Gli impianti HVAC nei centri congressi: criteri e consigli per la progettazione e la gestione

I Centri Congressi fanno subito venire in mente uno degli spauracchi del periodo post Covid: l’assembramento, ovvero la presenza di persone che condividono uno spazio, muovendosi o restando in quiete, a poca distanza gli uni dagli altri. Questi luoghi sono solo temporaneamente “inutilizzati”: il Covid ci ha insegnato ad essere attenti e “distanti”, ma si dovrebbe trattare di una situazione temporanea, che presto (ci si augura) lascerà spazio ad una ritrovata normalità. Tuttavia, la soluzione di tenere chiusi tutti i luoghi in cui vi sia presenza o permanenza di un numero importante di persone non può essere l’unica proposta. Si tratta di capire come questi luoghi possano essere utilizzati, garantendo il massimo comfort, un’elevata efficienza energetica e una grande sicurezza per gli utenti.

Progettare i Centri Congressi: i requisiti

Vista la natura aggregativa, i Centri Congressi devono essere pensati per accogliere un numero consistente di persone, garantendo una acustica ottimale, una eccellente qualità dell’aria e, in periodo post Covid, la capacità di ridurre il rischio di contagio.

Requisiti igienico-sanitari

Le caratteristiche igienico – prestazionali essenziali perché una costruzione sia considerata abitabile, riguardano la condizione delle strutture e delle finiture degli ambienti in rapporto alla loro destinazione e il volume minimo d’aria disponibile per l’individuo (dm 05/07/75).

Nello specifico, i locali adibiti a pubblico spettacolo, devono possedere tutti i requisiti previsti per civili abitazioni, ad eccezione di quelli di areoilluminazione diretta:

• gli ambienti devono essere di adeguata cubatura in relazione al numero di posti, e devono essere, inoltre, ben ventilati; se occorre, anche con mezzi meccanici e con impianti di condizionamento dell’aria. La cubatura dello spazio destinato ai presenti non deve essere, in ogni caso, inferiore a 4 mc per ogni potenziale utente;
• è ammessa la sostituzione dell’areazione naturale diretta con l’impiego di idonei impianti tecnici. Gli impianti di ventilazione devono assicurare un ricambio d’aria per una portata non inferiore a 20 mc per persona/ora;
• l’altezza media dei locali non deve essere minore di 2,70 m;
• gli edifici devono essere progettati e realizzati in modo che l’illuminazione dei locali sia adeguata agli impieghi visivi richiesti. I locali destinati ad attività che richiedono particolari condizioni di illuminazione e i locali per spettacoli, possono usufruire di illuminazione artificiale, senza l’ausilio dell’illuminazione diurna;
• nei servizi igienici ciechi l’aspirazione forzata deve assicurare un coefficiente di ricambio minimo di 6 volumi/ora se in espulsione continua, oppure di 12 volumi/ora se in aspirazione forzata intermittente a comando automatico; in tal caso, esso deve essere adeguatamente temporizzato per assicurare almeno 3 ricambi per ogni utilizzazione dell’ambiente. Ogni locale, destinato a pubblico spettacolo, deve essere provvisto di almeno 2 servizi igienici divisi per sesso fino a 200 possibili utilizzatori contemporanei nel locale, con l’aggiunta di un ulteriore servizio igienico per ogni incremento di 100 possibili utenti.

Acustica

Il progetto acustico degli edifici per conferenze ha tre fondamentali obiettivi: isolare l’edificio dai rumori provenienti dall’esterno, limitare l’inquinamento acustico generato dall’auditorium verso l’esterno e garantire la comprensione e l’intelligibilità durante le attività svolte all’interno dell’edificio. 

I metodi di calcolo delle prestazioni in opera dei diversi componenti edilizi ed esempi applicativi sono riportati rispettivamente nelle norme UNI EN ISO 12354-1:2017 Parti 1 e 2 “Acustica in edilizia - Valutazioni delle prestazioni acustiche di edifici a partire dalle prestazioni dei prodotti” e UNI/TR 11175:2005 “Acustica in edilizia - Guida alle norme serie UNI EN 12354 per la previsione delle prestazioni acustiche degli edifici - Applicazione alla tipologia costruttiva nazionale”.

