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Un impianto ibrido, basato su un doppio sistema ad acqua e ad aria per l’efficiente produzione del caldo e del freddo, con funzionamento strettamente integrato con gli altri impianti per contenere il consumo dell’acqua di falda.

Martino Paradiso

MASSIMA EFFICIENZA PER IL MINIMO CONSUMO DI RISORSE

eader in Italia nella produzione e distribuzione di tecnologie medicali avanzate e di sistemi di chirur-gia robotica, ab medica ha esteso negli anni la sua attività nei settori della tele-medicina e della ricerca genomica. Oggi il gruppo è un vero e proprio net-work di aziende orientate all’innovazione in medicina, che vanta prestigiose collaborazioni internazionali. Da pochi mesi gli oltre 200 dipendenti di ab medica operano dalla nuova sede, concepita per rappresen-tare non solo i valori imprenditoriali che caratteriz-zano l’identità del gruppo, ma anche quei principi di sostenibilità che ne distinguono l’attività fra cui:

ricorso esclusivo a elettricità da fonti rinnovabili; minimizzazione dei consumi energetici e delle emissioni lungo l’intero processo di produ-zione; impiego di risorse riciclate e riciclabili. Il nuovo edificio è un luogo di lavoro ottimizzato per assicurare il miglior benessere psicofisico al

personale sotto gli aspetti della forma architettonica, per la cura posta all’inserimento in un contesto difficile, della qualità dell’ambiente interno, estremamente luminoso e silenzioso, e del comfort termoigrometrico, accuratamente controllato in tutti i locali interessati dalle attività.

Volume e spaziSituata nella zona industriale di Cerro Maggiore (Milano), la nuova sede ab medica occupa un lotto triangolare ampio circa 13.000 m2, posto a pochi metri dall’autostrada Milano-Laghi. Con i suoi 13,5 m d’altezza, l’edificio (circa 8.500 m2 di superficie utile, quasi equamente divisa fra gli uffici e i magazzini) si distingue dagli anonimi fabbricati circostanti per le linee inconsuete, spezzate e dinamiche, che ricor-dano le forme di un’imbarcazione. Certificato in classe energetica A, l’edificio presenta un involucro altamente performante dal punto di vista energetico, frutto di un attento studio dell’esposizione al sole e delle ombre e composto da estesi setti inclinati solcati da tagli netti,

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Vista aerea della nuova sede ab medica di Cerro Maggiore (Milano), che utilizza un impianto termofrigorifero ibrido composto da gruppi polivalenti del tipo acqua-acqua e aria-acqua per la climatizzazione (ab medica).

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che schermano facciate continue trasparenti. La preponderanza delle superfici opache assicura la minimizzazione delle dispersioni termi-che. Finestre e facciate continue sono dotate di vetrocamera basso emissivi caricati con argon, che restituiscono prestazioni coerenti con gli obiettivi di contenimento dei consumi:- trasmittanza totale Uw ≤ 1,35 W/m2K;- permeabilità all’aria classe 4;- fattore solare del vetro g 30% (riduzione del 70% delle rientrate da irraggiamento solare).Al livello inferiore l’avveniristico volume contiene gli ambienti di in-gresso, accoglienza e relazione e gli spazi a doppia altezza per lo stoccaggio e la logistica dei prodotti. Parte degli uffici, i laboratori e il complesso sistema impiantistico – che, per la parte termomecca-nica, sfrutta l’energia geotermica e aerotermica – occupano il livello intermedio. L’ultimo livello è coronato da una copertura piana, carat-terizzata da un notevole aggetto che garantisce alle pareti perimetrali, quasi totalmente trasparenti, un corretto grado di illuminazione natu-rale durante l’intero arco dell’anno. La penetrazione della luce negli uffici è favorita dalla presenza di tre patii anch’essi completamente vetrati. Gli spazi interni sono caratterizzati da un’immagine moderna, basata sull’uso di pochi materiali (cemento, metallo, vetro) e sull’at-tenta integrazione fra componenti architettoniche e tecnologiche, che restituisce ambienti sobri ed eleganti capaci di esaltare la centralità dell’esperienza sensoriale. Il progetto è stato sviluppato dallo studio PLFX Giuseppe Tortato Architetti in stretta collaborazione con Plan-ning Ingegneria Impiantistica.

