Flessibilità e efficienza energetica negli edifici a torre: le sfide impiantistiche dei nuovi grattacieli

Edifici a torre e impiantistica: quando la progettazione “è un vestito su misura”

Gli edifici a torre ricoprono un ruolo sempre più importante nel panorama urbanistico moderno. Sin dall’inizio del ventesimo secolo, con gli Stati Uniti a fare da apripista, lo sviluppo verticale delle città ha permesso un maggiore sfruttamento del suolo edificabile e generato nuove sfide architettoniche ed ingegneristiche. In aggiunta, il grattacielo vanta di per sé un grande appeal commerciale. Per questi motivi, il settore dell’edilizia è costantemente stimolato alla ricerca di soluzioni innovative per infrangere nuovi record, siano essi architettonici, strutturali che di efficienza energetica. 

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Torre Allianz – Citylife Milano – Fotografia di Stefano Gusmeroli

Gli edifici di grande altezza, siano essi ad uso commerciale o residenziale, presentano numerose sfide tecniche da risolvere in fase progettuale. Gli spazi si sviluppano soprattutto verticalmente, le superfici in pianta sono molto limitate se paragonate alla superficie totale utile dell’edificio, il rapporto tra la superficie della facciata e la superficie interna abitabile è notevolmente più alto rispetto ad un tipico edificio low rise. Dal punto di vista impiantistico, tutti i fattori sopracitati comportano la necessità di approcci progettuali studiati ad hoc per ogni singolo intervento, che sappiano sfruttare le peculiarità architettoniche di un edificio torre, ottimizzandone sia gli spazi da dedicare ai locali tecnici, sia gli spazi utili alla distribuzione necessaria al funzionamento dell’edificio.

In un edificio high rise, le distribuzioni impiantistiche principali seguono lo sviluppo in altezza dell’immobile, per poi servire gli spazi ai piani. Il peso relativo dei cavedi cresce e così il rischio che non si ottimizzino le superfici commerciali, con conseguente perdita di valore dell’immobile. Allo stesso tempo, i piani di un edificio torre presentano sviluppi in pianta limitati e spesso sono insufficienti ad accogliere centrali tecnologiche che possano servire tutto l’edificio nel suo complesso. Queste criticità, intrinseche di ogni grattacielo, sono poi accentuate dall’eventuale volontà della Committenza di gestire gli spazi in un’ottica di multi-tenant, soluzione che richiede ulteriori livelli di flessibilità impiantistica. Può essere opportuno quindi dividere le centrali tecnologiche per utilizzo, distribuendole sui piani dell’edificio al fine di ridurre gli ingombri dei cavedi e massimizzare la superficie commerciale. È il caso per esempio della torre Allianz a Milano, che sfrutta un piano a metà edificio come locale tecnologico a servizio dei piani superiori, riducendo gli ingombri su tutta la torre. Inoltre, le elevate altezze causano problemi tecnici di pressioni di esercizio sui vari circuiti, che andranno quindi studiati e adattati tramite una progettazione che garantisca il giusto bilanciamento tra complessità progettuale e ottimizzazioni economiche.

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Unicredit Headquarter – Porta Nuova Milano – Fotografia di Stefano Gusmeroli

Nell’edilizia moderna, un ruolo fondamentale lo ricopre l’energetica dell’edificio, i suoi consumi e l’impatto ambientale più in generale. La sostenibilità energetica di un edificio non passa solo dall’innovazione tecnologica degli impianti, che hanno raggiunto oggi livelli di efficienza senza precedenti, o dall’utilizzo di materiali a basso impatto ambientale (aspetto cruciale quando valutato in relazione ai processi globali di urbanizzazione a cui assistiamo ormai da generazioni), ma deve necessariamente passare anche dallo studio di involucri che sfruttino al meglio le condizioni climatiche esterne, prima ancora di far intervenire gli impianti. Tuttavia, il mercato e l’architettura moderna tendono sempre più verso l’utilizzo di facciate ad elevato rapporto vetrato su opaco, prediligendo superfici che sfruttino al meglio la luce naturale e che aumentino sostanzialmente la sensazione di comfort interno. D’altro canto la leggerezza del vetro permette ad edifici imponenti di non risultare pesanti alla vista, soprattutto nel contesto urbano odierno dove gli edifici torre costituiscono ormai una fetta rilevante del panorama immobiliare. Involucri ad alta superficie vetrata, per quanto innovativi e efficienti, non potranno mai garantire le performance termiche di una facciata accuratamente bilanciata tra superficie trasparenti ed opache. 

