Kilometro Rosso è uno dei più importanti distretti dell’innovazione europei, nel quale hanno sede oltre 50 aziende attive nei settori dell’energia e sostenibilità, dell’ICT, dei materiali avanzati, della meccanica e meccatronica, del design industriale e della prototipazione, delle scienze della vita, dei servizi e della formazione.
Situato alle porte di Bergamo, il parco scientifico-tecnologico è caratterizzato da suggestivo muro vermiglio che delimita l’insediamento a nord-ovest, verso l’autostrada A4. Dietro di esso si trovano numerosi edifici destinati ad attività produttive e terziarie, centri e laboratori di ricerca, che accolgono oltre 1.600 persone.
Pixel Building (edificio A2/3) è l’ultima costruzione realizzata, al duplice obiettivo di offrire spazi versatili e funzionali per aziende ed enti a vocazione scientifica e di rappresentare i principi che guidano l’intero insediamento: innovazione, efficienza, trasparenza ed eco-sostenibilità: si tratta infatti di uno dei primi per uffici in Italia con prestazioni nZEB.
L’aspetto forse più interessante dell’intero edificio è costituito dall’enorme serra solare rivolta verso sud-ovest – la direzione più efficace per massimizzare gli apporti solari invernali, ma anche la più critica durante le calde e assolate giornate estive – che svolge il ruolo di spazio connettivo a tutta altezza.
Il contributo offerto da questo ambiente buffer, quasi completamente vetrato, è notevole considerando il contenimento dei consumi energetici. Durante la prima fase della progettazione il team professionale composto dallo Studio De Ferrari Architetti e dalla società di ingegneria Prodim calcolò che la presenza della serra solare comportava un miglioramento della classe energetica – dalla B alla classe A, secondo la normativa CENED vigente ai tempi.
Per ovviare al surriscaldamento estivo – che sempre secondo le simulazioni energetiche poteva tradursi in temperature nell’ordine di quasi 35 °C all’interno della serra, con temperature superiori a 30 °C per oltre 150 ore diurne/anno – sono stati previsti una serie di sistemi passivi e attivi che, alla prova dei fatti, consentono il funzionamento della serra solare – e perciò dell’edificio – all’interno del normale range di comfort durante l’intero arco dell’anno.
EDIFICIO E INVOLUCRO TRASPARENTE
Completato nel 2017, Pixel Building è impostato da un’autorimessa sotterranea che funge da basamento al volume parallelepipedo (dimensioni in pianta: circa 90 m per 24 m; orientamento asse principale 40° nord-ovest; fattore di forma S/V = 0,234), che si eleva per 4 piani fuori terra (superficie utile circa 8.000 m2; volume netto globale circa 33.000 m3).
Gli ambienti interni sono destinati a uffici e laboratori leggeri, con spazi di lavoro articolati in aree di diversa taglia aggregabili in modo flessibile. Sono presenti anche una zona ristoro e relax di oltre 1.000 mq, locali comuni e aree attrezzate per momenti di incontro e relazione. La copertura è interamente occupata dalle centrali tecnologiche, protette da una tettoia fotovoltaica da circa 90 kWp.
Realizzata con un sistema a cellule (struttura in alluminio a taglio termico e vetrocamere ad ampia specchiatura), la facciata nord-est delimita gli ambienti di lavoro restituendo elevate prestazioni termoisolanti (Uw = 1,5 W/m2K; g = 49%). I frangisole verticali in profili metallici, la cui forma si ispira alle chiome dei pioppi che scandiscono i viali interni al parco tecnologico, sono disposti perpendicolarmente rispetto al piano di facciata.
Anche la facciata esposta a sud-ovest – quella della serra solare – è trasparente. In questo caso si tratta di vetrate singole a basse prestazioni termiche sostenute da vincoli puntuali, che racchiudono un enorme volume buffer (non riscaldato né climatizzato) nel quale si sviluppano, su più livelli, gli spazi connettivi orizzontali e verticali (ballatoi, scale, elevatori). L’isolamento termico degli ambienti di lavoro è appannaggio della parete che separa la serra dagli uffici.