I PROTAGONISTI DELL’IMPIANTOCommittenteab medicaProgetto architettonicoPLFX Giuseppe Tortato Architetti, arch. Giuseppe Tortato, arch. Giorgia Celli (project management)Strutture, work managementA&I Progetti, ing. Massimo ToniImpiantiPlanning Ingegneria Impiantistica, ing. Gigi MarazziGeneral contractor GDM Costruzioni SpA, Intercantieri Vittadello SpAI fornitoriVentilconvettori, aerotermi: SabianaElettropompe di circolazione, gruppi pressurizzazione antincendio: GrundfosGruppi polivalenti, condizionatori CED: ClimavenetaCassette 4 vie: LtgPannelli radianti: UponorPompe sommerse: FlygtRadiatori: RuntalUTA, recuperatori di calore, estrattori: SampTrattamento acque: AquasoftRegolazione automatica: SiemensAntincendio: Sebino

Diagramma dell’analisi solare e delle ombre per tutti i mesi dell’anno (PLFX Giuseppe Tortato Architetti).

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La centrale termofrigorifera L’impianto di climatizzazione è attestato su un doppio sistema per la produzione dei fluidi termovettori (in totale: 1.250 kWf; 1.144 kWt), che utilizza 2 gruppi termofrigoriferi polivalenti ad alta efficienza, rispettivamente del tipo:- pompa di calore acqua-acqua, installata al piano terreno nei locali tecnici ad uso condominiale, che comprendono anche le centrali idrica e antincendio e la cabina elettrica;- pompa di calore aria-acqua, installata su un terrazzo tecnico posto al primo piano.I gruppi termofrigoriferi polivalenti sono entrambi equipaggiati con:- 2 compressori a vite semiermetici con rotore calettato direttamente sul motore a due poli (2.950 r.p.m.) senza moltiplicatori di giri, dotati di dispositivi per limitare la corrente assorbita all’avviamento e con possibilità di parzializzazione della potenza frigorifera, dal 100 al 50% per ciascun compressore;- 1 evaporatore a fascio tubiero a espansione diretta, alimentato dal circuito freddo dell’impianto, con passaggi asimmetrici sul lato refrigerante;- 2 condensatori-evaporatori alimentati dal circuito caldo;- 1 condensatore-evaporatore alimentato dal circuito dell’acqua di falda, fornito di due circuiti frigoriferi indipendenti con funzionamen-to a portata costante (evaporazione per valori inferiori al 50% del carico) e variabile (condensazione ed evaporazione dal 50 al 100% del carico);- 2 circuiti frigoriferi;- quadro elettrico di potenza e controllo;- sistema di controllo a microprocessore per la sicurezza e la gestione della macchina.

Impianto idrico e reti di distribuzionePrevio passaggio nel sistema di filtrazione, l’acqua di falda prove-niente dalla vasca d’accumulo (circa 500 m2) è utilizzata sia come fonte energetica dalla pompa di calore acqua-acqua, sia per altri usi (riserva antincendio, irrigazione, ecc.).

Tolleranze di progetto: T ±1 °C; UR ±10%.

