Da una fabbrica dismessa a un edificio nZEB

Da una fabbrica dismessa a un edificio nZEB

BIM e calcolo dinamico per riqualificare l’Innovation Square Center di Torino
14/09/2018 - Arch. Claudio Fluttero, Collettivo seArch
Ing. Laura Guerini, Logical Soft
Riproduzione riservata
Riqualificare un vecchio edificio industriale in disuso e realizzare un polo di innovazione a Mirafiori: questo l'ambizioso obiettivo del concorso di progettazione bandito dalla società dell'automotive Sigit per dare vita all'Innovation Square Center di Torino.
Una sfida riservata ai progettisti under 40, raccolta da 49 studi e vinta dal collettivo seArch, che ha prodotto la soluzione più convincente, anche grazie alla strategia energetica adottata, e che ora coordinerà lo sviluppo delle successive fasi.
Ospitiamo in questo focus il contributo dell'Arch. Claudio Fluttero del team che ha vinto il concorso.


La progettazione di questo intervento di recupero di un fabbricato dismesso si è presentata come un esempio di progettazione integrata, ove l'integrazione architettonica, strutturale, tipologica ed energetica si sono fuse in un unico processo di progettazione di tipo BIM.
Le strategie energetiche sono state analizzate con il software TERMOLOG che consente di interscambiare i file IFC con qualsiasi altro software BIM comunemente utilizzato nella progettazione architettonica: il modello è stato valutato con l'analisi semistazionaria in conformità al DM 26 giugno 2015 e con la simulazione di tipo dinamico orario secondo la UNI EN ISO 52016 per verificare l'effettivo comfort degli occupanti e dimensionare l'impianto in base al suo utilizzo reale. Il software TERMOLOG consente infatti di utilizzare lo stesso modello energetico sia per redigere la relazione di Ex-Legge10 sia per effettuare il calcolo dinamico orario garantendo un enorme risparmio di tempo.

Il Concept: la ristrutturazione quasi totale dell'edificio esistente
Il Concorso bandito dal gruppo SIGIT è nato dalla volontà di riqualificare l'edificio industriale dismesso dove aveva avuto origine l'attività del gruppo e che si trova in corso Orbassano a Torino, quasi al confine con il comune di Beinasco. Si tratta di un fabbricato industriale del secondo dopoguerra di indubbio valore storico e architettonico, il cui progetto era stato affidato all'architetto Gualtiero Casalegno. Oggi l'edificio è in stato di abbandono.

Per definire il concept dell'intervento ci siamo ispirati alla richiesta della committenza che desiderava sviluppare l'idea di "EDIFICIO NELL'EDIFICIO"; al tempo stesso abbiamo voluto creare nuovi spazi destinati a ospitare startup aziendali e realtà di co-working: rispetto all'edificio esistente questi spazi rappresentano un approccio alla realtà lavorativa più contemporaneo.

Per soddisfare queste due esigenze abbiamo progettato un nuovo blocco inserito all'interno dell'edificio da riqualificare; questa "creatura" è stata pensata per interagire con la struttura esistente e grazie a una serie di connessioni e percorsi le due strutture sono state collegate per renderle collaboranti l'una con l'altra.

L'intervento di ristrutturazione ha comportato una serie di demolizioni e ricostruzioni sia perché l'edifico originario prevedeva molti meno uffici sia perché lo richiede il quadro normativo attuale.


Visualizzazione interna con il contrasto tra edificio esistente e nuovo volume

Strategia energetica: obiettivo near Zero Energy Building (nZEB)
Dal punto di vista energetico e di impatto ambientale, l'edificio è stato progettato in un'ottica "green" partendo dall'esterno per proseguire fino all'interno della stratigrafia delle strutture.

Agli spazi verdi già presenti ne abbiamo aggiunti dei nuovi. Abbiamo previsto coperture e terrazzi verdi per migliorare la qualità dell'aria esterna, ridurre l'effetto isola di calore a livello urbano e migliorare la percezione da parte dei lavoratori della qualità ambientale evitando la sensazione di chiusura propria di un ambiente confinato.

