Comfort climatico nella nuova sede dell'Azienda Elettrica Ticinese AET

L’edificio

 
L’Azienda Elettrica Ticinese AET ha inaugurato a fine Maggio 2015 la propria nuova sede situata a Monte Carasso, in prossimità dello svincolo autostradale di Bellinzona Sud, a circa 30 chilometri da Lugano.
 
L’edificio, progettato dal consorzio di architetti Meyer, Piattini e Fallavolita, è il primo edificio pubblico del Canton Ticino ed il secondo a livello Svizzero certificato Minergie A-Eco in quanto edificio di tipo amministrativo.
 
La certificazione Minergie A-Eco sottolinea l’elevatissimo livello di risparmio energetico conseguito grazie a soluzioni architettoniche e impiantistiche altamente performanti e, al contempo, è garantita l’indipendenza energetica attraverso la produzione propria. Lo stabile è anche certificato Minergie P-Eco: maggior comfort con la migliore efficienza.
 
La pianificazione energetica è stata curata dagli studi IFEC Consulenze SA di Rivera ed Erisel SA di Bellinzona. La parte della certificazione energetica è stata seguita sempre dallo studio d’ingegneria Erisel. La progettazione impiantistica è stata eseguita dallo studio di ingegneria Rigozzi Engineering SA di Giubiasco.
 
L’edificio si compone di 3 livelli fuori terra per una superficie complessiva di circa 3.000 m² ed è caratterizzato da una struttura portante di cemento armato a vista che compone una griglia esterna di travi e pilastri tra i quali si aprono le grandi vetrate che donano un’elevata luminosità agli spazi interni.
 
In copertura, i pilastri dei due fronti sono raccordati da travi orizzontali alle quali, grazie a tiranti in acciaio, sono appese le solette dei piani intermedi. Questo accorgimento ha permesso di evitare ponti termici che avrebbero pregiudicato le caratteristiche termiche dell’edificio.
 
Al piano terra dello stabile si trovano spazi di carattere pubblico, mentre ai piani superiori si collocano gli uffici operativi, suddivisi in uffici singoli e open-space, grazie anche alla modularità sia architettonica sia impiantistica garantita dal progetto.

La produzione di calore avviene grazie a termopompe che scambiano con acqua di falda e la distribuzione a bassa temperatura è congeniale alla tipologia di terminali impiegati: moduli radianti ibridi ad attivazione termica della massa.
 
L’aspetto materico del cemento a vista che caratterizza l’esterno dell’edificio si ritrova anche all’interno degli ambienti dove sia il nucleo centrale che i solai sono stati lasciati faccia a vista, elemento fondamentale quando l’attivazione della massa è alla base della climatizzazione degli ambienti realizzata, come in questo caso, con moduli radianti ibridi ad attivazione termica della massa prodotti dalla ditta Barcol-Air.

I numeri dell’edificio

 
L’edificio dell’Azienda Elettrica Ticinese rappresenta un esempio virtuoso del risparmio possibile in ambito terziario, e il risultato ottenuto è testimoniato dalla doppia certificazione ricevuta.
 
L’involucro altamente performante prevede una trasmittanza della copertura piana, così come delle pareti esterne, di U=0,10 W/m²K; facciate continue in vetro con U_g=0,50 W/m²K ed un fattore solare g=0,46.
 
Tutto questo ha consentito di limitare il fabbisogno energetico ad appena 16,7 kWh/m² all’anno e, grazie anche alla presenza di un impianto fotovoltaico di 56,9 kWp posizionato in copertura, a rendere l’edificio praticamente “attivo”.
 
Vista la tipologia dello stabile e la sua collocazione, dal punto di vista impiantistico si è optato per una rete di distribuzione a 4 tubi che garantisce una maggiore flessibilità nella gestione degli ambienti.
 
La temperatura di alimentazione in raffrescamento dei moduli ibridi ad attivazione termica della massa, prodotti in larghezza 810 mm e due differenti lunghezze (5.100 e 4.650 mm), è di 16/19 °C con una temperatura ambiente di progetto di 26°C. Questo consente di ottenere una resa complessiva di circa 100 W/m² dove il contributo del solaio è di circa 40 W/m².
 
In riscaldamento la temperatura di progetto in ambiente è di 21 °C con temperature di alimentazione dei terminali ibridi di 35/32°C. La resa in questo caso è di circa 80 W/m².
 
Anche l’aspetto acustico è stato tenuto in considerazione in fase di progettazione, vista la presenza delle sale riunioni e degli uffici open-space. Per far fronte alle richieste dei progettisti, il pannello metallico radiante è stato predisposto con superficie microforata 15-22 (dimetro del foro 1,5 mm con superficie libera 22%). All’interno del modulo si è optato per l’inserimento di un materassino fonoassorbente in resina melamminica dello spessore 50 mm, oltre al consueto tessuto non tessuto incollato sul lato interno del pannello. Tale configurazione ha consentito di raggiungere un notevole livello di fonoassorbenza secondo la norma EN ISO 11654 (1997) e pari a α_w=0,95.

