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PROGETTAZIONE
Linee guida per i centri commerciali
Nella progettazione dei centri
commerciali deve essere fatta una
necessaria distinzione tra l’impianto
dedicato alla struttura principale e gli
impianti dei singoli negozi.
Una attenzione speciale va inoltre
dedicata al rischio di incendio, vista
la specificità di queste strutture quasi
sempre prive di compartimentazioni.
Luca Ferrari
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RCI n.5/2015
Per una corretta scelta dell’impianto HVAC
nei centri commerciali normalmente bisogna prendere in considerazione le dimensioni, la geometria, la ripartizione degli spazi da climatizzare, il loro uso e occupazione
durante l’arco della giornata, i fattori di illuminazione naturale e non ultimo le caratteristiche termofisiche delle strutture opache e riflettenti. Va inoltre aggiunto che le
condizioni di benessere dei clienti, per ovvie
ragioni necessitano di una maggior attenzione rispetto ad altre applicazioni.
Si possono dunque delineare alcuni punti
focali da definire, quali:
■ La potenzialità impegnata dagli impianti HVAC.
■ L’utilizzo di diversi fluidi vettori per i servizi di riscaldamento e raffreddamento,
oltre alla disponibilità di diverse fonti di
energia primaria.
■ Gli apporti gratuiti di calore negli ambienti interni.
■ L’ubicazione, la funzionalità e l’ergonomia delle apparecchiature HVAC.
■ La ventilazione degli spazi, comprensivi
delle forometrie per il passaggio delle
canalizzazioni.
■ Le normative e le leggi attualmente in
vigore.
A queste specifiche bisogna aggiungere
un considerevole aumento della portata di
aria esterna necessaria per la ventilazione
delle aree di ristoro (food court), cosi come
definito dalla prUNI 10339:2014. L’eventuale presenza di locali fumatori implica
inoltre un ulteriore attenzione ai ricambi
d’aria esterna.
I criteri progettuali e i fabbisogni di energia termica, invernale ed estiva, vengono
definiti dalle recenti UNI TS 11300:2014.
Dagli Stati Uniti invece è possibile ottenere
un utile benchmark per gli edifici commerciali dallo Standard 90.1:2013 dell’Ashrae.
Risulta poi quasi sempre necessario un riscontro con i regolamenti locali al fine di
stabilire con correttezza i requisiti di isolamento delle strutture e di efficienza delle
apparecchiature, oltre alle consuete verifiche d’igiene (ASL) e sulla sicurezza antincendio.
In ultimo non vanno certamente dimenticate le valutazioni ambientali degli impianti con particolare attenzione al rumore, allo smaltimento dei reflui e dell’acqua utilizzata e all’inquinamento dell’aria
Condizioni climatiche ambientali
La coesistenza di esercizi e di attività anche
molto diverse all’interno dei centri commerciali comporta la necessità di assicurare condizioni termoigrometriche altrettanto differenti: food court (fast food, tavole
calde, ecc.), supermercati alimentari (con
zone dai diversi requisiti quali gli spazi dei
banchi frigoriferi e quelli dei prodotti non
deperibili), negozi generici, ecc. presentano esigenze ben differenziate e spesso
non convergenti, anche per gli stessi orari
di attività, di chiusura, ecc. Uno dei primi
requisiti che emerge da parte degli utenti
è, sotto tale aspetto, la precisa contabilizzazione dei costi del riscaldamento e del
condizionamento.
Ulteriori specifiche condizioni di progettazione possono essere ottenute dalle norme UNI EN ISO 7730:2005, Ansi/Ashrae
55:2013 e Ashrae Standard 62.1:2013.
Dati pratici professionali possono inoltre essere ricavati dall’Ashrae Handbook
HVAC Applications 2011 - Cap. 2 Retail
Facilities e Cap. 3 Commercial and Public
Buildings, e in parte pure dal Cap. 5 Places of Assembly. Informazioni più specializzate possono invece risultare necessarie
per gli atrii, che rappresentano per buona
parte dei casi una caratteristica distintiva e tipica dei centri commerciali. Gli atrii
devono essere visti sempre in una doppia
luce: come ambienti ad alto rischio per la
propagazione dei fumi nei casi di incendio e come zone da ventilare scegliendo le
soluzioni che producano i minori consumi di energia (ventilazione, riscaldamento,
climatizzazione).