L'involucro dell'edificio è stato interamente rivisto prevedendo per la parte opaca una coibentazione interna atta a eliminare quasi completamente i ponti termici e a raggiungere i limiti di trasmittanza propri di un edificio nZEB. Le necessarie verifiche sono state effettuate con i Moduli PROGETTISTA e PONTI TERMICI FEM di TERMOLOG, che consentono un calcolo analitico accurato delle strutture opache e trasparenti (per verificarne la trasmittanza e la formazione di condensa interstiziale e superficiale) e un calcolo raffinato agli elementi finiti dei ponti termici (per verificare la formazione di muffa).
In questa prima fase di progetto è stato cruciale il supporto del software energetico TERMOLOG che consente di modellare a livello teorico tutti gli interventi più efficaci per involucro e impianto e tiene conto delle esigenze di miglioramento delle prestazioni energetiche in accordo alle richieste del DM "Requisiti Minimi" del 26 giugno 2015.

Per questo intervento di riqualificazione volevamo raggiungere sul piano energetico le prestazioni di un edificio identificabile come near Zero Energy Builging (nZEB). Non si tratta solo di un obiettivo etico ed economico, particolarmente premiante nel lungo periodo, ma anche di un requisito obbligatorio dal 2019, quando probabilmente verranno avviati i lavori di ristrutturazione del fabbricato.

Abbiamo effettuato in maniera puntuale le verifiche che un edificio nuovo deve rispettare perché possa essere considerato a energia quasi zero: tutti i requisiti previsti nell'Allegato 1, par.3.3, punto 2 per gli edifici di nuova costruzione, verificati con i valori vigenti dal 1° gennaio 2021 per tutti gli edifici, e gli obblighi di integrazione da fonti rinnovabili descritti nell'Allegato 3 del DLgs 28/2011.


TERMOLOG Modulo PROGETTISTA effettua le verifiche di legge per un edificio nZEB

Dal calcolo energetico semistazionario il fabbisogno di energia globale del fabbricato (EPgl,tot), grazie al sistema edificio-impianti adottato, è stimato in circa 119 KWh/m2anno, in linea con il corrente disposto normativo.

Di seguito una stima dei principali fabbisogni analizzati:
Fabbisogno di energia primaria per riscaldamento EPHtot 3.36 KWh/m2
Fabbisogno di energia termica utile EPHnd 4.94 KWh/m2 (stagione di riscaldamento pari a 178 giorni)

Fabbisogno di energia primaria per raffrescamento EPCtot 28.81 KWh/m2
Fabbisogno di energia termica utile per raffrescamento EPCnd 38.78 KWh/m2 (stagione di raffrescamento pari a 187 giorni)

Fabbisogno energia primaria per ACS EPWtot 18.81 KWh/m2
Fabbisogno di energia utile per ACS EPWnd 17.40 KWh/m2

Fabbisogno di energia primaria totale rinnovabile EPgl,ren 53.20 KWh/m2

Concorrono a soddisfare il fabbisogno richiesto 220 m2 di pannelli fotovoltaici situati in copertura. Tale superficie di pannelli permette di rispettare i requisiti minimi di potenza installata per la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile (DLgs 28/2011 e s.m.i.).
Il fabbisogno di ACS da fonte rinnovabile è soddisfatto dalla componente geotermica per una percentuale di circa 90% > 60% minimo di normativa (DM "Requisiti Minimi" del 2015).

Anche l'involucro trasparente è stato progettato per avere trasmittanza pari ai limiti previsti per edifici nZEB. Nello specifico per le superfici trasparenti è stato adottato un sistema di ombreggiamento a lamelle esterne, trasparente su lato S/E e opaco su lato N/W: questa schermatura influisce sul fattore solare globale ggl,sh delle superfici vetrate di circa il 20%.


A sinistra il modello energetico ottenuto con il Modulo PROGETTISTA di TERMOLOG e a destra il render dell'edificio oggetto dell'intervento

Il modello energetico tridimensionale è stato costruito tenendo conto anche delle ostruzioni esterne dovute al tessuto edilizio circostante e degli aggetti orizzontali e verticali propri dell'edificio oggetto di verifica.


