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La progettazione integrata: un approccio multidisciplinare che integra professionalità e specifiche competenze

L’integrazione Architettura-Impianti quale fattore di qualità nella progettazione e realizzazione di costruzioni complesse.

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Il 25 gennaio scorso il ciclo di incontri organizzati dal Prof. Claudio Sangiorgi (docente dell’Area Tecnologica presso la Scuola di Architettura Urbanistica, Ingegneria delle Costruzioni del Politecnico di Milano), con figure specializzate in sistemi tecnologici e professionisti del campo, ha ospitato l’Ingegnere Giovanni Tenti, di Ingegneri Riuniti S.p.A. – Ingegneria Architettura Ambiente.

Fondata nel 1965, Ingegneri Riuniti è stata una delle prime società d’ingegneria indipendenti in Italia; è composta esclusivamente da ingegneri e architetti abilitati e possiede la Certificazione del Sistema Qualità – dalla ISO 9001:2000 fino alla ISO 9001:2008 -,  con una partnership fattiva con il Green Building Council in Italia e con AUDIS, Associazione Aree Urbane Dismesse.

La società si occupa di ambiti diversi e integrati tra loro, tra i quali: ricerca e sviluppo, architettura e paesaggio, restauro, strutture antisismiche, ingegneria, energia, impianti, urbanistica, infrastrutture, idraulica e ambiente. Questa, infatti, è la mission di Ingegneri Riuniti: un approcio multidisciplinare che integri professionalità e specifiche competenze, proponendo ai clienti soluzioni complete grazie alle tecnologie più avanzate e a una supervisione globale sull’intero processo, a partire dalla progettazione fino alla realizzazione.

In particolare, il tema affrontato durante la comunicazione ai futuri professionisti del Politecnico è stato il rapporto tra progetto architettonico e progetto degli impianti. E’ diffusa, ancora oggi, la convinzione che impianti e strutture siano qualcosa di separato dall’architettura e affidati a specialisti delle rispettive discipline. L’Ing. Tenti ha sottolineato che non c’è interpretazione più sbagliata riguardo questo rapporto. Possiamo, infatti, paragonare un edificio al corpo umano: le strutture corrispondo allo scheletro, gli impianti al sistema circolatorio e l’architettura alla pelle. E’ sufficiente questa metafora per ben immaginare quanto sia fondamentale che queste discipline (progettazione strutturale, impiantistica e architettonica) collaborino tra loro e procedano insieme, al fine di dare vita ad un organismo armonioso e che “funzioni” nel miglior modo possibile. Fin dalla definizione del concept, in particolare, progettazione architettonica e progettazione impiantistica devono progredire sinergicamente in parallelo, interfacciandosi continuamente, affinchè l’integrazione tra le due discipline sia positiva ed efficace: l’obiettivo è raggiungere al contempo qualità architettonica ed alte prestazioni energetiche e tecnologiche.

La progettazione integrata: un approccio multidisciplinare che integra professionalità e specifiche competenze
Vista esterna dell’edificio “La Fabbrica delle Scienze”, dipartimento scientifico dell’università di Modena e Reggio Emilia

Progettazione integrata: sistemi impiantistici-tecnologici e architettura

Passando al vivo della trattazione, il primo passo da compiere per una corretta progettazione integrata, ha proseguito l’Ingegner Tenti, è quello di esaminare attentamente i requisiti previsti per l’edificio in progetto e quelli dettati dal sito in cui questo si inserisce (destinazione d’uso dell’edificio, affluenza prevista, condizioni climatiche al contorno, possibili fonti di energia impiegabili, …). Il passo immediatamente successivo è quello di confrontare le possibili soluzioni impiantistiche con l’idea architettonica dell’edificio, in modo da non comprometterne né la funzionalità né l’estetica, ma anzi da esaltarne il significato e il valore.

