Linee guida impianti per lo sport - Ing. Luca Ferrari · Linee guida impianti per lo sport ......

PROGETTAZIONE

92RCI n.3/2015

Linee guida impianti per lo sportLe strutture dedicate alle manifestazioni sportive,

vuoi per il loro ristretto numero e vuoi per

l’intrinseca esclusività architettonica, risultano

spesso un tema progettuale atipico, poco

sviluppato e spesso induttivo. Le dimensioni degli

edifici sempre considerevoli (e in maggior ragione

in altezza), il numero delle persone presenti e la

loro contemporaneità per un arco di tempo limitato,

uniti alle eterogenee modalità di utilizzo, rendano

molto problematico suggerire temi e impostazioni

prevalenti.

La progettazione e la realizzazione degli impianti tecnici a servizio di una grande

struttura (poli)sportiva stanno registrando una continua revisione in funzione delle

sempre nuove e diversificate funzioni d’uso a cui viene di volta in volta destinata

la costruzione. Difatti sempre più spesso queste strutture si trasformano in modo

modulare in un contenitore che, oltre a ospitare l’evento sportivo preminente,

permette l’allestimento di altre manifestazioni alternative, anche non sportive,

quali concerti musicali, convention, esibizioni, expo, ecc. Inoltre, mentre in

passato queste costruzioni venivano realizzate per assicurare un discreto, ma

non sufficiente grado di comfort ora, anche sull’onda di quanto già avviene

nelle arene sportive americane, si progettano palazzi dello sport dotati di aree

ad alto livello di arredo (suite), dotati di ristoranti, sale riunioni, zone per fumatori

ecc., consolidando una tendenza a garantire tra le altre cose, anche un nuovo e

migliore comfort climatico per lo spettatore.

Prima di procedere con la definizione dei principali input progettuali è innanzi

tutto doveroso distinguere tra le strutture dotate di una pur minima copertura,

e quelle invece realizzate a cielo aperto.

Per quest’ultime architetture, oltre a ritenersi valide in linea generale i principi

enunciati, è possibile consigliare uno studio preliminare dei fenomeni convettivi

Luca Ferrari

[email protected] 92 16/02/15 10:33

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e dei probabili (e meglio se auspicati)

effetti della ventilazione naturale. I criteri di

progettazione di seguito suggeriti sono validi

per strutture dotate di copertura rigida (ma

anche semirigida e in certi termini persino

retrattile/amovibile).

Criteri generali di progettazione

Va subito anticipato che i principi progettuali

delle strutture sportive dovrebbero seguire dei

canoni non convenzionali in quanto, sia per

un evidente richiamo al risparmio energetico

ed economico, sia per la natura estemporanea

dell’evento (mediamente da 1 – 3 ore) e

soprattutto per le evidenti limitazioni tipiche

dell’architettura stessa, non è conveniente

prevedere una stima delle potenze occorrenti

sui carichi termici massimi.

Risulta comunque sempre auspicabile

riferirsi agli standard esistenti di risparmio

energetico e di prerogative progettuali (su

tutte la ex Legge 10 e le successive estensioni,

e la prUNI 10339 attualmente in revisione).

Viene dunque necessario per il progettista

conoscere sia l’impiego principale della

struttura e sia l’orario di utilizzo, con

particolare riguardo al massimo arco di tempo

di occupazione dei posti a sedere, in modo

da poter elaborare un andamento grafico

rappresentativo dei massimi carichi termici

simultanei sviluppati all’interno della struttura.

Data la particolare natura prevalente dei

carichi (persone, e quindi carichi latenti) deve

essere preso in considerazione un sistema

di deumidificazione dell’aria, di recupero

energetico e anche se non dirimente, un

sistema di immagazzinamento termico

(thermal storage system)

Va da se che normalmente i carichi da

neutralizzare comportano un azione di

raffreddamento e di ricambio esterno (IAQ)

sull’aria da inviare in ambiente.