Va ricordato inoltre che, almeno nei centri di un certo livello, vi è la tendenza alla
piantumazione di determinati spazi, anche con alberi di alto fusto e altre specie
pregiate. Queste aree richiedono condizio-
ni termoigrometriche e di illuminamento
specifiche, come pure una velocità dell’aria entro limiti ben precisi, onde evitare un
decadimento e/o morte prematura della
vegetazione presente.
Temperatura e umidità
Le temperature dell’aria esterna di progetto invernale vengono indicate nella 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 10339:2014.
Per quanto riguarda 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.
Per le condizioni invernali ambiente di
progetto prevedono un valore medio del-
Nei nuovi centri commerciali ha preso
piede l’idea di valorizzare gli atrii e le
gallerie con la piantumazione, anche
intensa, di varie specie arboree. Questa
soluzione presenta al progettista
HVAC delle nuove problematiche
termoigrometriche (si pensi solo al
controllo dell’umidità) onde evitare
il deterioramento veloce dei generi
vegetali presenti (Centro Commerciale
“Le Vele”, Desenzano, Brescia).
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la temperatura operativa di 20 °C, accettando escursioni di -/+ 1 °C.
La temperatura media operativa estiva viene indicata sui 25-26 °C, anch’essa con un
escursione di -/+ 0,5/1 °C,
Le prescrizioni riportate nell’Ashrae
Handbook “2011 HVAC Applications”
indicano per le condizioni di progetto indoor un intervallo di temperatura fino ai
27 °C in estate e temperature tra i 21 –
23 °C in inverno (dipende dalla tipologia
del negozio).
Viene comunque consigliata una certa
flessibilità operativa, in quanto la clientela indossa un abbigliamento corrispondente alla stagione in corso e può darsi
dunque, che per determinati condizioni
ambientali, possa “soffrire” condizioni
di stress termico all’interno del centro
commerciale.
Nei supermercati le condizioni di benessere vanno spesso in contrasto con l’efficienza energetica dei banchi frigo, modo
per cui soprattutto in estate si consiglia di
limitare la differenza di temperatura tra
esterno ed interno entro i 7 °C.
D’inverno si consiglia di non scendere sotto i valori indoor di 16-18 °C, temperature
Tab. 1 - Classe di qualità dell’aria interna.
Classe di qualità
dell’aria
Corrispondenza
UNI EN 13779:2008
Differenza di concentrazione di CO2
tra aria interna e aria esterna (ppm)
Elevata
IDA 1
≤ 400
Media
IDA 2
400 - 600
Basse
IDA 3
601 - 1000
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 - Portate volumetriche di aria esterna qv,o,p (10-3 m3 s-1 per persona).
Ambiente
Classe di qualità dell’aria interna
Elevata
Media
Grandi magazzini – piano interrato
8,75
7
Bassa
5,25
Negozi o reparti grandi magazzini
8,75
7
5,25
Abbigliamento, calzature, mobili, ottici, fioristi
8,75
7
5,25
Alimentari, farmacie
8,75
7
5,25
Fonte: prUNI 10339:2014
Tab. 3 - Valori della velocità dell’aria, va (m s-1).
Ambiente
Riscaldamento
Raffrescamento
Grandi magazzini, negozi in genere,
zona pubblica
da 0,05 a 0,15
da 0,05 a 0,20
Fonte: prUNI 10339:2014
oltre le quali si rischia il congelamento dei
banchi frigo per assenza di carico.
I valori di umidità relativa sono compresi
in estate tra il 55 e 65 per cento (45 - 60
Ashrae) e tra il 35 e 45 per cento in inverno (25 - 30 Ashrae).
Qualità dell’aria interna
Vengono considerate tre classi di qualità dell’aria interna (elevata, media, bassa)
corrispondenti a quelle indicate dalla UNI
EN 13779:2005.