La normativa italiana, alquanto stringente in termini di consumo energetico degli edifici, impone il rispetto di svariati indici di prestazione, sia per quanto riguarda le dispersioni e i guadagni termici dell’involucro esterno, sia per quanto riguarda le efficienze degli impianti (sia meccanici che elettrici) a servizio dell’immobile. Se questi ultimi sono facilmente perseguibili attraverso un accurato design impiantistico e tramite lo sfruttamento di soluzioni innovative, le maggiori difficoltà si riscontrano proprio nel rispetto degli indici di performance dell’involucro. È infatti ormai prassi lo studio di facciate particolarmente onerose (per edifici a torre la scelta ricade quasi obbligatoriamente su vetrate in doppia camera), che sfruttino tendaggi o schermature esterne, pannelli fotovoltaici di tipo vision o sistemi di facciate ventilate al fine di aumentarne le prestazioni energetiche pur mantenendo ampie superfici vetrate. 

La torre Unicredit a Milano è stata una delle prime di quel tipo a introdurre sistemi di schermatura esterni e pannelli vision sulle pensiline che affacciano direttamente su piazza Gae Aulenti. Come detto, per quanto innovativo un involucro prevalentemente trasparente peggiora le prestazioni energetiche dell’edificio, specialmente su grattacieli ad alto rapporto tra facciata e superficie in pianta. Va da sé che, per diminuire i consumi generali, siano necessarie soluzioni progettuali innovative dal punto di vista impiantistico che massimizzino lo sfruttamento di energie rinnovabili, al fine di rispettare le normative vigenti e soprattutto in un’ottica di maggiore efficientamento dei sistemi edilizi nel loro complesso. Lo sviluppo verticale degli edifici di grande altezza rappresenta anche da questo punto di vista una sfida impiantistica e architettonica. Spesso infatti, per raggiungere livelli di copertura da fonti rinnovabili elevati (e la normativa attuale chiede che almeno il 50% del fabbisogno sia coperto da fonti rinnovabili), è necessaria l’integrazione di impianti per la produzione di energia elettrica tramite pannelli fotovoltaici che, viste le limitate superfici in pianta che tipicamente caratterizzano una torre, devono essere integrati in facciata. 

L’utilizzo di fonti rinnovabili non si ferma però alla sola energia solare. Nel panorama milanese è ormai tecnica consolidata lo sfruttamento dell’acqua di falda a fini tecnologici, soluzione impiantistica che fu riportata in auge grazie alla ristrutturazione dell’iconico Grattacielo Pirelli nel 1997, quando la normativa vigente all’epoca non permetteva lo sfruttamento della falda. Normativa che fu cambiata proprio in virtù dei palesi vantaggi energetici, economici e tecnici propri di tale progetto impiantistico. I principali complessi edilizi milanesi oggi sfruttano, quando disponibile, l’energia geotermica dell’acqua di falda per migliorare le performance energetiche dei gruppi di produzione di potenza termofrigorifera, aumentandone i coefficienti di scambio e riducendo i salti di temperatura tra fluido sorgente e impianto. Tutta l’area di Porta Nuova Garibaldi, torre Unicredit compresa, è servita da un anello di acqua di falda di quartiere che permette lo sfruttamento dell’energia geotermica a tutti gli edifici allacciati. Fu senz’altro un intervento innovativo per le sue dimensioni, che ha garantito un efficientamento su ampia scala di tutti i complessi sorti in quell’area.

L’esposizione stessa degli edifici rappresenta un aspetto fondamentale, che può essere sfruttato in fase di progettazione. Il Grattacielo Pirelli per esempio, recupera energia termica dalla facciata rivolta a Est a quella rivolta a Ovest e viceversa, essendo i rispettivi ambienti interni serviti tramite unità indipendenti collegate allo stesso anello interno di condensazione ad acqua di falda. Oltre alla ricerca di soluzioni ad alti rendimenti energetici e allo sfruttamento di fonti rinnovabili, è fondamentale che l’edificio venga gestito efficientemente durante il ciclo di vita. Una progettazione attenta e innovativa infatti potrebbe non essere sfruttata senza strumenti all’avanguardia che aiutino a ridurre i consumi energetici del complesso. Sistemi di indoor positioning integrati per la gestione degli accessi, degli impianti elettrici e di quelli meccanici rappresentano oggi strumenti validi per la gestione smart dell’edificio.

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Grattacielo Pirelli Milano – Fotografia di Shutterstock

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Si ringrazia l'ORDINE DEGLI INGEGNERI DI MILANO per la gentile collaborazione