La scelta del fattore g delle vetrate (47%) è stata indirizzata sia dalla necessità di moderare gli apporti solari, sia dalla volontà di rispondere al requisito architettonico dell’elevata trasparenza. Sulle vetrate sono infatti presenti serigrafie che riprendono la sagoma delle chiome degli alberi, posti a pochi metri di distanza dalla facciata.
La loro funzione è temporanea: quando gli alberi saranno cresciuti, in estate proietteranno la propria ombra sulla facciata della serra, fungendo così da schermo vegetale; in inverno, in assenza del fogliame, permetteranno il passaggio dei raggi solari e perciò il riscaldamento gratuito dello spazio buffer.
SERRA SOLARE: COME FUNZIONA
La principale sfida progettuale di Pixel Building è consistita nella progettazione dei sistemi atti a moderare la temperatura interna della serra durante il periodo estivo. Al riguardo l’ing. Giorgio Bo (Prodim), che ha curato la progettazione e direzione lavori impiantistica dell’edificio, afferma: «L’edificio si distingue per l’elevata eco-sostenibilità ed è equipaggiato con impianti evoluti, che valorizzano il comfort e la salubrità degli ambienti.
Dal punto di vista energetico, la serra solare è uno spazio completamente indipendente rispetto a quelli di lavoro, posti all’interno del volume termoisolato, ed è ininfluente ai fini della climatizzazione. Il suo compito principale consiste nella moderazione delle dispersioni termiche attraverso la parete confinante con gli spazi climatizzati ed è decisamente significativo: su base annua il risparmio per il riscaldamento è del 32%, mentre per il raffrescamento è pari al 10%».
Come funziona la serra solare?
«In modo molto semplice. Ipotizziamo il caso del funzionamento invernale, perciò con una temperatura degli uffici pari a 20 °C e una temperatura dell’aria esterna, ad esempio, di 0°C. Se l’involucro termoisolato fosse a diretto contatto con l’atmosfera, i pacchetti di facciata opachi e trasparenti sarebbero chiamati a ritardare il flusso di calore fra interno ed esterno, con un differenziale termico di 20 °C.
Se, invece, si frapponesse fra le pareti e l’atmosfera uno spazio a temperatura intermedia, ad esempio 10 °C, il differenziale termico risulterebbe dimezzato, con conseguente risparmio energetico derivante dalla riduzione delle dispersioni. Poiché la serra è riscaldata direttamente dal Sole, il risparmio è ottenuto in modo sostenibile e gratuito.
L’esempio funziona anche nei periodi estivi più caldi, quando all’interno la temperatura massima dell’aria è compresa fra 20 °C e 26 °C mentre l’aria esterna si trova a temperature superiori a 30 °C. Nel caso di Pixel Building, l’efficacia delle soluzioni messe in campo per limitare il surriscaldamento della serra è tale che, in estate, la temperatura dell’aria nello spazio buffer non supera mai 28 °C».
SOLUZIONI PASSIVE E ATTIVE
In pratica, la serra solare contribuisce indirettamente al contenimento dei consumi, senza apporti termici diretti…
«È così. In sede di progettazione, abbiamo valutato la possibilità di recuperare l’energia termica contenuta nell’aria della serra durante il periodo invernale, ma i consumi per ventilatori e pompe sarebbero risultati superiori al risparmio ottenibile. Di conseguenza è stato deciso che la serra avrebbe svolto la sola funzione di volume di mediazione climatica, coerente anche con la sua destinazione d’uso quale spazio connettivo.
Con il supporto di modellazioni e simulazioni energetiche in regime dinamico, abbiamo studiato sia le soluzioni più efficienti e minimpattanti dal punto di vista energetico, per mantenere le condizioni microclimatiche della serra all’interno di un range di comfort accettabile senza ricorrere al condizionamento, sia la logica più corretta di regolazione del sistema edificio/impianti, prevedendo l’attivazione in sequenza di sistemi passivi e attivi».
In inverno, l’involucro trasparente della serra cattura i raggi solari riscaldando il volume d’aria al suo interno. Per le stagioni di transizione sono state individuate soluzioni di tipo passivo. La movimentazione automatica delle tende tecniche interne integra l’ombreggiamento delle vetrate da parte della vegetazione e delle serigrafie, riducendo la quantità di luce in ingresso ed evitando che pavimentazioni e pareti interne accumulino calore durante il giorno.