L’impianto di emungimento e distribuzione dell’acqua di falda è costituito da:- 1 pompa di pozzo sommergibile multistadio a portata variabile (max 45 l/s), posta a monte di un circuito in acciaio inox (tratti fuori terra) e polietilene (tratti interrati) dotato di valvole di ritegno e di sezionamento, termometro, ecc.;- vasca di accumulo e decantazione con funzione di volano termico, con rete di presa e filtrazione e circuiti di pressurizzazione primari a portata costante;- circuiti secondari di distribuzione a portata variabile (tranne che per il circuito ACS), posti a valle dei gruppi polivalenti dopo i 2 ser-

Condizioni di progettoTemperatura Umidità relativa Apporti termici

(illuminazione, apparecchiature)

Portata d’aria esterna o di estrazioneInverno Estate Inverno Estate

°C % W/m2 m3/h/pers vol/h

Esterno -5 35 90 50 - -

Uffici, laboratori

2026 45

5045 39,6 -

Sale riunioni 50 36 -Ingresso e atrio

n.c.10 - 2

Servizi igienicin.c. n.c.

- - 6Magazzini 18 - - 1

CED (impianti autonomi) 20 20 50 50 350 - 0,3

Strategia integrata «Per la nuova sede di ab medica – spiega l’ing. Gigi Marazzi, fondatore di Planning Ingegneria Impiantistica – abbiamo sviluppato un concept impiantistico basato sulla stretta integrazione fra gli impianti, le caratteristiche dell’edificio e le potenzialità offerte dal territorio.La centrale termofrigorifera utilizza come fonti energetiche rinnovabili la componente termica presente nell’acqua estratta dalla prima falda e nell’aria esterna. Il complesso è perciò dotato di una centrale “ibrida” che, in funzione della richiesta di energia dell’edificio, della temperatura dell’acqua e dell’aria, ottimizza il funzionamento delle macchine mantenendo l’efficienza complessiva del sistema ai massimi livelli possibili. Fornito dal produttore dei gruppi polivalenti, il sistema di regolazione e gestione elettronica provvede all’ottimizzazione del funzionamento della centrale termofrigorifera, attivando l’una o l’altra pompa di calore. La visualizzazione e la storicizzazione delle variabili controllate permettono un effettivo energy management, mantenendo le performance nei range di progetto senza la presenza di personale specializzato. Sul fronte ambientale, la risorsa idrica impiegata per la climatizzazione è la stessa resa disponibile per la sicurezza antincendio e, in ultima istanza, per gli usi non potabili. L’acqua viene infine restituita al terreno mediante un pozzo di resa.L’edificio non è dotato di impianto fotovoltaico, ma utilizza al 100% elettricità da fonti rinnovabili, perciò il suo impatto energetico è nullo non solo a livello locale, ma anche a livello globale».

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batoi inerziali di disgiunzione (3.000 l per l’acqua calda; 3.000 l per l’acqua refrigerata);- rete di resa dell’acqua di pozzo (45 l/s).La pompa di backup per il pozzo è stata fornita a piè d’opera, pronta per la sostituzione di quella installata in caso di avaria, senza compro-mettere il funzionamento degli impianti grazie alla riserva costituita dalla vasca, la cui temperatura dell’acqua è mantenuta tra 10 °C e 22 °C secondo la seguente logica:- durante l’intero arco dell’anno, con 12 °C < T < 20 °C, la pompa del pozzo è ferma;- nel periodo invernale la pompa del pozzo modula il proprio fun-zionamento dal 100% (10°C) allo 0% (12 °C);- nel periodo estivo, la pompa del pozzo modula dal 100% (22 °C) allo 0% (20 °C).Tutte le tubazioni delle reti per la climatizzazione sono in acciaio nero mannesmann, opportunamente coibentate con materiali non tossici; solo la rete di scarico della condensa è in acciaio zincato. Di seguito le caratteristiche dei fluidi termovettori prodotti dai gruppi polivalenti.Circuiti acqua calda:- primario, ventilconvettori, ACS: 45 °C (ΔT 5 °C);- compensazione per ventilconvettori: 45 °C (T est fino a 13 °C), 35 °C (T est 20 °C);- UTA aria primaria: 45 °C (ΔT 10 °C).

