Comfort e impianti all’interno degli aeroporti: criteri e consigli per una corretta progettazione

Gli aeroporti sono annoverati da Marc Augé tra i nonluoghi (in contrapposizione ai luoghi antropologici): fanno quindi parte di quegli spazi che hanno la prerogativa di non essere identitari, relazionali e storici. Spazi in cui milioni di individualità si incrociano senza entrare in relazione, sospinti o dal desiderio frenetico di consumare o di accelerare le operazioni quotidiane o come porta di accesso a un cambiamento (reale o simbolico). Sono tuttavia spazi in cui le persone, seppur rapidamente, passano (o forse meglio dire, passavano) molte ore della propria vita, soprattutto se viaggiatori abituali, per piacere o per dovere. In quanto tali, sono luoghi in cui la percezione di benessere è fondamentale, soprattutto nella nuova accezione di “aeroporto”: non solo luogo di transito e di imbarco, ma anche “porta commerciale” posta all’ingresso di un Paese o di una città, vero e proprio biglietto da visita “all’ingresso” per i viaggiatori.

Per questo motivo, prettamente funzionale, gli impianti asserviti agli aeroporti sono un elemento “implicito” ma fondamentale, in grado in alcuni casi di rappresentare un elemento estetico distintivo, in grado di caratterizzare fortemente l’immagine di un sito. Tuttavia, anche gli aeroporti si devono scontrare con le logiche progettuali e gestionali del periodo post-pandemico: molte consuetudini non trovano più riscontro, in quanto troppo rischiose in caso di una nuova epidemia (se non addirittura pandemia).

La progettazione di un aeroporto

I concetti base per la progettazione di un terminal possono essere classificati in cinque tipologie caratterizzate da funzioni centralizzate o semi-centralizzate:

• a moli o stellare (centralizzata)
• lineare (semi-centralizzata o decentralizzata)
• a piazzale aperto (centralizzato)
• satellite (centralizzato)
• moduli compatti (central unit module terminal, semi-centralizzata o decentralizzata).

Ogni tipologia si adatta a specifiche situazioni e deve essere valutata con il volume totale annuo dei passeggeri. Ovviamente esistono poi le tipologie ibride derivate da quelle base per adattarle alle esigenze dei singoli aeroporti. Ogni soluzione tipologica deve comunque rispondere alla esigenza di flessibilità nel tempo per consentire sviluppi costruttivi e modifiche in tempi successivi in accordo con la variazione della domanda e l’evoluzione tecnologica degli aeromobili. Indipendentemente dalla scelta tipologica, si devono rispettare le esigenze di:

• facile accesso, lato terra, all’aerostazione;
• semplice localizzazione ed orientamento di quest’ultima rispetto al flusso di traffico su gomma in entrata ed in uscita dall’aeroporto;
• ridotte distanze dei percorsi pedonali dai parcheggi al terminal;
• minimi cambiamenti di livello per i passeggeri all’interno dell’aerostazione;
• eliminazione delle intersezioni tra i differenti flussi passeggeri (in partenza, arrivo, transito);
• ridotte distanze per il trasporto passeggeri dal terminal all’aeromobile;
• modularità costruttiva dell’aerostazione per consentire sia la realizzazione per stadi programmati che le future espansioni.

Le unità ambientali che compongono un terminal passeggeri sono in genere costituite da zone chiaramente delineate e rigorosamente separate in termini di flussi e sequenze di percorribilità basate sulla logica dei processi di trattamento dei passeggeri (imbarco e sbarco) che non devono mai avere interferenze.

Tali zone vengono delimitate all’interno dell’involucro dell’edificio mediante partizioni interne ed allestimenti impiantistici specifici in base alle funzioni da svolgere. Le unità ambientali o zone funzionali del terminal (UAT) sono ampiamente standardizzate per quanto riguarda la tipologia di funzioni e la sequenza che, appunto deve rispondere a logiche consolidate e strettamente correlate con le esigenze di trattamento dei flussi di passeggeri.

