La nuova sede di un’importante società della grande distribuzione dispone di soluzioni impiantistiche energeticamente efficienti che esaltano la salubrità degli ambienti, interamente progettate utilizzando metodi e strumenti BIM.
Con il completamento dei lavori previsto tra la fine del 2022 e i primi mesi del 2023, Coop Reno concluderà il percorso iniziato nel settembre 2019 con il concorso di idee per la realizzazione del nuovo headquarters – un innovativo complesso di edifici immersi nel verde, caratterizzato da un concept fortemente orientato alla sostenibilità del costruito.
Le scelte impiantistiche in ordine al comfort termico, alla qualità dell’aria e dell’acqua e alla protezione antincendio si distinguono per il ricorso a tecnologie differenti, caratterizzate dall’elevata efficienza energetica e da soluzioni all’avanguardia per garantire la massima sicurezza e salubrità degli ambienti. La sensibilità rispetto alle questioni ambientali trova espressione anche nell’immagine architettonica dalla chiara impronta organica, che di fa interprete dei principi di condivisione e aggregazione tipici dell’attività e delle iniziative del committente rivolte al territorio.
Affidato a un team professionale composto da Politecnica Ingegneria e Architettura e Fabrica, il progetto è stato interamente sviluppato con sistemi BIM, utilizzando fra l’altro oggetti virtuali opportunamente sviluppati in collaborazione con Caleffi – gruppo italiano leader mondiale nella componentistica HVACR.
Spazi e funzioni
L’headquarters Coop Reno è in costruzione nel comune di Castel Guelfo di Bologna, in località Poggio Piccolo, all’interno di un lotto regolare ampio circa 19.000 m2. Il concept del progetto “a different kind of green” è articolato lungo la galleria – percorso all’aperto, che si snoda nell’area verde attrezzata quale rappresentazione simbolica di una pianta dai cui germogliano gli edifici: centro direzionale, auditorium, centro polifunzionale e magazzino.
Ciascuno di essi è un elemento funzionalmente indipendente rispetto agli altri:
- il centro direzionale (superficie lorda circa 3.600 m2; 4 piani fuori terra) ospiterà gli uffici della società (hall con reception, uffici, sale riunione e formazione, locali di supporto e servi zio, ecc.), distribuiti lungo il perimetro lasciando libera l’area centrale, attraversata in verticale da un vuoto che accoglie le scalinate;
- l’auditorium (circa 750 m2; 2 piani f.t.) sarà destinato agli eventi collettivi (foyer, biglietteria, guardaroba, sala a doppia altezza per 260 posti con palco, camerini, regia, area catering, magazzini, servizi, ecc.);
- il centro polifunzionale (circa 1.000 m2; 2 piani f.t.) metterà a disposizione spazi per la comunità (centro ricreativo per famiglie e bambini, piccolo punto vendita, uffici dedicati alle startup, magazzini, servizi, ecc.);
- il magazzino (circa 1.150 m2; 2 piani f.t.) sarà utilizzato per stoccare arredi, attrezzature, materiali d’uso e apparecchi elettronici per l’attività commerciale del committente, oltre agli uffici e all’archivio.
Espressa attraverso volumi e piani dalle morbide forme curve, con terrazze perimetrali aggettanti rispetto alle pareti trasparenti protette da frangisole, la ricercata immagine organica dell’headquarters si distingue nettamente rispetto al contesto edificato circostante, proponendosi come elemento di mediazione fra gli spazi interni e il giardino circostante.
Distaccate dal terreno mediante isolatori antisismici, le strutture portanti sono realizzate con calcestruzzo armato gettato in opera e, solo per il magazzino, prefabbricato. Al piede dei volumi costruiti i percorsi perimetrali sono in materiale drenante. Le coperture sono del tipo cool roof, per evitare l’eccessivo surriscaldamento estivo degli ambienti sottostanti.