Quando necessario entra in funzione la ventilazione naturale, mediante l’apertura automatica contemporanea delle lamelle vetrate orizzontali (altezza 70 cm), poste lungo la facciata della serra in corrispondenza dei ballatoi dei piani terra e primo, e dei cupolotti motorizzati tipo smoke-out, installati sulla copertura, che attivano l’effetto camino facendo penetrare dal basso aria più fresca.
Quando la temperatura interna alla serra supera il limite massimo delle condizioni di comfort termico consentite, prevalentemente in estate, in prima istanza si attivano contemporaneamente la ventilazione meccanica e l’impianto di brumizzazione. Quest’ultima opera a supporto dei flussi convettivi naturali, mediante l’accensione di 3 ventilatori installati sotto i cupolotti che facilitano l’espulsione dell’aria calda.
Parallelamente si attiva l’impianto di brumizzazione che, grazie alla nebulizzazione e all’evaporazione delle molecole d’acqua, riduce la temperatura reale e percepita dell’aria. Questo impianto è formato da 4 circuiti idronici ad anello, uno per ciascun piano, alimentati con acqua a temperatura ambiente, preaddolcita e disinfettata e dotati di ugelli situati sopra i ballatoi, regolati per garantire omogeneità e uniformità nella distribuzione dell’acqua nebulizzata.
Come ultima ratio, è prevista l’immissione nella serra solare dell’aria estratta dagli spazi di lavoro, a non più di 26 °C, attraverso appositi bypass installati sulle canalizzazioni di ripresa dell’impianto di ventilazione degli uffici. Anche in questo caso l’aria immessa nel volume buffer non è sottoposta ad alcun trattamento termofrigorifero. La moderazione climatica estiva della serra avviene perciò a fronte di consumi energetici assolutamente marginali.
L’insieme delle soluzioni attive e passive per il raffrescamento della serra è comandato dal sistema di supervisione, controllo e gestione dell’edificio (BMS), che determina quando è più opportuno attivale anche durante la notte, per sfruttare la temperatura dell’aria inferiore rispetto a quella del giorno.
Il caso di Pixel Building dimostra che, anche alle latitudini dell’Italia settentrionale, la realizzazione di una serra solare può costituire un interessante vantaggio in termini non solo architettonici ma anche energetici, nel regime invernale e anche in quello estivo, al servizio di edifici di media dimensione.
La principale criticità di questa soluzione consiste nel controllo delle condizioni termiche che si creano all’interno dello spazio buffer, attraverso l’impiego di soluzioni costruttive e impiantistiche indipendenti rispetto ai sistemi preposti alla climatizzazione degli ambienti e caratterizzate da minimi consumi energetici.
Le soluzioni adottate per Pixel Building – passive e attive – sono caratterizzate da una notevole semplicità concettuale e utilizzano risorse e tecnologie già disponibili e a impatto ambientale praticamente nullo, ispirate ai principi dell’architettura bioclimatica. L’integrazione delle competenze in fase di progettazione e il ricorso a strumenti digitali per la modellazione e la simulazione del comportamento dello spazio di transizione rappresentano il presupposto per il corretto dimensionamento di tutti i componenti interessati dal processo edilizio.
Scheda lavori
Committente: Kilometro Rosso
Direttore tecnico: ing. Amedeo Locatelli
Direttore sviluppo immobiliare: ing. Giuseppe Ferrari
Progetto architettonico: Studio De Ferrari Architetti – arch. Vittorio Jacomussi
Progetto impianti termomeccanici ed elettrici: Prodim – ing. Matteo Bo – p.i. Aldo Parisi – ing. Giorgio Bo
Progetto strutturale: Studio Alot Engineering – ing. Marco Tobaldini
Coordinamento sicurezza: ing. Lorenzo Rolle
Imprese esecutrici: Impresa Percassi (mandante); Termigas (mandataria)
Installazione facciate continue: Bodino; Sermeca
Progetto architettonico: Doone Silver Kerr Architects; Flanagan Lawrence Architects