I valori di concentrazione di CO2 distinguono la classe di qualità dell’aria interna (tabella 1). Per garantirsi economie di
funzionamento è bene dotarsi di soluzioni impiantistiche che attraverso la misurazione degli indici di qualità dell’aria (CO2)
assicurino la sola quantità minima di aria
esterna necessaria.
Portata d’aria di rinnovo
La portata d’aria esterna nella nuova
prUNI 10339:2014 viene ridotta a 7 L/s
(10-3 m3 s-1) per persona per tutte le attività
commerciali in genere (tabella 2).
Il valore minimo pro capite consigliato
Nei centri commerciali le macchine
HVAC trovano spazio in copertura o
in altre aree non agibili (Clivet, Centro
Commerciale “Conè”, Treviso).
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Tab. 4 - Classe della filtrazione minima finale prevista.
Ambiente
Classe dei filtri finali
Classe qualità
aria esterna
Grandi magazzini – piano interrato
Negozi o reparti grandi magazzini
Abbigliamento, calzature, mobili, ottici, fioristi
Classe di qualità dell’aria interna
Elevata
Media
Bassa
Elevata
F7
M6
M5
Media
F8
F7
M6
Bassa
F8
F7
M6
Fonte: prUNI 10339:2014
dallo Ansi/Ashrae Standard 62.1:2013,
anch’esso in diminuzione, viene addirittura indicato in soli 2.5/3.5 L/s per persona.
Velocità dell’aria
La velocità media dell’aria, misurata nella
zona occupata, deve essere compresa tra
0,05 e 0,20 m/s durante la climatizzazione estiva e tra 0,05 e 0,15 m/s in regime
di riscaldamento (tabella 3).
Filtrazione
La filtrazione dell’aria viene messa in relazione con la classe dell’aria interna desiderata (eccellente/media/bassa) e la relativa classe dell’aria esterna (eccellente/
media/bassa).
In questo modo è possibile utilizzare filtri
con efficienza minima da M5 fino a F8 (tabella 4). Lo stadio di filtrazione può essePer la climatizzazione dello Store
Ikea di Chieti è stato impiegato un
sistema idronico con refrigeratore
d’acqua e pompe di calore aria acqua
(Climaveneta).
Tab. 5 - Indice di affollamento per unità di superficie ns (persone/m2).
Grandi magazzini – piano interrato
0,2
Negozi o reparti grandi magazzini
0,2
Abbigliamento, calzature, mobili, ottici, fioristi
0,2
Alimentari, farmacie
0,2
Fonte: prUNI 10339:2014
re anche unico o proceduto dal altri filtri
di efficienza inferiore. Si consiglia inoltre
di consultare anche il regolamento locale
di igiene, che a volte, prescrive valutazioni
diverse e più variegate. Quasi sempre per
le aree ristornanti, fast food, ecc. risulta
necessario inserire anche a filtri a carbone
attivo per la rimozione di odori e degli effluenti gassosi.
Livello sonoro
Il fatto che i centri commerciali sorgano
il più delle volte fuori città e in aree a di-
stanza da abitazioni comporta che il livello sonoro emesso dalle macchine HVAC
possa rientrare in una fascia più alta di
quanto non sarebbe tollerato in aree residenziali.
I limiti di livello sonoro restano perciò individuati dai valori limite di emissione in
funzione della classe di destinazione del
territorio, con riferimento alla Legge quadro 447:1995.
Carichi termici
I rapporti tra forma e orientazione dell’edificio devono essere studiati attentamente
in fase di progetto, poiché i carichi di condizionamento di origine esterna possono
rappresentare dal 30% al 60% del totale,
a seconda l’estensione delle superfici vetrate sia tra il 25% e il 75% della superficie perimetrale totale, rispettivamente.
In ragione di ciò, conviene quasi sempre
mantenere al minimo la superficie perimetrale dell’edificio.
Chiaramente, queste caratteristiche sono
di competenza dell’architetto e al di fuori del controllo del progettista HVAC, ma
esse dovrebbero essere fatte presenti tutte
le volte che ciò sia possibile fin dalle fasi
iniziali del progetto.