Condizioni climatiche ambientali

Le condizioni di progetto interne possono

essere estratte dalla bozza di revisione della

prUNI 10339 (condizioni termoigrometriche,

velocità dell’aria, portate d’aria di rinnovo,

filtrazione) e dalla Uni 8199/98 (livelli sono-

ri), o in alternativa è sempre possibile riferir-

si all’Ashrae Handbook - HVAC Application

2011 cap. 4.

Alcune semplici raccomandazioni restano co-

munque sempre valide:

■ Nelle arene, negli stadi e nei palazzetti dello

sport, le persone generalmente vestono

in modo informale. Nelle stagioni più

estreme, le condizioni climatiche interne

possono raggiungere i limiti del benessere

climatico sia in situazione fredde che in

quelle calde.

■ Nelle strutture reversibili (concerti,

esibizioni live, convention), spesso

il pubblico presente è in continuo

movimento. In questi casi è preferibile

limitare lo scostamento termico tra le

condizioni indoor estive e invernali.

■ Con un’alta densità delle persone e/o con

un fattore di calore sensibile inferiore 0.75,

dovrebbe essere preso in considerazione

un postriscaldamento dell’aria immessa.

Inoltre bisogna ricordare che le aree

affollate richiedono generalmente un certo

preriscaldamento per limitare l’umidità

relativa ad un livello adeguatamente basso

durante i periodi di occupazione massima.

Il gas caldo del refrigeratore o l’acqua del

condensatore possono essere utilizzabili in

tal senso.

Nel nord e in generale nelle stagioni

fredde si dovrebbe prevedere l’utilizzo

dell’umidificazione dell’aria.

Temperatura e umidità

Per le condizioni esterne, le temperature

dell’aria di progetto invernale vengono

definite dalla norma UNI EN 12831, con un

umidità relativa fissata all’80%.

La temperatura dell’aria esterna e umidità

relativa di progetto estive sono invece

dedotte dall’apposita appendice C della

norma prUNI 10339.

Per le condizioni indoor, viene introdotto il

concetto di temperatura operativa, come

risultato dalla media tra la temperatura

dell’aria interna e la temperatura media

radiante delle pareti rispetto all’occupante.

Il valore ottimale della temperatura operativa

di progetto dovrà essere limitato entro i 20 °C

in inverno (-/+ 1 °C), consentendo viceversa

un valore superiore ai 26 °C nella stagione

estiva, tenendo comunque sempre presente

che:

- l’abbigliamento del pubblico, per quanto

detto, sarà compreso tra i 0,2 e 0,7 clo;

- è ammissibile, anzi consigliabile dal punto

di vista energetico, una certa tolleranza sui

valori della temperatura ambiente. In inverno

e all’inizio della manifestazione è accettabile

una temperatura di 19 °C, che può aumentare

fino a 23-24 °C durante lo svolgimento, in

considerazione della riduzione dell’attività

metabolica del pubblico;

- viceversa in estate, anche in funzione del

valore di umidità relativa, è consigliabile

1 Forum di Assago (MI). La struttura viene frequentemente utilizzata

per numerose manifestazioni extra sportive. Risulta così evidente che gli

impianti devono possedere flessibilità e modularità per adattarsi alle diverse

esigenze d’ambiente.


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mantenere la temperatura entro i 30 °C.

L’umidità relativa deve essere sempre

compresa tra il 40 ed il 50 per cento in quanto

in presenza di un elevato affollamento, valori

inferiori possono favorire la diffusione di

batteri e virus mentre valori più elevati non

sono in genere graditi dagli spettatori.

Qualità dell’aria interna (IAQ)

Come consueto vengono considerate tre

classi di qualità dell’aria interna (Elevata,

Media, Bassa) corrispondenti a quelle indicate

dalla UNI EN 13779. I valori di concentrazione

di CO2 vengono altresì assunti nell’appendice

A della prUNI 10339 come marker della

classe di qualità dell’aria interna (tabella 1).