Tutti gli spazi principali del centro direzionale, dell’auditorium e del centro polifunzionale dispongono di ampie vetrate, protette dal sistema di schermatura a lamelle ispirato agli anelli di accrescimento del tronco degli alberi, che garantisce il giusto apporto di illuminazione naturale e, grazie alle specchiature apribili in facciata, una corretta aerazione naturale. Oltre alla galleria, che potrà essere prolungata per collegare ulteriori edifici di futura realizzazione, il complesso è completata dall’isola tecnologica (centrali termofrigorifera, idrico-sanitaria, antincendio, ecc.) e dalla nuova cabina elettrica che, assieme al magazzino, presentano forme lineari adatte alle specifiche esigenze funzionali.
La parola al progettista
«Abbiamo sviluppato il progetto impiantistico durante il periodo del lock-down – afferma l’ing. Michele Codeglia, progettista e BIM manager degli impianti meccanici per Fabrica – quando il problema della sicurezza sanitaria dei futuri utenti della struttura era necessariamente in cima alle priorità. Questo spiega alcune delle scelte fatte, ad esempio il sovradimensionamento dell’impianto aeraulico in modo da poter funzionare a tutt’aria esterna, incrementando perciò la possibilità di ricambiare l’aria oltre i minimi normativi, come anche la scelta di non prevedere la ripresa sotto le poltrone dell’auditorium, per incanalare i flussi di ripresa lontano dalle persone. I ventilconvettori, inoltre, ricircolano l’aria riprendendola dai singoli ambienti serviti, invece che dagli spazi connettivi come avviene normalmente. Anche la previsione di umidificatori a supporto delle UTA risponde all’esigenza di contenere il rischio di contagio».
La progettazione è stata necessariamente distribuita «…L’impiego di metodi e strumenti BIM ha consentito la condivisione del progetto da parte di tutti i componenti del team, lavorando in remoto nella massima sicurezza. Si è trattato dell’ennesimo vantaggio offerto da questa modalità di progettazione che presenta numerosi benefici. La precisione dei dati contenuti negli oggetti si presta infatti a utilizzare le informazioni – geometriche e non solo – anche per effettuare il dimensionamento delle componenti impiantistiche, redigere computi estremamente precisi, restituire gli elaborati as-built, compilare le dichiarazioni di conformità, ecc..
Allo scopo abbiamo attivato una collaborazione con il team di Caleffi coordinato dall’ing. Walter Bertona, finalizzata da una parte a ordinare i dati contenuti nei singoli oggetti BIM per facilitare l’iter progettuale, dall’altra a ottimizzare la qualità complessiva del processo costruttivo».
Con quali esiti?
«In generale i sistemi BIM riducono drasticamente l’errore umano e consentono una corrispondenza pressoché perfetta fra progetto e opera realizzata, utile anche sia alle imprese in sede di redazione del progetto costruttivo e, quindi, delle attività in cantiere, sia nell’ottica della futura gestione e manutenzione degli impianti. Non meno importante, a pochi mesi dalla conclusione dei lavori, il valore economico effettivo dell’ultimo stato di avanzamento corrisponde a quello stimato in sede di progetto – al netto degli aumenti legati alla recente impennata dell’inflazione, contenuti a valori minimi grazie all’ottima organizzazione messa in campo.
L’intero percorso progettuale della nuova sede di Coop Reno è stato supportato da un impiego stabile, continuo ed efficiente di strumenti BIM Authoring, da parte di Politecnica e Fabrica, per tutte le specialità professionali compresa la progettazione impiantistica, con significative ricadute sulla qualità e sulla tempistica del processo. Si tratta di strumenti che esaltano il “lato informativo” dei modelli, con l’obiettivo di aumentarne le prestazioni non solo durante le diverse fasi progettuali, ma anche nella gestione degli step successivi – dalla gara d’appalto alla costruzione, dalla restituzione degli elaborati “as built” fino al facility management.
Il flusso BIM è stato esteso all’uso di numerosi plugin, che hanno integrato il software di authoring, ad esempio per l’esecuzione di tutti i calcoli per il dimensionamento delle tubazioni e dei condotti aeraulici e per la computazione dinamica, in capo al team professionale di Fabrica. Anche in questo caso è emersa l’importanza della qualità degli oggetti virtuali selezionati dai progettisti, che hanno privilegiato l’offerta di Caleffi – tra i maggiori produttori a livello mondiale di componenti per impianti di riscaldamento, condizionamento, idrosanitari e a energie rinnovabili.