Tra gli obiettivi principali da raggiungere, si richiede che ogni ascoltatore percepisca, indipendentemente dalla posizione occupata, una emissione sonora di caratteristiche il più possibile prossime a quelle della sorgente che l’ha prodotta. La DIN 18041 è la norma che si occupa principalmente dei requisiti acustici per ambienti per la didattica di aule scolastiche, universitarie, auditori. In essa sono definiti i requisiti acustici e le direttive di progettazione degli edifici atti ad assicurare una corretta udibilità e qualità acustica architettonica.

La norma distingue tra:

• rumore disturbante proveniente dall’edificio (rumore da traffico generato all’esterno, rumore da ambienti contigui);
• rumore funzionale nell’edificio (impianti termo-sanitari, proiettori etc.).

Per raggiungere un tempo di riverberazione sonora idonea al parlato, raccomanda per l’uso della parola un indice di volume (volume ambiente / persona) di 3 – 6 mc / persona.

Un’ulteriore fonte di rumore che deve essere opportunamente gestita è quella legata all’utilizzo degli impianti tecnologici. Elemento fondamentale è la corretta distribuzione degli spazi, in modo da separare ambienti particolarmente sensibili da ambienti destinati alle centrali impiantistiche o al transito delle colonne di distribuzione verticale. La distribuzione interna dei diversi ambienti deve anche minimizzare sia la lunghezza delle linee di distribuzione che il numero di transiti ed intersezioni impiantistiche. Gli ambienti tecnici dovranno essere opportunamente isolati (ed eventualmente rivestiti di materiali fonoassorbenti) in funzione dell’emissione sonora delle macchine che ospiteranno. L’emissione sonora della macchina influenza anche la dimensione del locale tecnico ospitante, in quanto un locale troppo piccolo ha effetti negativi sulla propagazione del rumore. A seconda del tipo di impianto bisogna sviluppare le opportune strategie progettuali finalizzate alla riduzione della rumorosità immessa da macchine e reti di distribuzione. La norma UNI 8199:2016 “Acustica in edilizia - Collaudo acustico di impianti a servizio di unità immobiliari - Linee guida contrattuali e modalità di misurazione all'interno degli ambienti serviti” contiene indicazioni per il collaudo degli impianti dotati di terminali all’interno dello stesso ambiente disturbato.

Non bisogna poi dimenticare che lo stesso Centro Congressi è fonte di rumore e disturbo per l’ambiente esterno e gli edifici limitrofi: la norma UNI EN 12354-4:2017 contiene le indicazioni per calcolare la propagazione del rumore prodotto internamente ad un edificio verso l’ambiente esterno.

Tra le diverse tipologie di impianto, quelli di climatizzazione ad aria possono determinare i livelli di pressione sonora più elevati negli ambienti serviti. Problema che non si ha nel caso di impianti radianti e, per gli impianti di ventilazione, nel caso di impiego di displacement ventilation (ventilazione a dislocamento).

IAQ

La qualità dell’aria interna ad un Centro Congressi è un requisito fondamentale, per garantire il benessere delle persone che si trovano all’interno. La concentrazione di inquinanti all’interno di un ambiente chiuso è direttamente collegata alla presenza di persone e all’eventuale sovraffollamento. I gruppi più a rischio per esposizioni ad inquinamento indoor sono: bambini, anziani e persone con patologie croniche. Dagli studi condotti dall’OMS risulta che i bambini sono più a rischio degli adulti perché hanno una respirazione più rapida (cosa che facilita l’assorbimento delle sostanze inquinanti) e vivono più vicini al terreno (dove alcune sostanze inquinanti sono presenti in maggiori concentrazioni); tutto ciò avviene quando il loro organismo (sistema nervoso compreso) non è ancora completamente sviluppato.