Rimane sempre valida comunque la volontà

di associare valori minimi di portata d’aria

esterna con la misurazione degli indici di

qualità dell’aria (CO2) e dunque di determinare

in progress la quantità minima di aria esterna

necessaria (Demand Control Ventilation).

Portata d’aria di rinnovo

Sempre dalla revisione della norma

prUNI 10339 si determina le modalità di

selezione della portata d’aria di rinnovo nei

locali adibiti ad ospitare le attività sportive.

Essa viene definita in funzione dell’indice di

affollamento ns (tabella 2) e della superficie

occupata (o della portata volumetrica per

persona), e viene espressa in L/s (10-3 m3 s-1)

per persona.

I valori minimi sono riprodotti nella tabella 3.

Va inoltre ricordato che il ricambio orario con

aria esterna risulta quasi sempre una parte

importante del carico termico complessivo.

Velocità dell’aria

E’ necessario tenere in debito conto che il pub-

blico è costretto a rimanere seduto al proprio

Tab.1 - Classe di qualità dell’aria interna.

Classe di qualità dell’aria CorrispondenzaUNI EN 13779:2008

Differenza di concentrazione di CO

2 tra aria interna e aria esterna (ppm)

Elevata IDA 1 ≤ 400

Media IDA 2 400 - 600

Basse IDA 3 601 - 1000

Non accettabile per prUNI 10339 IDA 4 > 1000

Fonte: Appendice A - prUNI 10339:2014, “Impianti aeraulici per la climatizzazione – Classificazione, prescrizione e requisiti prestazionali per la progettazione e la fornitura”.

Tab. 2 - Indice di affollamento per unità di superficie ns (m-2).

Palazzetti sportivi (campi da gioco) 0,25

Zone spettatori in piedi 0,7

Zone spettatori seduti 0,7

Spogliatoio atleti 0,2

Piscine (sala vasca) 0,5

Fonte: prUNI 10339:2014

posto per alcune ore durante la manifestazio-

ne e non ha quindi la possibilità di sfuggire ad

eventuali correnti d’aria.

Il valore medio comunemente prescritto è

di 0,15-0,25 m/s, ma possono essere am-

piamente tollerate velocità medie dell’aria

dell’ordine di 0,25-0,30 m/s. Viceversa è del

tutto evidente che in ambienti natatori la ve-

locità dell’aria deve essere ridotta a meno di

0,10 m/s (tabella 4).

Filtrazione

Secondo lo standard Ashrae 52.1 la filtrazione

dell’aria dovrebbe avere un’efficienza minima

del 30 - 35 per cento (in Europa classe G4). E’

tuttavia consigliabile, come d’altronde preve-

dono le normative UNI EN 779,1822 e 11254,

una sezione finale di filtrazione con efficienza

minima del 80 per cento (classe M6/F7), in par-

ticolare per le unità di trattamento al servizio

di ambienti in cui sia permesso fumare (sale

Nel calcolo dei carichi termici bisogna considerare innanzitutto le modalità di utilizzo della struttura e l’effettiva contemporaneità dei vari carichi per evitare inutili sovradimensionamenti.


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Tab. 3 - Portate volumetriche di aria esterna qv,o,p

(10-3 m3 s-1 per persona).

AmbienteClasse di qualità dell’ambiente termico

Elevata Media Bassa

Palazzetti sportivi (campi da gioco) 6,25 5 3,75

Zone spettatori in piedi 8,75 7 5,25

Zone spettatori seduti 8,75 7 5,25

Spogliatoio atleti 8,75 7 5,25

Piscine (sala vasca) 8,75 7 5,25


Tab.4 - Valori della velocità dell’aria, va [m s-1]

Ambiente Riscaldamento Raffrescamento

Piscine ≤ 0,10 ≤ 0,10

Palestre e assimilabili da 0,15 a 0,25 da 0,15 a 0,25


fumatori a cui dedicare eventualmente anche

opportuni sistemi di ionizzazione o di filtra-

zione a carboni attivi) e quando sia necessa-

rio preservare la struttura e gli arredi interno

di ambienti di particolare pregio e valore, co-

me le suite (tabella 5). Se la qualità dell’aria

esterna risulta bassa o scadente si consiglia

inoltre l’utilizzo di adeguati filtri per i conta-

minanti gassosi.