L’azienda ha infatti instaurato una stretta collaborazione con i progettisti, con l’obiettivo di comprendere le effettive esigenze di un utilizzatore BIM e di ottimizzare di conseguenza le caratteristiche dei propri oggetti virtuali, seguendo tutto il flusso applicato a una centrale termica reale. Dallo schema unifilare fino al computo metrico, passando per il posizionamento di tutte le famiglie dei prodotti all’interno ed esterno dello spazio tecnico, sono stati implementate nuove caratteristiche e ulteriori parametri necessari alla perfetta integrazione degli oggetti nel modello.
Impianti meccanici: aspetti generali
Le scelte in ordine alla tipologia dei generatori termofrigoriferi sono state dettate dalla necessità di disporre contemporaneamente dei fluidi necessari per la climatizzazione e la ventilazione meccanica controllata, con modalità flessibili in funzione dei periodi di occupazione dei diversi edifici, garantendo al contempo la completa sezionabilità delle reti e un impatto acustico estremamente contenuto.
In sintesi, centro direzionale e auditorium dispongono di pompe di calore dedicate, anche al servizio della galleria di collegamento, installate nell’isola tecnologica. Centro polifunzionale e magazzino sono invece climatizzati mediante impianti a espansione diretta, fra loro indipendenti e situati negli edifici serviti. Anche gli impianti di ventilazione e la produzione dell’ACS sono autonomi, distribuiti nei singoli edifici, mentre gli altri impianti meccanici (idrico-sanitario, recupero delle acque piovane, antincendio) sono centralizzati.
Il magazzino dispone di un impianto antincendio dedicato, del tipo a saturazione totale con estinguente gassoso. Le UTA sono equipaggiate con recuperatori di calore a flussi incrociati e sono dimensionate per poter aumentare la portata di aria immessa oltre i minimi normativi, trattando solo aria esterna in caso di situazioni critiche. Oltre al ricambio igienico dell’aria, gli impianto aeraulici garantiscono un abbattimento parziale dei carichi termici.
Il funzionamento di sistemi e tecnologie e demandato a un BMS personalizzato in base alle esigenze del committente, per dotare l’headquarters di uno strumento efficiente, flessibile e semplice da utilizzare ai fini del contenimento dei consumi energetici e del migliore comfort degli utenti.
- Committente: Coop Reno Soc. Coop.
- Responsabile del progetto: ing. Marco Vangelisti
- Progettazion:e Politecnica Ingegneria ed Architettura Fabrica
- Project manager, responsabile rapporti con enti, direzione lavori: arch. Rita Franciosi
- Architettura: arch. Stefano Maffei, arch. Paola Gabrielli, arch. Gianluca Lavalle, arch. Danilo Sergiampietri
- Strutture: ing. Nicola Brizzi, ing. Luciano Gasparini, ing. Manuel Martini
- Impianti meccanici: ing. Michele Codeglia, ing. Massimo Fiorini, ing. Fabio Guida, ing. Ferdinando Sarno
- Impianti elettrici e speciali: p.i. Andrea Baudone, ing. Francesco Frassineti, ing. Davide Messori
- Antincendio: ing. Massimo Fiorini Aspetti energetici: ing. Ferdinando Sarno
- Infrastrutture: ing. Alessandro Cecchelli, ing. Andrea Lucarelli
- Opere idrauliche: ing. Stefano Ripari Geotecnica: ing. Stefano Tronconi
- Geologia: dott. geol. Graziano Grimandi
- Coordinamento sicurezza progettazione: geom. Stefano Caccianiga
- Acustica: ing. Claudio Pongolini
- Urbanistica e paesaggio: arch. Maria Cristina Fregni
- BIM manager: ing. Barbara Frascari, arch. Andrea Relli
- BIM coordinator: geom. Michele Lazzerini
- BIM specialist: ing. Alessio Gori, p.i. Giovanni Guglielmo, ing. Sara Russo
- General contractor: Ing. Ferrari
- Pompe di calore: Clivet
- Accumuli termostatici: OMB
- Elettropompe: Wilo
- Ventilconvettori: Sabiana
- Componenti circuiti idronici: Caleffi
- UTA: Euroclima
- VMC: FAST Umidificazione: Carel
- Cassette VAV, diffusori: Systemair
- Sistemi a espansione diretta, bollitori, pompe di calore ACS: Daikin
- Building management system: Schneider Electric
- Spegnimento incendio a saturazione d’ambiente: Johnson Controls
Centrale termofrigorifera comune
Per il centro direzionale e l’auditorium la produzione contemporanea dei fluidi termovettori caldi (50 °C; ΔT 10 °C) e refrigerati (7 °C; ΔT 5 °C) e affidata a pompe di calore idroniche di tipo reversibile, dedicate a ciascun edificio (potenze: 848 kWt; 741 kWf piu 197 kWt da recupero del calore, per il centro direzionale; 629 kWt; 741 kWf piu 197 kWt da recupero del calore, per l’auditorium).