Sviluppo tridimensionale del modello di calcolo energetico di TERMOLOG

Il calcolo teorico diviene realtà: simulazione dinamica oraria
Terminata la prima fase del concorso siamo passati alla fase di progettazione esecutiva. Con cadenza settimanale si eseguono sui nuovi scenari le verifiche in regime dinamico che, grazie all'impiego del software TERMOLOG ed alla sua sorprendente rapidità di calcolo, sono ormai parte naturale ed integrante del processo progettuale.

In particolare il lato dell'edificio rivolto a sud-est è interamente vetrato e questo rappresenta una criticità per il periodo estivo. Abbiamo voluto analizzare il modello di riferimento in regime dinamico tramite il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG. L'obiettivo è verificare che la richiesta di potenza in fase di raffrescamento sia effettivamente congrua rispetto al fabbisogno e rappresenti quindi in maniera affidabile i consumi e le condizioni di confort reali degli occupanti.

In effetti solo con il calcolo dinamico orario si evidenzia un incremento del consumo energetico stimato sia in inverno che in estate: questo risultato, che non emergeva con il calcolo semistazionario mensile, ci ha consentito di valutare anche differenti soluzioni, sia costruttive che impiantistiche, confidando su valori molto vicini a quelli reali.


Il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG segnala che, a causa dell'impianto di raffrescamento sottodimensionato, la temperatura interna dell'aria supera i 30°C

Nonostante la complessità del modello, la simulazione in regime dinamico orario secondo la UNI EN ISO 52016:2018 ha una durata di calcolo di circa 20 minuti, i quali si riducono a soli 3 minuti per la singola zona termica. La rapidità di calcolo ha quindi consentito di ottimizzare i tempi di lavoro e in un progetto di questa complessità rappresenta senz'altro una chiave di successo.

Il committente SIGIT ha rivelato un elevato grado di consapevolezza e competenza sui temi energetici poiché ci ha richiesto di sviluppare il calcolo dinamico al fine di progettare al meglio l'impianto. Ad oggi abbiamo optato per un sistema a tutt'aria con pompa di calore geotermica integrato anche con una superficie di pannelli fotovoltaici di circa 200 m2 posta sulla copertura dell'edificio.

La simulazione dinamica oraria ha consentito di determinare con elevata precisione i carichi termici di picco estivi ed invernali per dimensionare in maniera adeguata gli impianti: questo metodo ha evitato il rischio di sottodimensionamento che avremmo ottenuto affidandoci esclusivamente al calcolo semistazionario su base mensile, soprattutto per il periodo estivo.


La potenza dell'impianto reale della prima fase del progetto risulta insufficiente, generando sovratemperature interne


Grafico dell'energia mensile richiesta calcolata con il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG: in blu la climatizzazione estiva, in rosso la climatizzazione invernale

L'intervento di recupero di un fabbricato dismesso è diventato un esempio di progettazione integrata, ove l'integrazione architettonica, strutturale, tipologica ed energetica si sono fuse in un unico processo di progettazione di tipo BIM. Tutte le verifiche energetiche richieste dalla normativa e dalla buona pratica sono state rispettate in un approccio integrato non slegato da altri aspetti che caratterizzano una progettazione di questo livello.

Avere a disposizione un software BIM come TERMOLOG, che consente di scambiare i file IFC con qualsiasi altro software BIM comunemente utilizzato nella progettazione architettonica, ha consentito a tutti i soggetti coinvolti di progettare in modo efficiente ed integrato.
Ogni scenario progettuale è stato verificato con una simulazione energetica di tipo semistazionario per ottemperare al DM 26 giugno 2015 e di tipo dinamico orario ai sensi della norma UNI EN ISO 52016 per la verifica dell'effettivo comfort degli occupanti ed un dimensionamento impiantistico aderente alla realtà. Abbiamo in particolar modo apprezzato lo straordinario risparmio di tempo nel poter effettuare queste verifiche in un unico file: il Motore DINAMICO ORARIO consente infatti di effettuare il calcolo dinamico sfruttando lo stesso modello energetico che si usa per redigere il progetto di Ex-Legge10 con il Modulo PROGETTISTA.

Un simile approccio diventerà sicuramente uno standard operativo anche grazie alla presenza di un software come TERMOLOG il quale si inserisce naturalmente all'interno di un percorso progettuale ragionato e completo.