Le unità ambientali che appartengono alle diverse zone funzionali sono raggruppabili in due classi: le zone pubbliche, dove oltre ai passeggeri possono circolare anche gli accompagnatori e le zone sterili dove possono circolare solo i passeggeri che avendo effettuato il controllo dei biglietti (check-in), muniti di carta di imbarco sono stati sottoposti al controllo di sicurezza, e avendolo già superato, si accingono ad attendere la chiamata di imbarco. Indipendentemente dalla tipologia dell’unità ambientale, queste zone devono essere climatizzate, tenendo conto del tempo di permanenza degli utenti e della loro numerosità molto variabile durante la giornata.

I consumi energetici degli aeroporti

Uno studio sui consumi energetici degli aeroporti può essere rinvenuto all’interno della pubblicazione dell’ENAC (Ente Nazionale per l'Aviazione Civile), "L'efficienza energetica degli aeroporti".

I consumi energetici degli aeroporti presentano una significativa variabilità da struttura a struttura, come conseguenza delle numerose variabili in gioco, quali ad esempio: le dimensioni dell’aeroporto, il numero di utenti e di passeggeri, l’anno di costruzione, la localizzazione geografica, l’esposizione, le condizioni climatiche, il layout delle infrastrutture di volo, il numero di fabbricati, il numero e le tipologie di impianti esistenti, il tipo di gestione.
Lo studio ha individuato come indice di consumo specifico globale annuo 126.75 kWh/m³, con una forte variabilità all’interno del campione analizzato (valori compresi tra 30 e 290 kWh/m3). I terminal aeroportuali sono edifici peculiari, che in generale constano di grandi volumi chiusi a clima controllato, involucri con grandi superfici verticali, vetrate, significativi flussi di persone in transito, attività commerciali interne, movimentazione elettromeccanica di persone e merci, esigenze architettoniche speciali.

Criteri per la progettazione eco-sostenibile degli aeroporti: le linee guida ENAC

Tali peculiarità hanno spinto l’ENAC a definire degli specifici criteri di progettazione e gestione eco-sostenibile dei terminal aeroportuali italiani, sviluppando una precisa metodologia di riferimento e tracciando delle linee guida di riferimento per i progettisti e per i gestori dei terminal.
Grazie a questa metodologia è possibile determinare in modo univoco, completo e oggettivo il livello di eco-sostenibilità del terminal nelle diverse fasi della sua vita, e confrontare i livelli di eco-sostenibilità di diversi terminal, fornendo quindi un criterio oggettivo di classificazione/certificazione.

La proposta di ENAC prevede la definizione di un unico indicatore quantitativo del livello di eco-sostenibilità del terminal, adimensionale, il cui valore - in una scala da 1 a 100- è calcolato attraverso la costruzione di una “matrice di eco-sostenibilità” del terminal stesso.

La struttura della matrice consta di 9 categorie di parametri di eco-sostenibilità relativi alla fase di progettazione del terminal e 4 relativi alla fase di esercizio:

• PD1 - Architettura e comportamento dell’involucro edilizio. Trattamento dei ponti termici. Utilizzo di facciate ventilate, soluzioni per infissi e vetrate, tetti verdi, serre solari, sistemi innovativi;
• PD2 - Performance dei materiali da costruzione: life-cycle, impatto ambientale, tecniche costruttive;
• PD3 - Sistema edificio-impianto, ottimizzazione tramite modellazione dinamica tridimensionale;
• PD4 - Benessere termo-igrometrico e qualità dell’aria all’interno dell’aerostazione. Sistemi efficienti di climatizzazione. Modularità degli spazi climatizzati;
• PD5 - Illuminazione naturale e artificiale, comfort visivo, progetto illuminotecnico;
• PD6 - Produzione locale di energia elettrica e/o termica da fonti rinnovabili;
• PD7 - Cogenerazione o tri-generazione di energia elettrica e termica da fonti fossili;
• PD8 - Emissioni di sostanze inquinanti dagli impianti ubicati nel terminale aeroportuale;
• PD9 - Sistemi di monitoraggio dei consumi e Building Automation. Smart-Grid aeroportuale;
• M1 - Centri di consumo, Best-Practice, raccomandazioni;
• M2 - Programmi di informazione/formazione e responsabilizzazione del personale;
• M3 - Conduzione degli impianti di climatizzazione e illuminazione artificiale;
• M4 - Sistemi di monitoraggio dei consumi e automazione degli impianti a servizio del terminale.