Per ottenere un buon risultato, è dunque indispensabile, una volta definito il tipo di impianto da installare e la posizione delle partenze e degli arrivi, ipotizzare e verificare i percorsi, in modo da evitare interferenze con parti strutturali o vincoli architettonici o, peggio, penalizzare ambienti e loro piena fruibilità: una stretta collaborazione tra architetti, ingegneri strutturisti e ingegneri impiantisti è, dunque, essenziale (come detto sin dalle prime fasi) per perseguire tale fine.

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Centrale dell’impianto di riscaldamento e raffrescamento

In vista di tali obiettivi, il relatore ha proseguito illustrando alcuni accorgimenti fondamentali per un corretto e strategico approccio alla progettazione integrata:

  • Collocare locali con destinazioni simili (aule, laboratori, studi, …) in zone definite, in pianta o in sezione, e assegnare a ciascuna di queste aree un cavedio verticale sufficientemente ampio a ospitare tutti gli impianti necessari, considerando anche un margine per futuri eventuali ampliamenti.
  • Ipotizzare la posizione di impianti meccanici, elettrici e idraulici e delle relative cantrali, cercando di evitare il più possibile percorsi troppo lunghi, che, oltre ad un aumento dei costi, possono portare a perdite di energia e di carico lungo il tragitto. Per quanto riguarda le centrali, per ragioni di funzionamento e di sicurezza, è buona prassi ipotizzarle collocate al piano seminterrato o – per edifici complessi – dedicare a queste un intero piano (per esempio l’ultimo o, in edifici alti, anche uno intermedio).
  • Operare, come nel corpo umano, con una certa calibrata ridondanza di apparati, sì da mantenere l’efficienza dell’edificio in caso di black-out o malfunzionamento di singole componenti o unità impiantistiche.
  • Valutare opportunamente l’impatto che la realizzazione di cavedi, controsoffitti e centrali può avere sull’aspetto architettonico dell’edificio e degli ambienti attraversati.
  • Dotare ogni montante orizzontale/verticale di un numero sufficiente di punti di ispezione per i programmati interventi di manutenzione e per garantire la possibilità di intervento in caso di necessità; possibilmente in posizioni che non interferiscano con il normale svolgimento delle attività ospitate dall’edificio.
  • Valorizzare l’impiego della Building Automation, quale sistema di controllo automatizzato, anche in remoto, del funzionamento della complessità impiantistica degli apparati dell’edificio.
  • Valutare le potenzialità del sistema BIM (Building Information Modeling), che consente di progettare in 3D i percorsi delle reti impiantistiche, ponendole direttamente in relazione con l’architettura e con le strutture dell’edificio ed evidenziando nell’immediato eventuali sovrapposizioni o interferenze tra i vari livelli. Con la possibilità, quindi, della correzione di eventuali errori progettuali e l’aggionamento immediato, in caso di revisione o variante del progetto, di tutta la serie di elaborati in automatico.
Sistema di trattamento dell’aria
Sistema di trattamento dell’aria

L’Ingegner Tenti ha poi giustamente sotolineato come, in un edificio dove le parti interagiscono in modo efficiente, logico e armonioso, è più semplice programmare interventi di manutenzione periodici, poco invasivi e costosi e, soprattutto, duraturi. Insieme alla manutenibilità, anche la flessibilità degli impianti è un aspetto degno di nota per qualsiasi tipo di organismo architettonico, ma soprattutto per quelli con una grande affluenza di persone (come università, ospedali, laboratori, …) e suscettibili di necessità di variazioni d’uso nel tempo anche consistenti. Passaggi impiantistici di sufficiente ampiezza, lineari, non eccessivamente lunghi e con punti di ispezione facilmente accessibili, non solo consentono una corretta e agevole manutenzione, come già ricordato, ma in tal senso garantiscono anche la possibilità di essere aggiornati e implementati con relativa facilità, considerata la velocità con cui le tecnologie si sviluppano al giorno d’oggi.