Livello sonoro

Gli indici di rumore variano a seconda del tipo

di attività sportiva svolta nella struttura. Difatti

l’esigenza di controllo del rumore può essere

minima in una palestra o in una piscina, ma

diviene essenziale durante lo svolgimento di

una partita di tennis cosi come in determinate

gare di atletica.

Carichi termici

Gli spettatori sono di norma la principale

causa dei carichi termici e di ventilazione in

ambiente (tabella 6).

Inoltre nel calcolo dei carichi termici bisogna

considerare innanzitutto le modalità

di utilizzo della struttura e l’effettiva

contemporaneità dei vari carichi per evitare

inutili sovradimensionamenti. L’impiego

dell’edificio rimane di solito limitato al periodo

della manifestazione sportiva che si svolge

solitamente nelle ore serali, con una durata

media di 1-2 ore.

Le competizioni avvengono con l’ambiente

interamente occupato e prevedono uno o più

intervalli durante i quali il pubblico affolla i

corridoi per periodi relativamente brevi.

L’utilizzo della struttura non è continuativo

nell’arco dell’anno in quanto le manifestazioni

si svolgono nelle strutture coperte,

prevalentemente nel periodo compreso tra

autunno e primavera, mentre in estate si

concentrano pochi e saltuari eventi.

Particolarità dei carichi termici

A seconda del tipo di competizione, il carico

termico può variare da un valore molto basso

della parte sensibile per incontri sportivi come

il pugilato ad un valore decisamente più

elevato per le esibizioni fieristiche.

Il contributo latente dipende anch’esso sia dal

Come per altri edifici ad alto indice di affollamento, la disposizione dei posti

e le diverse combinazioni del sistema di illuminazione costituiscono le variabili di

carico più importanti.


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tipo di manifestazione e sia dalla disposizione

e dal numero dei posti a sedere.

L’utilizzo di unità ventilanti con inverter

facilitano la gestione di queste forti variazioni

del carico, assicurando nel contempo una

più razionale utilizzo del circuito distributivo

dell’aria.

Come per altri edifici ad alto indice di

affollamento, la disposizione dei posti

e le diverse combinazioni del sistema di

illuminazione costituiscono le variabili di carico

più importanti.

Persone

L’affollamento dipende dal numero di posti

a sedere previsti. In mancanza di tale dato si

possono considerare i seguenti valori:

- 0,7 fino a 1,5 persona/m² nell’arena prin-

cipale;

- 1,4 fino a 2 persone/m² nei corridoi e nei

locali adiacenti durante gli intervalli.

Stimando un metabolismo di circa 100 W

a persona, con una percentuale del calore

sensibile di circa 70-80 W, il carico specifico

varia quindi da 80 W/m² nell’arena a circa

160 W/m² nei corridoi.

Illuminazione

Il carico sensibile dovuto all’illuminazione varia

notevolmente in base al tipo di manifestazio-

ne e al momento di utilizzo.

L’area soggetta al maggior carico illuminante

risulta sempre quella di gioco. Appare

cosi abbastanza semplice farsi una stima

complessiva prendendo come limite massimo

un livello luminoso di 1600 lux, situazione che

si verifica in coincidenza delle riprese televisive.

Nel corso degli incontri sportivi la platea

degli spettatori viene in genere debolmente

illuminata unicamente nelle fasi di afflusso e

di uscita del pubblico e durante gli intervalli.

E’ necessario inoltre verificare quale sia

il livello di illuminazione medio associato

con il massimo affollamento, in modo da

determinare non solo il massimo carico ma

anche il valore corretto del fattore di carico

ambiente.

