Una nuova facciata multifunzionale per uffici

Nasce dalla collaborazione di un team di lavoro formato da ricercatori di Eurac Research e l’azienda bolzanina Stahlbau Pichler l’innovativo prototipo di facciata per il condizionamento degli uffici.

La tecnologia implementata consiste di una macchina che integra ventilazione, riscaldamento e raffrescamento ed è decentralizzata. Questa soluzione porta a una riduzione dei consumi legati al condizionamento fino al 40 per cento e a una migliore gestione del comfort interno. Dopo la prima fase di test e simulazioni si passa ora all’industrializzazione del prototipo.

La ricerca applicata nel settore delle facciate multifunzionali

L’analisi dello stato dell’arte ha permesso di dimostrare come le soluzioni impiantistiche comunemente adottate siano caratterizzate da limitazioni non solo da un punto di vista energetico ma anche da quello della loro integrazione architettonica e funzionale. Da qui nasce la necessità di sviluppare nuove soluzioni per il mercato dell’edilizia.

All’interno del progetto SunRise, una collaborazione di ricerca e sviluppo tra Stalhbau Pichler e l’Istituto per le Energie Rinnovabili di Eurac Research, sono state studiate nuove soluzioni prefabbricate di facciata. Il progetto è stato co-finanziato dal Bando innovazione 2012 (Legge 14 Ricerca e Innovazione) della Provincia Autonoma di Bolzano.
Le soluzioni sviluppate, destinate ad edifici del settore terziario (sia nel caso di nuove costruzioni che per il rinnovo del parco edilizio esistente), hanno la caratteristica di essere multifunzionali: alle funzionalità di un elemento di facciata tradizionale ne vengono affiancate di nuove grazie alle quali è possibile regolare e migliorare le condizioni di comfort e di qualità dell’aria interne.

Il concetto sviluppato consiste nello sviluppo di una macchina di ventilazione compatta (larghezza 125 cm, altezza 95 cm, spessore 31 cm) integrabile all’interno di un modulo di facciata a cellule prefabbricato, che permette il rinnovo igienico con recupero di calore, il riscaldamento e il raffrescamento attivo dell’aria interna di un ambiente. L’unità sostituisce di fatto sia parte dell’impianto di ventilazione centralizzato con la sua rete aeraulica, sia il terminale per garantire riscaldamento e raffrescamento (es. fancoil) all’interno dell’ufficio stesso. Nell’immagine in apertura si vede il prototipo di facciata multifunzionale con integrato al suo interno una macchina di ventilazione decentralizzata.

I vantaggi rispetto ad un sistema centralizzato sono diversi: consumi elettrici inferiori, minore ingombro degli spazi tecnici, migliore compartimentazione degli spazi con un controllo più efficace sulla diffusione di odori, inquinanti, fuoco e fumo. Tra gli svantaggi della ventilazione decentralizzata va ricordato il costo di investimento iniziale a causa del maggior numero di componenti da installare, il quale può essere ammortizzato sviluppando soluzioni prefabbricate, modulari e standardizzate.

La metodologia di lavoro

Le attività di ricerca e sviluppo hanno abbracciato diverse fasi che si sono distribuite nell’arco di 5 anni. Lo studio dello stato dell’arte ha permesso di individuare nuovi driver di sviluppo tecnologico sulla base delle limitazioni delle attuali soluzioni costruttive e impiantistiche.

La fase di ideazione del concetto è seguita da valutazioni tecnico-energetiche preliminari affrontate mediante l’utilizzo di un software per la simulazione termoenergetica (TRNSYS). Il suo impiego ha permesso di quantificare i fabbisogni e le potenze di picco di riscaldamento, raffrescamento e ventilazione per una zona termica di riferimento a destinazione d’uso uffici. I risultati ottenuti sono serviti per il dimensionamento dei componenti della macchina di ventilazione e quindi per la creazione di un modello numerico.

Si è passati poi alla realizzazione di un primo prototipo della macchina di ventilazione e all’integrazione in facciata della stessa. Il mock-up di facciata costruito ha permesso da un lato di maturare esperienza pratica durante le fasi di realizzazione e dall’altro di poter testare sperimentalmente le prestazioni dello stesso all’interno della camera climatica dell’Istituto per le Energie Rinnovabili di Eurac Research (Img qui sotto).

Un’analisi economica dettagliata è stata condotta su un edificio esistente quantificando non solamente i risparmi sui costi di gestione rispetto ad una soluzione centralizzata tradizionale, ma anche valutando tutti i possibili risparmi sui costi di costruzione e di impianto e sull’aumento di valore dell’immobile.

I risultati ottenuti

I risultati ottenuti dimostrano che la soluzione sviluppata può portare alla riduzione dei consumi annuali legati al condizionamento di un ufficio dal 26% al 40%. Questi risultati si riferiscono ad un ufficio di dimensioni standard (27 m² di superficie abitali) che ospita un numero massimo di 3 persone, in cui la temperatura interna è compresa tra 21°C e 25°C su tutto l’anno e con un livello di concentrazione di CO₂ massima pari a 600 ppm superiore alla concentrazione esterna. Inoltre, l’analisi economica ha dimostrato come è possibile raggiungere un risparmio dei costi di costruzione e di impianto: prendendo come riferimento un edificio di 15 piani e di circa 7000 metri quadri di superficie abitabile si può risparmiare il 45% dei costi dell’impianto ovvero il 6% dei costi totali dell’edificio.

Visti i risultati incoraggianti, i prossimi passi riguarderanno l’industrializzazione del prototipo sviluppato al fine di arrivare in tempi brevi ad un prodotto da immettere sul mercato.

Dai risultati ottenuti è emerso che decentralizzare significa, oltre che permettere risparmi sui costi di gestione energetici, anche e soprattutto razionalizzare il numero di componenti impiantistici, spostandoli dalla centrale termica alla facciata dell’edificio.

Autore: Matteo D’Antoni , matteo.dantoni@eurac.edu

 

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