La Fabbrica delle Scienze: un esempio emblematico di accurata integrazione tra discipline “artistiche” (architettura e design) e discipline tecniche (ingegneria strutturale, impiantistica e ambientale)

La comunicazione ha proseguito focalizzando la sua attenzione su un caso studio, per mostrare – in concreto – l’applicazione del complesso processo di progettazione integrata illustrato nella prima parte della lezione. L’edificio illustrato quale esempio paradigmatico di questo approccio è la nuova sede del dipartimento scientifico (Chimica, Scienze Farmaceutiche e Scienze della Terra) dell’Università di Modena e Reggio Emilia, che ha visto coinvolti Ingegneri Riuniti a tutto tondo: in qualità  di Coordinatori della progettazione specialistica, per la progettazione strutturale, impiantistica e per il risparmio energetico, per le urbanizzazioni e l’arredo esterno, nonché per l’assistenza alla direzione lavori generale e direzione lavori delle opere specialistiche, contabilità di cantiere e controllo dei materiali. Ovviamente,  insieme a un team di specialisti che hanno seguito gli ulteriori vari aspetti della progettazione e dell’esecuzione dell’opera.

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Cappe/canne e laboratori

L’edificio è composto da quattro livelli fuori terra e si distingue per l’estrema versatilità dei suoi spazi: il corpo longitudinale ospita le connessioni orizzontali e verticali, oltre a sale lettura e ai principali spazi per le attività comuni. Le ali sono destinate ad accogliere i laboratori e gli studi di professori e ricercatori. Le principali funzioni didattiche sono collocate nei primi due livelli fuori terra, insieme a studi e uffici, aree comuni e laboratori didattici. Il secondo piano ospita aule per l’insegnamento e aule per la ricerca, mentre il terzo piano ospita i laboratori di ricerca.

L’attenzione al sistema tecnologico (stante la specifica funzione di polo di ricerca dell’edificio) ha rivestito sicuramente un ruolo centrale nel processo di progettazione, ha raccontato l’Ing. Tenti: è così che la complessa attrezzatura tecnologica dell’edificio è stata dissimulata in cavedi opportunamente predisposti, in sistemi di controsoffitti e in un grande piano tecnico posto all’ultimo livello sotto la copertura. Da una stretta collaborazione tra progettisti prima e tra questi e l’impresa esecutrice poi, si è raggiunta una sofisticata ingegnerizzazione del progetto costruttivo. Così sono nate tante soluzioni razionali e modulari per i principali elementi tecnologici, come i ballatoi di manutenzione, i sistemi di rivestimento e di facciata, gli infissi, le dorsali nei pavimenti e nei controsoffitti, … .

Tanto lavoro è stato fatto sugli impianti: la loro flessibilità è stata affidata, come accennato, all’introduzione di un piano tecnico in copertura, ai grandi cavedi verticali e al sistema dei controsoffitti. In questo modo si è riusciti a garantire la sicurezza, l’efficienza e la flessibilità del complesso, grazie alla possibilità di manutenzione e trasformazione degli impianti nel tempo, senza interferire con l’attività didattica e di ricerca (specifica esigenza avanzata dalla committenza).

antincendio
Sistema antincendio

La dotazione impiantistica

In generale, gli impianti dell’edificio sono stati progettati seguendo criteri di risparmio energetico, sicurezza e funzionalità.

L’edificio è dotato di un impianto fotovoltaico con potenza pari a 104 kWp, costituito da pannelli in silicio policristallino posti in copertura. Qui sono installati anche pannelli solari termici per la produzione di acqua calda sanitaria, che riescono da soli a garantire la copertura del 50% del fabbisogno richiesto.

 Impianto a pannelli fotovoltaici in copertura
Impianto a pannelli fotovoltaici in copertura

L’impianto di riscaldamento è alimentato da caldaie a condensazione di potenza complessiva pari a circa 1.100 kW. Nelle stagioni intermedie le caldaie sono affiancate da una pompa di calore che viene utilizzata finché la temperatura si mantiene sopra gli 8-9 °C.

