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 52 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). 53 RCI n.5/2015 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). 54 RCI n.5/2015 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). 55 RCI n.5/2015 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) 56 RCI n.5/2015 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