Per una classificazione dei terminal aeroportuali italiani, si possono definire dei valori soglia dell’indicatore sintetico del livello di eco-sostenibilità. Ad esempio nella linea guida sono definite cinque classi in ordine crescente di punteggio conseguito attraverso la matrice di eco-sostenibilità, in cui a definire la classe è il valore più basso tra i seguenti tre: livello di eco-sostenibilità del progetto, livello di eco-sostenibilità della gestione, classe energetica dell’edificio secondo la metodologia di certificazione della normativa vigente. Ad esempio, nella tabella che segue il livello di eco-sostenibilità del terminal i cui indicatori ricadono nelle celle con bordo in rosso è pari ad 1; infatti, la classe energetica normativa è E-F, ma il punteggio di eco-sostenibilità è minore di 50 relativamente al progetto e minore di 60 relativamente alla gestione.

Per quanto riguarda la suddivisione dei consumi tra i vari usi finali, oltre il 50% del consumo globale annuo è da attribuirsi alla climatizzazione degli ambienti (con una diversa ripartizione tra raffrescamento e riscaldamento a seconda che si sia in Sud o in Nord Italia).  Una quota parte importante è assorbita dall’illuminazione degli spazi interni ed esterni (30%), mentre il restante è da suddividersi tra Forza Motrice e produzione di ACS.

Comfort e impianti all’interno degli aeroporti

Il Chartered Institution of Building Services Engineers (CIBSE) fornisce i valori ottimali di temperatura operativa da mantenere nei diversi ambienti, fissata una data attività metabolica degli utenti e in funzione della stagione

In generale, nel progettare/gestire un aeroporto si devono tenere conto criteri di comfort più estesi, quali:

• l’insonorizzazione;
• l’illuminazione naturale e artificiale;
• la trasparenza;
• l’eliminazione dell’abbagliamento e dell’asimmetria radiante, fenomeni entrambi causati da un eccessivo irraggiamento attraverso i vetri

In particolare, rispetto ad altri luoghi, gli aeroporti sono soggetti a forti rumori esterni provenienti dagli aerei. Devono quindi essere progettate adeguati sistemi per limitare l’ingresso del rumore all’interno dell’ambiente (fonoisolamento e schermature acustiche). Sono ambienti potenzialmente molto affollati, quindi con rumore generato da persone: molto importante è quindi anche il fonoassorbimento per consentire un'adeguata percezione degli avvisi ed evitare stordimento. Nelle sale di attesa si deve cercare di ottenere un tempo di riverberazione ottimale medio (frequenze del parlato 250 – 2000 Hz) intorno a 0,75 s.
Inoltre, è preferibile non aumentare il rumore dovuto agli impianti: preferire impianti radianti a impianti a tutt’aria, e lasciare la sola gestione della qualità dell’aria ad impianti ad aria primaria. Peraltro, grande attenzione deve essere dedicata ai sistemi di filtraggio dell’aria captata esternamente: le emissioni ambientali in corrispondenza degli aeroporti sono particolarmente alte a causa del traffico aereo.

La riduzione della movimentazione di aria all’interno degli aeroporti è particolarmente indicata soprattutto nell’epoca post-Covid: più si riesce a controllare il flusso d’aria, maggiore è la prevenzione che si riesce a fare per ridurre la diffusione del contagio, alla luce delle attuali evidenze scientifiche. Come già detto da più fonti, bisogna aumentare il più possibile la ventilazione, per garantire aria estremamente pulita e con una ridotta concentrazione di inquinanti, ma si deve al contempo valutare attentamente come si muove l’aria all’interno degli spazi, evitando pericolose “corto-circuitazioni”.