Per l’impianto di raffrescamento sono presenti due gruppi frigoriferi e un accumulo di ghiaccio (ice-bank) con potenza complessiva pari a circa 1.000 kW. Tutti i circuiti dell’impianto di climatizzazione sono dotati di pompe con inverter in grado di modulare la portata in base al fabbisogno. All’interno dei locali sono presenti i terminali comandati da sensori di temperatura, che permettono di regolare la temperatura all’interno di un range predefinito.

Sono inoltre presenti delle unità di trattamento aria, che garantiscono il ricambio di aria all’interno degli ambienti; i motori sono dotati di inverter e sui canali sono presenti dei sensori della qualità dell’aria con funzione di regolatori della portata di aria necessaria.

All’interno de laboratori sono installate della cappe chimiche per gli esperimenti. Tali cappe sono del tipo a bassa portata; questo permette di lavorare in condizioni di sicurezza con ricambi aria ridotti e, pertanto, con un sensibile risparmio energetico.

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Quadri elettrici

L’edificio è inoltre dotato di tutti i più moderni sistemi di sicurezza: impianto di allarme antincendio, diffusione sonora, illuminazione di emergenza e impianto di rivelazione gas con sensori per infiammabili e ossigeno in tutti i laboratori, con la possibilità di interrompere il flusso dei gas in caso di allarme; oltre a un allarme antintrusione integrato da un impianto TVCC e da un sistema di controllo accessi.

E’ presente anche una cabina elettrica con due trasformatori da 1.000 kVA e un gruppo elettrogeno da 800 kVA, che garantisce il funzionamento delle utenze principali parimenti in caso di black-out della rete esterna di alimentazione.

L’edificio è dotato di un cablaggio strutturato con oltre 1.200 punti di rete collegati tramite fibra ottica al CED dell’Ateneo e integrati da un sistema di videocitofoni VOIP interfacciati alla rete dati. L’illuminazione è realizzata con lampade a basso consumo principalmente del tipo a led e fluorescenti che garantiscono inoltre un’elevata durata.

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Cavedio verticale di distribuzione impianti elettrici

Infine, l’edificio è dotato di un sistema di supervisione BMS (Building Management System) che verifica tutti i principali parametri elettrici e meccanici, consentendo il controllo integrale e in automatico dell’impianto di climatizzazione, la gestione delle centrali tecnologiche, delle unità di trattamento aria e dei terminali in ambiente, con possibilità di contabilizzare i consumi per zone. Per la parte elettrica è in funzione anche il controllo dell’illuminazione con sensori di presenza e di luminosità e il controllo di tutti gli impianti di sicurezza (antincendio, rivelazione gas, antintrusione, TVCC).

In conclusione, questo esempio evidenzia sicuramente come il coordinamento della progettazione specialistica abbia avuto l’importante onere di “tenere insieme” tante discipline diverse convergenti sul progetto, in modo coordinato ed integrato: questo ha fatto sì che, accanto ad un progetto architettonico molto accurato, si siano inseriti in modo discreto tutti quegli elementi – generalmente invasivi – che a esso sottendono, trovando una loro collocazione invisibile, o almeno gradevole, pur mantenendosi al contempo sempre funzionali e nel rispetto più assoluto dell’immagine architettonica.

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L’Ing. Giovanni Tenti (a destra) insieme al Prof. Claudio Sangiorgi nell’aula del Politecnico di Milano al termine della lezione

Lezione tenuta agli studenti della Scuola di Architettura del Politecnico di Milano (Laboratorio “Architectural Design Studio II” – corso “Technological Systems for Buildings”, Prof. Claudio Sangiorgi)

Mercoledì 25 gennaio 2017, aula S.1.1, Scuola di Architettura, Urbanistica, Ingegneria delle Costruzioni, Politecnico di Milano – Campus Leonardo

 

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