La hall d’ingresso all’edificio e l’asilo nido di futura attivazione sono gli unici ambienti climatizzati con pannelli radianti a pavimento, più impianto ad aria primaria (Planning Ingegneria Impiantistica).

A destra: Una fase della posa in opera degli impianti nell’open space al secondo piano; sotto: gli uffici pronti per l’uso, con ambienti climatizzati

mediante ventilconvettori e aria primaria (Planning Ingegneria Impiantistica; PLFX Giuseppe Tortato Architetti).

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Centrale termofrigorifera: come funziona Entrambe le unità polivalenti sono un’evoluzione dei tradizionali gruppi frigoriferi reversibili a pompa di calore, specifica per impianti a 4 tubi e caratterizzata dalla massimizzazione dell’efficienza nella produzione dei fluidi, in particolare quando si verifica la massima contemporaneità di richiesta dei fluidi refrigerato e caldo.Durante l’estate e le stagioni di transizione nell’edificio è prevalente la richiesta di fluido refrigerato, perciò la produzione di quello caldo generato dal condensatore è gratuita. Al contrario, in inverno, la prevalente richiesta di fluido caldo permette la produzione gratuita di quello refrigerato sull’evaporatore. Le unità sono equipaggiate con un innovativo sistema di gestione e ottimizzazione del funzionamento che, mediante linee dedicate di comunicazione seriale ed analogiche, misura dal campo in tempo reale le variabili di funzionamento di ogni singolo dispositivo e ramo d’impianto. I dati rilevati sono confrontati con quelli di progetto di ogni singola unità, alle diverse condizioni di lavoro, consentendo l’attuazione di strategie di controllo basate su algoritmi dinamici che considerano le reali effettive operative, garantendo la priorità della sorgente di energia rinnovabile (acqua o aria) al fine di minimizzare i consumi. Il sistema è completamente aperto, perciò può integrarsi con altri sistemi di gestione per scambiare le informazioni, ed è studiato anche per semplificare la conduzione e la manutenzione della centrale termofrigorifera.

Circuiti acqua refrigerata:- primario: 7 °C (ΔT 5 °C);- ventilconvettori: 8 °C (ΔT 5 °C);- compensazione per ventilconvettori: 12 °C (T est fino a 28 °C); 8 °C (T est 35 °C);- UTA aria primaria 7 °C (ΔT 5 °C).Appositi contabilizzatori dei fluidi termovettori e delle quantità di acqua fredda potabile e calda sanitaria consentono la ripartizione dei costi per la climatizzazione fra i vari tenants del gruppo che potrebbero occupare l’edificio.

Uso dell’acqua e sicurezza A valle di un apposito disconnettore idrico, in caso di necessità il gruppo di pressurizzazione della centrale antincendio (2 moto-pompe diesel, 1 elettropompa pilota) preleva l’acqua contenuta nella vasca di riserva, per alimentare gli impianti a idranti con attacchi esterni per motopompa tipo UNI45 e UNI70, al servizio dell’edificio, e sprinkler, a protezione dei magazzini. Nella vasca convergono le tubazioni per il carico, l’aspirazione e il reintegro dell’acqua (queste ultime con disconnettore collegato all’acque-dotto comunale), per l’effettuazione delle prove e per lo scarico del troppo pieno. Tutti gli scarichi, compresi quelli della centrale antincendio, sono convogliati in un pozzetto di raccolta dotato di elettropompe sommerse per il sollevamento delle acque nere alimentate da un gruppo elettrogeno.A valle della vasca di riserva l’acqua viene prelevata per i seguenti usi:- climatizzazione dell’edificio;- condizionamento del CED.;- rete idrico-sanitaria duale;- irrigazione degli spazi verdi circostanti l’edificio.Il centro elaborazione dati è equipaggiato con un impianto di spegni-mento che utilizza come estinguente l’azoto puro - gas inerte facil-mente approvvigionabile, pulito e privo di impatto ambientale (GWP e ODP nulli) - mediante tecnica di saturazione totale “total flooding”.