Per la compensazione dei carichi termici, risultano particolarmente indicati i sistemi radianti, in quanto presentano caratteristiche che vengono esaltate dalle peculiarità degli spazi aereoportuali.  Innanzitutto per incrementare il contributo dello scambio termico convettivo, è necessario integrare il sistema radiante con un sistema di movimentazione (o immissione) forzata dell’aria, la quale deve essere localizzata in prossimità della superficie radiante: si tratta dei sistemi ad aria primaria che abbiamo visto essere necessari per garantire la IAQ all’interno degli aeroporti.

L’applicazione negli aeroporti dei sistemi radianti gestiti con valvole a sei vie: le soluzioni di Giacomini

L'ingegnere Alberto Montibelli spiega perché i sistemi radianti a pavimento e a soffitto con valvole a sei vie rappresentano la soluzione migliore per garantire alti standard di comfort termoigrometrico e allo stesso tempo ridurre notevolmente i consumi energetici negli aeroporti.

>>> L'intervista

In questa configurazione, bisogna però evitare fenomeni di discomfort locale (quali forti correnti d’aria e grande differenza di temperatura tra caviglie e testa). Inoltre, i sistemi radianti, in particolare i pavimenti freddi, se utilizzati in ambienti con elevati carichi solari incidenti, possono aumentare sensibilmente la loro resa termica. Ad esempio, per classici soffitti radianti in raffreddamento senza radiazione solare incidente, la capacità frigorifera si aggira intorno ai 30 - 40 W/m² di superficie raffrescante (Olesen et al., 2000; De Carli and Olesen, 2002). Nel caso invece di radiazione solare incidente diretta sul pavimento, la capacità frigorifera può crescere fino a 130 - 140 W/m² (Zhao et al., 2014a). Ovviamente valori così alti si raggiungono per superfici vetrate molto grandi, quali quelle che si possono riscontrare proprio in stazioni e, appunto, aeroporti.  Di conseguenza, per procedere ad un corretto dimensionamento dell’impianto radiante ed eventualmente di ventilazione, è fondamentale tenere in considerazione la radiazione solare entrante in ambiente. Nel corso degli anni sono stati studiati diversi metodi per tenere correttamente in conto l’effetto della radiazione solare. Causone et al. (2010) propone una procedura semplificata per calcolare l'entità del carico solare diretto, che viene direttamente convertito in carico di raffreddamento dal pavimento radiante (senza prendere parte ai fenomeni di assorbimento termico dovuti alla massa termica della stanza). Quando l’apporto di calore per irraggiamento agisce sulla superficie radiante raffreddata, il suo effetto è diretto, ritardato solo dall'azione della massa termica del sistema radiante. Utilizzando un sistema di raffreddamento radiante, gli apporti termici per irraggiamento dovrebbero quindi essere divisi nella frazione che agisce sulla superficie raffreddata e direttamente rimossa da essa e la frazione assorbita e riemessa con un ritardo dall'azione della massa termica dell’ambiente (Corgnati et al. 2000 e 2002). La dimensione degli ambienti climatizzati, e il numero di circuiti serviti, è tale da rendere necessario un corretto bilanciamento idronico degli ambienti, che, qualora fatto attraverso un sistema iterativo di tipo manuale, può rivelarsi particolarmente oneroso ed inefficace.

Viaggiare nell’aeroporto del futuro

Pensare all’aeroporto del futuro in realtà è quasi difficile, in un periodo come questo in cui gli spostamenti sono stati limitati a causa della pandemia.  Tuttavia, ipotizzando un ritorno in breve tempo alla normalità dei viaggi (per piacere o per dovere), si possono ipotizzare movimenti di persone in luoghi sempre meno spersonalizzati e sempre più pensati non solo per muoversi, ma anche per fare acquisti, per presentare a chi arriva un Paese o una città, per sostare ed attendere in condizioni di comfort e benessere.  Sono luoghi quindi multifunzionali, sicuramente complessi, necessariamente sicuri e moderni.  E, ci si augura, sufficientemente efficienti dal punto di vista energetico.