Come ridurre la trasmissione degli agenti patogeni nell'aria

I sistemi di ventilazione, filtrazione e distribuzione dell'aria e le relative tecniche di disinfezione hanno un grande potenziale sia per la riduzione della trasmissione di agenti patogeni nell'aria, sia per limitare la concentrazione di inquinanti all’interno degli ambienti confinati. Un’efficace “diluizione” dell’aria, un’adeguata filtrazione della stessa e il controllo della temperatura e dell’umidità interna, sono tutti fattori che contribuiscono alla riduzione degli agenti patogeni dispersi in ambiente.

Sono possibili 2 differenti approcci per la ventilazione di un Centro Congressi:

• Approccio prestazionale, in cui tramite un monitoraggio continuo dell’aria interna si attiva l’impianto per mantenere al di sotto dei valori limite la concentrazione degli inquinanti. Tale approccio è raffinato e tecnologico, in quanto richiede la presenza di sensori e la definizione di valori soglia per tutti i possibili inquinanti o, perlomeno, per quelli maggiormente rappresentativi. È l’approccio che maggiormente consente efficienza energetica e riduzione degli sprechi;

• Approccio prescrittivo, in cui viene fornito un tasso di ventilazione di riferimento da mantenersi indipendentemente dall’occupazione degli ambienti e dalla concentrazione di inquinanti all’interno. Non potendo più impiegare sistemi di ricircolo (a causa dei rischi connessi al contagio), si deve optare per l’impiego di recuperatori di calore sull’aria di espulsione, garantendo in tal modo efficienza energetica all’impianto.

Centri Congressi e Covid

Per limitare il rischio contagio all’interno di ambienti chiusi, molto frequentati, e serviti da impianti HVAC sono state pubblicate varie indicazioni e consigli pratici, da parte di Enti e Associazioni di settore (ISS, AICARR, ASHRAE, ecc.). Vale la pena ricordare ad esempio:

1. Favorire il più possibile la ventilazione naturale degli ambienti;
2. Per gli impianti di ventilazione, mantenere attivi l’ingresso e l’estrazione dell’aria h24, 7 giorni su 7 e aumentare la portata di aria esterna;
3. Per gli impianti di ventilazione, valutare attentamente ed eventualmente modificare il flusso dell’aria all’interno degli ambienti, al fine di prevenire il verificarsi un’amplificazione del contagio;
4. Eliminare totalmente la funzione di ricircolo dell’aria per evitare l’eventuale trasporto di agenti patogeni; 
5. Mantenere il set point dell’umidità relativa al di sopra del 40% al fine di evitare secchezza nelle mucose, naturale barriera ai virus;
6. Per gli impianti di riscaldamento/raffrescamento (es. pompe di calore, fancoil, o termoconvettori), pulire settimanalmente in base alle indicazioni fornite dal produttore, ad impianto fermo, i filtri dell’aria di ricircolo;
7. Pulire le prese e le griglie di ventilazione con panni puliti in microfibra inumiditi con acqua e sapone, oppure con alcool etilico al 75% asciugando successivamente;
8. Garantire un buon ricambio dell’aria anche negli ambienti/spazi dove sono presenti i distributori automatici di bevande calde, acqua e alimenti; 
9. Nel caso di locali senza finestre (es. archivi, spogliatoi, bagni, ecc.), ma dotati di ventilatori/estrattori questi devono essere mantenuti sempre in funzione per ridurre le concentrazioni di patogeni nell’aria.

I sistemi di ventilazione, filtrazione e distribuzione dell'aria e le relative tecniche di disinfezione hanno un grande potenziale sia per la riduzione della trasmissione di agenti patogeni nell'aria, sia per limitare la concentrazione di inquinanti all’interno degli ambienti confinati. Un’efficace “diluizione” dell’aria, un’adeguata filtrazione della stessa e il controllo della temperatura e dell’umidità interna, sono tutti fattori che contribuiscono alla riduzione degli agenti patogeni dispersi in ambiente.
Nel caso di edifici serviti da un sistema HVAC, con l’impiego di una filtrazione efficiente si riduce il carico delle particelle infettive. I filtri, se opportunamente selezionati e distribuiti, contribuiscono al controllo della sorgente del flusso d’aria, oltre a ridurre le concentrazioni di aerosol infettivi. A tal proposito ci viene in aiuto la UNI EN ISO 16890-1:2017 che stabilisce un sistema di classificazione dell'efficienza dei filtri per ventilazione basato sul particolato (PM). La norma, entrata in vigore nel 2018, fornisce 4 classi legate alle prestazioni del filtro nei confronti di tre diverse frazioni di particolato. Le principali differenze rispetto al passato riguardano soprattutto i test da condurre sul filtro, con prove che interessano polveri più fini (PM1) e quindi maggiormente pericolose per la salute umana, e consentono di ottenere un prodotto certificato per il miglioramento della qualità dell’aria che respiriamo all’interno degli ambienti. 