Si tratta di generatori con condensazione ad aria, ad alta efficienza (COP = 3,30 ed EER = 2,73, per il centro direzionale; COP = 2,47 ed EER = 2,73, per l’auditorium), ciascuno equipaggiato con 2 circuiti refrigeranti indipendenti (R32), compressori multiscroll, scambiatori di calore e circolatori per il circuito primario.
La distribuzione dei fluidi e demandata a una rete a 2 tubi, attestata su accumuli inerziali (1.000 l per l’acqua calda e 3.000 l per l’acqua refrigerata, per il centro direzionale; 500 l per l’acqua calda e 2.000 l per l’acqua refrigerata, per l’auditorium), che fungono da separatori idraulici fra i circuiti primario e secondari. Realizzati con tubazioni in acciaio nero trafilato senza saldatura opportunamente coibentate, i circuiti sono dotati di propri circolatori, vasi d’espansione, disaeratori, filtri (a Y, defangatori), manometri, termometri, valvolame, ecc..
A valle dei collettori, un circuito mette in comunicazione le reti del centro direzionale e dell’auditorium, mentre gli altri percorrono un cunicolo sotterraneo e sono distribuiti negli edifici mediante cavedi. L’isola tecnologica ospita anche le centrali degli altri impianti meccanici.
L’impianto idrico-sanitario prende origine dall’acquedotto comunale: l’acqua e sottoposta a filtrazione e a trattamenti di addolcimento e dosaggio di prodotti disincrostanti, anticorrosivi e anti-legionella. L’acqua fredda alimenta direttamente le utenze, tramite reti distinte per ciascun edificio. Per la produzione dell’ACS centro direzionale, auditorium e centro polifunzionale dispongono di propri bollitori di tipo istantaneo, con serbatoi da 485 l riscaldati da pompe di calore (2,2 kWt) che alimentano le reti del tipo a ricircolo, con circolatori temporizzati comandati dal BMS. Solo il magazzino è servito da 4 sistemi localizzati ad accumulo in pompa di calore (ciascuno 930 W) con accumuli da 80 l, per l’installazione a parete.
L’acqua per il risciacquo delle cassette dei vasi è approvvigionata dall’impianto di recupero delle acque piovane, previo processo di chiarificazione mediante dispositivo a masse filtranti multistrato, disinfezione e dosaggio di prodotto anticorrosivo. L’acqua destinata agli umidificatori delle UTA è sottoposta a demineralizzazione mediante osmosi inversa.
L’impianto idrico antincendio è al servizio del Centro direzionale, dell’Auditorium e del Magazzino. Il gruppo di pompaggio fisso, ad avviamento automatico e manuale, è collegato all’acquedotto e dispone di elettropompe elettrica e con motore diesel, per l’alimentazione di naspi DN 25 e degli attacchi per autopompa.
La centrale tecnologica è equipaggiata con defangatori Caleffi DIRTCAL 5466 e separatori idraulici Caleffi 548. Concepito per l’applicazione su tubazioni orizzontali con attacchi flangiati, il defangatore magnetico DIRTMAG serie 5466 separa e fa sedimentare le impurità circolanti nei circuiti chiusi (particelle di sabbia, fanghi, particelle ferrose, ecc., con dimensioni fino a 5 μm), a fronte di perdite di carico molto contenute.