I terminali impiantistici

I terminali impiantistici, di produzione Barcol-Air, sono i moduli radianti ibridi ad attivazione termica della massa realizzati su misura per rispettare il modulo di facciata dell’edificio e la profondità degli ambienti.
 
Il modulo radiante installato denominato U4x Standard consente di poter accorpare diverse funzioni al fine di ottenere un elevato comfort ambientale con un minimo impiego energetico.
 
Le funzioni del riscaldamento invernale, del raffrescamento estivo, dell’attivazione termica della massa e l’immissione dell’aria primaria sono racchiuse in un unico elemento.
 
Completano il modulo ibrido l’integrazione di lampade ad incasso e ulteriore impiantistica richiesta quale, ad esempio, rilevatori di fumo e sensori di presenza. Infine, le caratteristiche del pannello metallico del modulo radiante ibrido consentono il controllo dei tempi di riverbero degli ambienti, garantendo quindi anche un comfort acustico ottimale anche in presenza di ampie superfici riflettenti ed ambienti problematici quali gli uffici “open space”.   

L’attivazione termica della massa, molto utilizzata nei paesi del Nord Europa, è stata fino a oggi affrontata quasi esclusivamente con sistemi tipo TABS (Thermally Active Building System). Questi sistemi prevedono l’utilizzo di serpentine, solitamente plastiche, annegate nel solaio massiccio dell’edificio.
 
Il vantaggio derivante da un costo relativamente basso e da un funzionamento con fluido termovettore a temperature medie, trova però ostacolo in fattori che non ne hanno facilitato la diffusione alle nostre latitudini.  L’elevata inerzia termica, così come l’assenza di flessibilità nella gestione delle temperature interne richieste da parte dagli utenti ed il controllo della fonica degli ambienti, sono considerati infatti elementi imprescindibili per quanto riguarda il mercato italiano.  
   

Moduli radianti ibridi ad attivazione termica della massa U4x Standard

I moduli radianti U4x Standard si compongono di due elementi che presiedono a differenti funzioni nell’ambito della climatizzazione: il telaio e il pannello radiante.
 
Il telaio provvede, per irraggiamento, all’attivazione termica della massa costituita dal solaio dell’edificio, ed è alimentato dal fluido vettore che attraversa una serpentina in rame posizionata al suo interno. La serpentina in rame predisposta nel telaio è collegata in serie (il collegamento in parallelo è previsto in casi specifici) alla serpentina inserita all’interno dei pannelli radianti metallici, i quali si agganciano direttamente al telaio descritto precedentemente. L’intero manufatto, telaio e pannello metallico, ha un’altezza minima di 75 mm che può essere maggiore in funzione dell’ingombro del corpo illuminante che si vuole integrare fino ad un massimo di 125 mm.
 
All’interno del pannello metallico viene alloggiato un materiale a cellule aperte opportunamente protetto che presiede alla funzione di fonoassorbimento del rumore, mentre l’intercapedine che si viene a formare tra la superficie interna del pannello ed il solaio funge da plenum per la distribuzione dell’aria primaria. L’aria che attraversa l’interno del modulo ibrido defluisce in ambiente attraverso appositi fori ricavati nel pannello metallico in modo uniforme e senza creare correnti.
 
L’attivazione termica del solaio consente di immagazzinare energia nei momenti di basso carico della giornata, potendone quindi usufruire quando il carico è maggiore. Questo permette di poter sfruttare il principio del “peak shaving” ovvero il taglio dei picchi di carico con conseguente riduzione dimensionale dell’intero impianto fino a circa il 30% di un impianto tradizionale.
 
Con questo tipo di impianto, inoltre, l’energia in fase di raffrescamento può essere coperta per circa l’80% da free-cooling consentendo un ulteriore risparmio di energia primaria.
 
L’utilizzo di un controsoffitto modulare metallico, oltre all’attivazione termica della massa, permette di porre rimedio all’elevata inerzia termica dei sistemi TABS e consente di avere un’immediata risposta dell’impianto nel momento in cui il fabbisogno richiesto diventi improvvisamente maggiore. Il soffitto radiante metallico, infatti, entra a regime in pochi minuti dall’attivazione. 
 
Il pannello metallico, solitamente in alluminio, riesce a garantire, a seconda della configurazione del modulo ibrido e delle temperature di funzionamento, delle ottime rese termiche che possono arrivare in raffrescamento fino ad oltre 100 W/m²