Gli impianti nei Centri Congressi

Impianti HVAC

Gli impianti di un Centro Congressi devono garantire il comfort interno con particolare attenzione agli aspetti legati a temperatura, umidità relativa e qualità dell’aria. Il tutto, nel rispetto dei requisiti igienici, acustici e di sicurezza di cui si è in precedenza parlato.

Diversamente dagli uffici, i Centri Congressi subiscono elevate fluttuazioni di presenza durante la giornata. Anche per questo motivo, una corretta regolazione passa attraverso una gestione ottimizzata e automatizzata degli spazi, in grado di ridurre il funzionamento degli impianti (e quindi i consumi) in assenza o con un numero particolarmente ridotto di persone.

Normalmente, i Centri Congressi sono pensati per essere climatizzati ricorrendo a impianti a tutt’aria con eventuale ricircolo: tale soluzione è ormai da impiegare sempre meno in ottica post pandemica. Inoltre, gli impianti a tutt’aria risultano particolarmente rischiosi dal punto di vista acustico, in quanto tanto le bocchette di immissione quanto le canalizzazioni di distribuzione sono potenziali fonti di rumore. Per ridurre il rischio di disturbo, deve essere valutata la ventilazione a dislocamento (o displacement ventilation): operando con portate e velocità ridotte, è in grado di fornire la richiesta IAQ senza fastidiosi rumori di fondo. Non è però in grado di coprire integralmente i carichi termici, che devono essere “affidati” ad un impianto idronico.

Vista le caratteristiche architettoniche e funzionali di un Centro Congressi, e la flessibilità d’uso che deve essere in grado di garantire, i sistemi radianti a soffitto o a pavimento risultano la soluzione che meglio è in grado di soddisfare i requisiti previsti, minimizzando gli sprechi energetici. Chiaramente, vista l’alta densità di persone (almeno potenziale) sarà necessario abbinare un sistema di ventilazione, capace di garantire una buona qualità dell’aria e controllare al contempo l’umidità relativa. Inevitabile pensare a una VMC dotata di sistemi di filtrazione accuratamente scelti. La filtrazione dell’aria svolge un ruolo essenziale nel controllo e nel mantenimento di livelli di contaminazione accettabili nell’aria che viene immessa nei locali. Grazie all’utilizzo di sistemi filtranti ad elevata efficienza si assicura il corretto ricambio dell’aria e l'espulsione degli inquinanti garantendo un’ottima protezione contro le polveri sottili e una migliore qualità dell’aria interna.

Per il corretto funzionamento dei filtri vengono prese in considerazione:

• la frazione arrestata del particolato inquinante (efficienza);
• le perdite di carico del flusso d’aria durante l’attraversamento dello stesso; 
• l’intervallo di tempo tra una manutenzione (sostituzione o pulizia dei filtri) e l’altra. 

Nel mercato possiamo trovare 3 tipi di filtri: 

• filtri meccanici: materassini di materiale fibroso caratterizzati da una bassa perdita di carico che aumenta in modo rilevante con l’intasamento; 
• filtri elettrostatici: Il campo elettrico ionizza l’aria e la superficie del particolato contenuto in essa. Le particelle aderiscono ad una piastra carica di segno opposto in un campo elettrostatico; 
• filtri chimici: per eliminare particolari gas o vapori, ad esempio i filtri a carbone attivo. Questi filtri sono caratterizzati da processi di adsorbimento.