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L’azione estinguente dell’azoto si basa sull’abbassamento del conte-nuto di ossigeno nei locali interessati e nella conseguente inibizione della combustione, in modo tale da non costituire pericolo per even-tuali persone presenti in quanto, in caso di scarica, non si verificano abbassamenti della temperatura interna, shock termici né riduzione della visibilità. Lo stoccaggio del gas avviene in gruppi di bombole con pressione di lavoro 300 bar (a 15 °C), soggette a ricollaudo decennale. La pressione viene ridotta a 50÷70 bar consentendo l’uso di tuba-zioni a norma per altre tipologie di impianti. In caso di attivazione l’azoto è diffuso nell’ambiente attraverso un collettore di raccolta, che rifornisce la rete di distribuzione realizzata in tubi per alta pressione dotati di ugelli con orifizi opportunamente calibrati.La scarica avviene in 60 secondi anche in presenza di persone e necessita di sistemi automatici di chiusura delle porte e delle fine-stre. L’integrità del volume protetto, perciò la tenuta a qualunque perdita significativa, comporta l’esecuzione del “door fan enclosure integrity test” (secondo UNI EN 15004-1). La compensazione della sovrappressione conseguente alla sca-rica è affidata a una o più serrande poste lungo le canalizzazioni dell’impianto di ventilazione, opportunamente dimensionate rispet-to alle strutture murarie che delimitano il locale, che mantengono comunque la pressione utile a garantire la saturazione ambientale per almeno 10 minuti.

Climatizzazione: i terminali in ambienteLa hall d’ingresso dispone di un impianto di riscaldamento e raffre-scamento basato su pannelli radianti a pavimento, realizzati me-diante circuiti senza giunzioni composti da tubazioni in polietilene reticolato pex-a con barriera antiossigeno (17 x 2,0 mm) posate con passo 10 cm su pannelli isolanti pre-sagomati. I pannelli sono alimentati da collettori di distribuzione equipaggiati con kit di re-golazione a punto fisso. Parte della superficie al piano terreno è destinata all’asilo nido: sono state realizzate le predisposizioni per la futura alimentazione dei pannelli radianti a pavimento e per

Da sinistra a destraUna delle due unità polivalenti in pompa di calore, che operano in condizioni di massima efficienza in funzione della richiesta di energia dell’edificio e della temperatura dell’acqua e dell’aria (Climaveneta).

L’impianto sprinkler nei magazzini: gli impianti antincendio, di climatizzazione e per usi non potabili (rete duale, irrigazione) utilizzano l’acqua di falda raccolta in una vasca di 500 m3 (Planning Ingegneria Impiantistica).

Nei due magazzini il riscaldamento è affidato ad aerotermi installati a parete, con impianto di ventilazione basato su 2 UTA che producono portate massime dell’aria di 10.000 e 7.000 m3/h (Planning Ingegneria Impiantistica).

l’impianto ad aria primaria. Gli spazi di lavoro sono suddivisi in due macro-aree distinte, entrambe dotate di impianto di climatizzazione misto. Nelle zone per uffici i terminali in ambiente sono ventilcon-vettori a parete o a incasso a soffitto, a 4 tubi, più trattamento e distribuzione dell’aria primaria. Anche nei laboratori è previsto un impianto misto con ventilconvettori a cassette a soffitto a 4 vie, sempre a 4 tubi, più aria primaria.La flessibilità rispetto a ulteriori suddivisioni è assicurata dalla do-tazione, per ciascun ventilconvettore, di sonda di temperatura, re-golatore per la gestione delle valvole della batteria calda e fredda e regolatore per la gestione delle velocità del ventilatore. Nei due magazzini il riscaldamento è affidato ad aerotermi installati a parete, serviti da un circuito dedicato attivato da sonde di temperatura, e a unità di rinnovo dell’aria dotate di batteria calda e fredda, per l’eventuale integrazione dell’impianto di riscaldamento invernale e per il raffrescamento estivo. Sono inoltre presenti ventilconvettori nei locali di supporto. Il CED è equipaggiato con condizionatori tipo under alimentati dal solo circuito dell’acqua refrigerata. Nella centrale antincendio, situata al livello interrato e accessibile dall’esterno, un aerotermo mantiene la temperatura interna costan-temente sopra i 10 °C.