L’impianto di climatizzazione

A causa delle consistenti quantità della por-

tata d’aria di ventilazione, la struttura viene

servita da singole unità di trattamento dell’a-

ria, anche a portata variabile, normalmente

con il 100% di aria esterna.

Nelle costruzioni più grandi, è normale utiliz-

zare numerose e diverse unità di trattamento

dell’aria sia per ventilare le zone d’ingresso e

i corridoi, e sia per riscaldare l’area dei posti

a sedere posti nell’arena.

Il riscaldamento radiante a pavimento, specie

in stadi sprovvisti di copertura, risulta un alter-

nativa praticabile sia per riscaldare le posta-

zioni a sedere degli spettatori e sia per tem-

perare l’area di gioco.

Riduzione del carico massimo

Attualmente sono diverse le tecniche

disponibili per ridurre la richiesta energetica

al massimo carico.

Come accennato la tecnica dell’accumulo

del ghiaccio nelle ore notturne risulta

economicamente vantaggiosa in determinate

condizioni d’esercizio,

Un’altra tecnica conosciuta, consiste nel

preraffreddare l’ambiente diverso tempo

prima dell’inizio della manifestazione sportiva.

Preraffreddando per intero tutto il volume

d’aria presente è possibile agire sul volano

termico della struttura, permettendo a questa

di assorbire parecchie ore prima della sua

completa occupazione un surplus energetico,

in modo da poterlo restituire nel momento di

massimo carico. Agendo in questo modo è

Tab. 5 - Classe della filtrazione minima finale prevista da prUNI 10339:2014.

Ambiente

Classe qualità aria esterna

Classe dei filtri finali

Classe di qualità dell’aria interna

Elevata Media Bassa

Piscine, palestre e assimilabili

Elevata F7 M6 M5

Media F8 F7 M6

Bassa F8* F7* M6*

* In questi casi è necessario valutare l’adozione anche di un adeguato filtro per contaminanti aeriformi.

Tab. 6 - Valori medi del flusso termico sensibile qs (W), della portata di

vapore Gv (g/h), dovuti alla presenza di persone.

Attività qs

Gv

Seduto in attività leggera 70 65

Seduto al ristorante 80 115

In piedi, lavoro medio 80 200

In movimento 75 100

Danza moderata 90 230

In cammino a 1,3 m/s 110 265

Attività atletica 210 450

Fonte: AA.VV., “Pocket Guide for Air Conditioning, Heating, Ventilation, Refrigeration”, ASHRAE, Atlanta (GA)


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naturale diminuire la potenzialità termica del

gruppo refrigeratore.

Ventilazione e distribuzione dell’aria

Negli impianti sportivi le persone generalmente

rimango sedute per quasi tutta la durata

dell’evento, cosi che diventa necessario

evitare brusche e indesiderate correnti d’aria.

Di conseguenza diviene importante progettare

un sistema di diffusione dell’aria in grado di

tutelare il microclima dei posti a sedere.

Fortunatamente il riscaldamento dell’arena

con unità a tutt’aria risulta un problema

facilmente risolvibile, mentre una maggiore

attenzione deve essere prestata per i

corridoi, gli ingressi o durante il processo di

preriscaldamento prima dell’occupazione.

Discorso più del icato r iguarda i l

raffreddamento, in questo caso bisogna

avere l’accortezza di immettere l’aria nella

parte superiore della struttura, in modo da

ottenere un proficuo mescolamento con

il calore emesso dall’impianto luci e dagli

occupanti.

Le riprese dell’aria in questo tipo di costruzione

possono giocare un ruolo non marginale per

ottenere una efficiente distribuzione dell’aria.

Le griglie di ripresa posizionate in prossimità

dei posti a sedere e comunque ad un livello

inferiore agli spalti aiutano a regolare il flusso

dell’aria distribuita evitando brusche cadute;

tuttavia, vanno comunque dispensate velocità

di ripresa dell’aria superiori a 1.3 m/s, onde

evitare correnti preferenziali e soprattutto

rumorosità locale.