Il principio di funzionamento si basa sull’azione combinata:
- dell’ampio volume dell’elemento interno che, indipendentemente dalla direzione del fluido, riduce la velocità del flusso;
- di superfici reticolari disposte a raggiera, che deviano le impurità facendole precipitare per gravità nella parte inferiore del corpo del magnete integrato nel corpo del defangatore, che attrae le particelle ferrose.
Collisione e decantazione delle particelle risultano estremamente efficienti (fino al 100% per le particelle con diametri maggiori di 100 μm; fino all’80% per quelle più piccole). Rispetto ai normali filtri, inoltre, le prestazioni restano inalterate nel tempo senza rischio di intasamento. L’ampia camera di decantazione consente una ridotta frequenza delle operazioni di pulizia, da effettuarsi anche con l’impianto funzionante. Le versioni più grandi prevedono dei sostegni a pavimento.
Realizzati in acciaio verniciato, con elemento interno in acciaio inox e accessori in ottone, i defangatori magnetici DIRTMAG sono forniti completi di coibentazione a guscio preformata a caldo, che assicura il perfetto isolamento termico nell’utilizzo con acqua calda e refrigerata. Il separatore idraulico Caleffi serie 548 rende idraulicamente indipendente il circuito primario da quello secondario.
Il principio di funzionamento si basa sulla creazione di una zona a ridotta perdita di carico, che evita variazioni anomale delle portate e delle prevalenze nel caso di coesistenza fra un circuito primario, dotato di una o più pompe, e un circuito secondario, anch’esso dotato di uno o più circolatori. Forniti con attacchi flangiati o filettati, i separatori idraulici serie 548 sono realizzati in acciaio verniciato con componenti interni in acciaio inox, completi di valvola automatica di sfogo dell’aria, elemento defangatore posto nella parte inferiore del dispositivo e coibentazione a guscio preformata a caldo, per garantire il perfetto isolamento termico nell’utilizzo con acqua calda e refrigerata.
Centro direzionale: climatizzazione e ventilazione
La climatizzazione degli ambienti è demandata a ventilconvettori a 2 tubi, del tipo canalizzato ad alta prevalenza con motore elettronico e inverter, installati nei controsoffitti e collegati ai diffusori mediante plenum. Previa pre-regolazione della pompa di calore in base alla temperatura esterna, la regolazione è indipendente per ciascun ambiente mediante termostato, che agisce direttamente sul funzionamento del ventilconvettore e sulla valvola a 3 vie. Nei servizi igienici sono presenti scaldasalviette elettrici per l’integrazione invernale.
I locali tecnici che necessitano di condizioni termiche stabili (server, rack quadri elettrici) sono serviti da un impianto dedicato, del tipo a espansione diretta, attestato su 2 motocondensanti (25 kWt; 22 kWf) installate in parallelo (una di completa riserva) che alimentano monosplits a parete. La regolazione è affidata a un microprocessore che agisce sulla valvola elettronica d’espansione, in risposta al variare delle condizioni termiche degli ambienti.
L’impianto di ventilazione è di tipo centralizzato, sovradimensionato rispetto ai minimi normativi per fronteggiare l’eventuale necessità di una maggiore diluizione degli agenti patogeni in caso di eventi epidemici.
La pompa di calore alimenta:
- l’UTA principale (mandata 28.600 m3/h) dotata di batterie calda/ fredda (330 kW) e di post-riscaldamento (120 kW), recuperatore di calore statico, filtri, ventilatori, umidificatore adiabatico, separatore di gocce, serrande, ecc., al servizio dell’intero edificio;
- un’unità preassemblata (2.200 m3/h) per installazione esterna, dedicata al rinnovo dell’aria nella sala riunioni, con circuito frigorifero integrato (10 kWt; 17,5 kWf) dotato di compressore ermetico rotativo scroll, che utilizza gas refrigerante R410.
La rete aeraulica è realizzata con canali in pannelli sandwich preisolati, eco-compatibili e con trattamento antimicrobico, connessi mediante giunti antivibranti ed equipaggiati con diffusori circolari forati ad alta induzione. Regolazione e controllo sono affidate al BMS mediante sonde CO2. Nelle sale formazione al piano terreno sono installate cassette VAV che regolano la portata fino al 50% in base alla presenza di persone. Servizi igienici e locali tecnici dispongono di impianti di estrazione dell’aria (8 vol/h) rispettivamente con portate massime di 1500 m3/h e 400 m3/h.
