due delle tre pompe di calore esistenti, con macchine tecnologicamente all’avanguardia, ci ha indotto a concentrarci sul miglior dimensionamento della nuova centrale termofrigorifera, considerando anche i possibili profili futuri di utilizzazione dell’edificio. Sebbene meno potenti rispetto alle precedenti, le nuove pompe di calore sono in grado di fronteggiare l’intero fabbisogno per riscaldamento, raffrescamento e produzione di ACS, fornendo anche un contributo significativo in termini di recupero dell’energia termica che, ad esempio nel periodo estivo, dovrebbe coprire i carichi connessi al post-riscaldamento.

L’altra pompa di calore esistente – quella meno soggetta a problemi tecnici – è stata mantenuta con funzioni di backup. Considerando il minor impegno richiesto alle nuove macchine, la più contenuta potenza impegnata e il potenziale del recupero del calore, il risparmio energetico atteso è risultato nell’ordine del 20% rispetto agli anni precedenti. Si tratta di un esito significativo soprattutto alla luce dei recenti aumenti generalizzati del prezzo dell’elettricità.

L’installazione delle nuove pompe di calore è stata completata nel dicembre 2020 ed è stata agevolata attraverso il Conto Termico 2.0. Attualmente – conclude l’ing. Bruzzone – è in corso l’installazione dei contabilizzatori al servizio delle diverse aree dell’edificio, per consentire la corretta attribuzione dei consumi ai singoli locatari».

LA CLIMATIZZAZIONE IN SINTESI
L’impianto di climatizzazione di Green Place è del tipo a quattro tubi. Prima dell’intervento, la produzione dei fluidi caldo (42 °C) e refrigerato (8 °C) per le aree a uffici era affidata a 3 gruppi frigoriferi polivalenti, condensati ad aria (ciascuno: 440 kWt; 560 kWf) e collegati in cascata, situati all’esterno sulla copertura del corpo più elevato, previo trattamento di filtrazione e addolcimento dell’acqua tecnica. ll recupero gratuito del calore dei generatori è utilizzato per la produzione dell’ACS.

I terminali per la climatizzazione degli ambienti sono dissimulati dai controsoffitti

La distribuzione avviene tramite reti in tubazioni coibentate in acciaio nero, con pressurizzazione del circuito primario a carico delle macchine polivalenti e dei circuiti secondari mediante gruppi di pompaggio a portata variabile, dirette verso i ventilconvettori celati nei controsoffitti degli uffici, i pavimenti radianti nelle hall e i radiatori nei servizi igienici.

La termoregolazione è demandata a una sonda esterna e ai termostati presenti in ogni locale e ambiente open space.

L’impianto di ventilazione di una delle hall: le canalizzazioni attraversano il volume dal piano terreno alla copertura diffondendo l’aria mediante sezioni terminali microforate

L’impianto di ventilazione degli uffici è attestato su 3 UTA (35.000 m3/h; 22.000 m3/h; 5.800 m3/h) al servizio degli spazi di lavoro nei singoli fabbricati, più altre 3 UTA per le diverse hall d’ingresso, tutte dotate di ventilatori con inverter e recuperatori di calore, del tipo a ruota entalpica (rendimento ≥ 75%), tutti by-passabili in espulsione e in aspirazione nei periodi in cui non risulta conveniente il recupero termico.

La climatizzazione dello showroom al piano terreno è affidata a una pompa di calore dedicata (49 kWt; 56 kWf), che alimenta l’UTA (16.500 m3/h) dell’impianto a tutt’aria.

I locali tecnici al piano interrato sono equipaggiati, a seconda dei casi, con condizionatori autonomi a espansione diretta, del tipo over con relative unità condensanti, e di estrazione dell’aria. Questi impianti non sono stati interessati dall’intervento migliorativo.