In virtù delle loro prestazioni gli ugelli sferici

rappresentano attualmente il prodotto di

gran lunga più utilizzato per diffondere l’aria

nello stadio, venendo impiegati negli impianti

a media e ad alta velocità sia in condizioni

isoterme (ventilazione), sia in condizioni non

isoterme (raffreddamento/riscaldamento).

In fase di raffreddamento questi apparecchi

possono realizzare il sistema “spot cooling”

(raffreddamento localizzato); in fase di

riscaldamento il sistema localizzato evita

il pericolo di stratificazioni verso l’alto,

consentendo di operare con differenziali

termici più elevati.

In questi grandi ambienti non è possibile

rispettare rigorosamente una velocità massima

dell’aria nella zona occupata; bisogna

comunque assicurarsi in raffreddamento (ma

anche in riscaldamento) che la deviazione

imposta e subita dal getto non provochi

una precoce caduta del getto d’aria sulla

parte superiore degli spettatori e provochi

di conseguenza correnti d’aria indesiderate.

La stratificazione

Poiché la maggior parte delle strutture

sportive hanno altezze libere decisamente

importanti, è possibile consentire di stratificare

una parte del calore sviluppato internamente

nella parte alta dell’ambiente, riducendo in

questo modo la richiesta della potenzialità

di raffreddamento del gruppo refrigeratore.

Il calore sviluppato dalle luci può essere

stratificato, tranne la parte radiante (circa il

50% per lampade fluorescenti, molto meno

per le nuove versioni a LED).

Similmente, solo l’effetto radiante dei muri

superiori e del soffitto (circa il 33%) raggiunge

lo spazio occupato. Perché il fenomeno possa

avvenire è necessario che l’aria venga immessa

e ripresa ad una altezza inferiore a quella

della struttura, in modo da non consentire

una qualche mescolanza con i più caldi strati

superiori dell’aria.

Di contro la stratificazione può richiedere

un maggior dispendio di energia durante le

manifestazioni invernali che si svolgono con

un basso numero di spettatori.

In questi casi, è necessario che l’impianto di

ventilazione possa intervenire ad evitare il

fenomeno.

Le altre aree

Come detto le zone di servizio degli stadi

sportivi sono densamente popolate durante

l’ingresso, l’uscita ed i periodi di intervallo. In

modo diverso è presente in questi ambienti

un consistente odore generato dalle aree

ristoranti, dai bar e dalle zone fumatori. E’

indubbio che diviene inevitabile in determinati

momenti immettere ingenti quantità di aria di

ventilazione o intervenire con una più spinta

filtrazione dell’aria (filtri a carbone attivo).

Le biglietterie, gli uffici, i ristoranti ed eventuali

negozi risultano spesso aperte anche quando

non sia prevista alcuna manifestazione

sportiva; è quindi necessario prevedere degli

impianti autonomi al servizio di queste aree.

Naturalmente è buona cosa prevedere una

integrazione tra i diversi impianti HVAC della

struttura, in modo da poter sfruttare eventuali

surplus energetici della zona principale per

la climatizzazione/ventilazione di quest’aree

e viceversa. La posizione dei locali tecnici

includenti le apparecchiature meccaniche ed

elettriche riporta un impatto immediato sulla

rumorosità degli ambienti circostanti.

Diviene quindi naturale prevedere una loro

collocazione il più lontano possibile dalla zona

spettatori ed in generale dal campo di gioco.

In questa logica devono essere comunque

considerate globalmente sulla funzionalità

della struttura, l’intera logistica delle

apparecchiature.

© RIPRODUZIONE RISERVATA

La figura illustra l’impianto di ventilazione a servizio della zona spettatori. La diffusione dell’aria con ugelli sferici orientabili risulta una valida soluzione in virtù dell’ampia gittata e della direzionabilità dei getti.


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