Auditorium: ventilazione
Nell’auditorium le caratteristiche generali, tecniche e prestazionali degli impianti idronico (per gli ambienti ad uso continuato) è a espansione diretta (per i locali tecnici) sono simili a quelle del centro direzionale. L’impianto di ventilazione si distingue in base alle destinazioni d’uso degli ambienti:
- la platea dispone di una UTA dedicata, del tipo a tutt’aria (15.000 m3/h);
- gli altri locali sono serviti da impianti VMC.
L’UTA della platea è equipaggiata con una pompa di calore (248 kWt con COP = 2,46; 291 kWf con EER = 2,79) che invia l’aria trattata ai diffusori di tipo turbolento ad elevata miscelazione, in grado di immettere in ambiente fino a 850 m3/h. La direzione del flusso è differenziata a seconda della temperatura dell’aria di mandata.
Nel regime estivo (T < 22 °C), l’aria è immessa in direzione orizzontale, per favorire la rapida equalizzazione termica e ridurne la velocità. Nel regime invernale, grazie al getto di supporto centrale (serranda aperta), l’aria è immessa dal diffusore verso il basso per consentire una veloce messa a regime dell’impianto, secondo due modalita: – 22 °C ≤ T ≤24 °C: direzione leggermente inclinata; – T > 24 °C : direzione verticale. La ripresa è affidata a due griglie situate nella fascia inferiore della platea. La regolazione del funzionamento dell’UTA è controllata da BMS mediante sonde di CO2 e termostato ambiente.
Gli impianti VMC a portata variabile sono al servizio dei locali presenti ai singoli piani, attestati su un’unita per il recupero del calore (2.500 m3/h) con scambiatore a flussi incrociati, abbinata a una pompa di calore. Le reti di distribuzione aeraulica sono simili a quelle del centro direzionale. Nella galleria di collegamento gli impianti di climatizzazione (ventilconvettori idronici) e VMC (recuperatore di calore da 320 m3/h) presentano caratteristiche simili a quelli del centro direzionale e dell’auditorium.
Centro polifunzionale e magazzino
Il centro polifunzionale dispone di impianti di climatizzazione autonomi, a espansione diretta in pompa di calore (R410A), per permettere la gestione autonoma da parte dei diversi occupanti. A ogni piano dell’edificio le reti sono attestate su una coppia di motocondensanti operanti in parallelo, con potenze unitarie pari a 50 kWt e 45 kWf, a 37,5 kWt e 33,5 kWf e a 31,5 kWt e 28 kWf. La rete di distribuzione è realizzata con tubazioni in rame saldate e coibentate. Le unità interne sono del tipo a cassetta a 4 vie installate a controsoffitto, piu alcuni split a parete nei locali piu piccoli, equipaggiate con regolatore di temperatura a microprocessore agente sulla valvola elettronica d’espansione del fluido refrigerante, in risposta alle variazioni della temperatura.
Gli impianti VMC a portata variabile garantiscono un ricambio igienico dell’aria pari a 40 m3/h a persona. Sono attestati su 4 unita con recuperatore di calore (da 1.500 m3/h a 500 m3/h) di tipo entalpico (efficienza > 80%), collegate ai locali mediante canalizzazioni che terminano con bocchette e griglie a controsoffitto. Il funzionamento è regolato tramite sonde di CO2.
Nel magazzino l’impianto di climatizzazione è simile a quello del centro polifunzionale, attestato su un’unica coppia di motocondensanti da 31,5 kWt e 28 kWf. L’impianto VMC e basato su unità con recuperatori di calore a flusso incrociato (250 m3/h) con post trattamento termico e umidificazione, dotati della funzione free-cooling. Questo edificio è inoltre protetto da un impianto di spegnimento degli incendi a saturazione totale, che utilizza un agente estinguente gassoso (C6F-chetone stoccato in bombole), a bassa tossicita e idoneo per evitare danni a oggetti di valore e ad apparecchi elettronici.