Altra componente importante del carico è
l’aria esterna di ventilazione, in relazione
all’affollamento (tabella 5).
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Tab. 6 - Carico termici stimato delle apparecchiature illuminanti e stima della richiesta di potenza frigorifera
unitaria nei centri commerciali.
Ambiente
Carico Basso (W m-2)
Carico Medio (W m-2)
Carico Alto (W m-2)
Luci
Potenza
frigorifera†
Luci
Potenza
frigorifera†
Luci
Potenza
frigorifera†
Centri commerciali
32*
159
54*
238
97*
357
Grandi magazzini – piano terreno
38*
109
65*
154
67*
250
Negozi generici (non alimentari)
11
110
22
135
43
204
Ristoranti
16
250/278
18
313/385
22
385/476
* La potenza elettrica indicata per le luci comprende anche gli altri carichi elettrici normalmente presenti.
† Le potenze frigorifere unitarie riportate sono per l’intero sistema.
Fonte: Ashrae Pocket Guide
In inverno essa deve venire preriscaldata e
umidificata, mentre in estate, necessita di
essere raffreddata e deumidificata. L’uso di
recuperatori di calore aria aria a flussi incrociati, o a tamburo rotante, rappresenta quasi
sempre un mezzo per ridurre sensibilmente
i consumi di energia degli impianti. In certe
aree, dedicate alla vendita di elettronica di
consumo e computer, i carichi termici di natura sensibile dovuti all’illuminazione, ai TV
ecc. possono raggiungere valori rilevanti. In
tali aree l’umidificazione invernale dovrebbe
sempre essere assicurata. Una peculiarità dei
centri commerciali riguarda la stima dei carichi termici dovuti alle persone: esse vanno
considerate in leggero movimento e quindi
devono venire attribuiti dei valori di emissione termica (met) superiori a quelli tipici di
attività sedentaria di ufficio e similari. Anche
la velocità dell’aria, soprattutto nelle gallerie,
può essere mantenuta più alta rispetto alle
tipiche applicazioni di benessere. Sotto tali
aspetti i centri commerciali sono caratterizzati da un comportamento più attivo delle
persone, quindi con maggiori emissioni di
calore ed esigenze di ventilazione. La tabella
6 riporta alcuni elementi di stima dei valori
unitari dei carichi termici per tali strutture.
Gli impianti di climatizzazione
L’esigenza di ventilazione detta nella gran
parte dei casi la scelta del tipo di impianto,
Unità dotate di batteria per acqua calda, doppi circuiti, ventilatori a portata
variabile e serranda dell’aria esterna sempre modulante, per gestire la portata in
funzione della quota di carico nominale.(Lennox, Centro Commerciale Fiordaliso,
Rozzano, Milano)
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almeno per le gallerie e gli atri. In questi spazi
i sistemi a tutta aria risultano senza alternative. Essi possono tuttavia venire sviluppati in
varie soluzioni, come segue:
- unità di trattamento d’aria alimentate da
sistemi idronici, con acqua refrigerata e acqua calda;
- condizionatori autonomi roof top, opportunamente dimensionati per poter
trattare anche ampie percentuali di aria
esterna;
- sistemi separati composti da unità per il
pretrattamento dell’aria esterna e da altre
per il trattamento di una parte dell’aria di
ricircolo. I due flussi d’aria quasi sempre
vengono miscelati in queste seconde unità, anche se comincia ad emergere una
tendenza a mantenerli separati fino ad
avere due distinte immissioni in ambiente.
Queste soluzioni, soprattutto le prime due,
vengono altresì applicate correntemente
al servizio di grandi spazi di vendita, quali
supermercati e altri spazi analoghi. L’aria
viene estratta di solito dagli atrii e così facendo si ottiene di temperarne le condizioni e di ventilarli, cosa tanto più necessaria
quanto spesso negli atrii sono situate le
food court, i bar e o ristoranti.
Con gli impianti di ventilazione vanno previsti i sistemi per l’estrazione dei fumi, a
meno che tale servizio non venga demandato ad evacuatori di fumi e calore sulla
copertura dell’edificio.
Differenti invece le soluzioni adottate per