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Gli impianti di ventilazioneLe unità di trattamento dell’aria sono del tipo per installazione interna, collegate agli ambienti serviti mediante canalizzazioni di mandata e ripre-sa in lamiera d’acciaio zincato, termoisolate e con barriera al vapore. In corrispondenza degli stacchi ai piani, oltre al contenimento delle vibrazioni i giunti consentono il movimento dei canali in caso di azione sismica. La diffusione e l’estrazione dell’aria è affidata a diffusori lineari di dimensioni variabili a seconda delle portate, completi di plenum di calma insonoriz-zato alimentato da condotti flessibili secondari (lunghezza massima 1,5 m), serrande di regolazione e deflettori interni per direzionare i flussi. Le UTA installate nei locali tecnici posti al primo piano servono:- la zona d’ingresso (5.000 m3/h), con sovrappressione totale per ridurre rientrate incontrollate dall’esterno:- i magazzini ai piani terreno (10.000 m3/h) e primo (7.000 m3/h), con sovrapressione 0,5 vol/h;- gli uffici ai piani primo (7.915 m3/h) e secondo (14.040 m3/h).Tutte le UTA sono dotate di recuperatori di calore entalpico di tipo rotativo ad alta efficienza. Le altre UTA sono del tipo a soffitto, equi-paggiate con recuperatori di calore entalpico di tipo statico e poste al servizio delle seguenti aree e locali:- laboratori (4.500 m3/h) con estrattore per le 5 cappe (max 1.350 m3/h);- camera bianca (25.000 m3/h);- auditorium (8.000 m3/h);- mensa (3.000÷6.000 m3/h).

Auditorium e mensa sono dotati di impianto a tutt’aria. La cucina a servizio delle aree mensa e catering e la stessa area catering dispon-gono di impianti di estrazione di tipo centralizzato, attestati su cappe con funzionamento a due velocità (3.500÷7.000 m3/h) con estrattori installati nel locale tecnico o nel controsoffitto. Gli antibagni sono riscal-dati mediante radiatori equipaggiati con valvola termostatica, mentre i servizi igienici sono dotati del solo impianto di estrazione meccanica dell’aria, del tipo centralizzato e attivo in continuo. Anche in questo caso gli estrattori sono installati nel locale tecnico o nel controsoffitto. Negli spazi tecnici sono installati impianti di ventilazione forzata di tipo autonomo, con ventilatori a soffitto che assicurano un ricam-bio minimo di 8 vol/h in funzionamento continuo, con immissione dell’aria attraverso una griglia posta sulla porta di ogni locale. La cabina elettrica (trasformatori, quadri, UPS) dispone di un impianto di ventilazione a basso consumo che mantiene la temperatura in-feriore a 30 °C espellendo in continuo 25 vol/h di aria calda attraverso un’apposita intercapedine muraria, per evitare la possibilità di rientrate di calore. Al superamento della soglia di temperatura di sicurezza e, in generale, nel periodo estivo, il ventilatore si ferma ed entra in azione un impianto di condizionamento multisplit, a espansione diretta dotato di inverter, costituito da un’unità esterna e da due unità interne staffate a soffitto. In tutti gli ambienti come all’esterno dell’edificio, la rumorosità degli impianti di climatizzazione e idrico-sanitari è prevista all’interno delle prestazioni definite dalle norme vigenti, con tolleranza massima sulla misura del rumore pari a ± 1 dB(A). ^ ©

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