La scelta delle diverse tipologie di filtro è oggi regolata da più normative (UNI EN 10339, UNI ISO 16890, UNI EN 1822), le quali permettono di definire con precisione le caratteristiche del filtro in relazione alla propria classe di efficienza, ossia la misura della capacità di rimuovere le particelle trasportate dalla corrente d’aria che attraversa il filtro stesso, e al tipo di impiego specifico.

Gli impianti di climatizzazione nei centri congressi: comfort e libertà architettonica con i sistemi radianti

Progettare un impianto di climatizzazione per edifici congressuali significa tenere in considerazione diversi aspetti, oltre al comfort termico e quello acustico, occorre tenere conto anche della modularità e dell’interconnessione tra le diverse aree.
 Ecco perché la tecnologia radiante è la soluzione impiantistica ideale per questo tipo di ambienti:

>>> L'intervista

Il bilanciamento idronico

In ambienti come i Centri Congressi, in cui la richiesta di riscaldamento è variabile (le sale conferenze non sono sempre occupate e sempre con lo stesso numero di persone) è fondamentale un corretto bilanciamento e regolazione dell’impianto per evitare sprechi. L’utilizzo di valvole di bilanciamento è importante per garantire il comfort e il risparmio energetico di tutti gli ambienti, evitando che si verifichino problemi di sovradimensionamento dell’impianto e di temperature troppo differenziate nei diversi ambienti. Possibili conseguenze di una regolazione della portata errata

• Impossibilità di raggiungere le temperature di progetto: i terminali che ricevono un flusso di portata troppo basso potrebbero non riuscire a raggiungere le temperature di riscaldamento o raffrescamento. Questo significa che le aree servite potrebbero non raggiungere le temperature di progetto nei momenti in cui vi è un picco nella richiesta;
• Spreco di energia: un impianto con un bilanciamento errato scalderà o raffredderà gli ambienti in modo discontinuo, nelle aree in cui il flusso di portata sarà troppo basso. Questo potrebbe portare ad un sovraccarico del generatore, che dovrà lavorare per periodi più lunghi per assicurare le temperature desiderate in tutti gli ambienti;
• Rumore, usura e blocchi della macchina: gli impianti non bilanciati correttamente presenteranno delle zone con un eccesso di portata e altre con una portata non sufficiente. Una portata troppo elevata comporta un eccesso di velocità nelle tubazioni e quindi un aumento della rumorosità dell’impianto e ad un’usura accelerata dei suoi componenti. Una velocità di portata ridotta può inoltre aumentare il deposito di fanghi e la formazione di bolle d’aria;
• Controllo instabile: le valvole di controllo della portata potrebbero non essere in grado di modulare correttamente e potrebbero quindi funzionare in modo inappropriato. In un circuito con una portata eccessiva, la valvola di controllo dovrà essere quasi completamente chiusa, per riportare la portata ai livelli previsti nel progetto, agendo con una logica ON/OFF e perdendo quindi la capacità di regolazione;
• Difficoltà di ottimizzazione delle performance dell’impianto: se l’impianto non è correttamente bilanciato sarà molto difficile regolare le performance del generatore per ottimizzare i suoi rendimenti e garantire quindi un vero risparmio energetico.

Il corretto bilanciamento di un impianto idronico consente il trasferimento del calore con flusso di portata ridotto. Stante la sempre maggior richiesta contemporanea di fluidi caldi e fluidi freddi, un bilanciamento fatto con sistemi a 4 o 6 vie risulta oltremodo efficace. Da considerare inoltre l’impiego di valvole per il bilanciamento dinamico: basate su meccanismi in grado di garantire la portata richiesta anche in presenza di un incremento della pressione del fluido, risultano molto utili in presenza di sistemi a portata variabile.
Infatti, a differenza degli impianti a portata costante, funzionanti sempre con la portata di progetto, gli impianti a portata variabile operano mantenendo in circolazione solo ed esclusivamente la quantità di fluido che serve a cedere/assorbire il calore richiesto. Questi impianti richiedono sistemi valvole di bilanciamento automatiche per far si che il sistema di riadatti a ogni variazione di carico dello stesso. Le valvole di controllo indipendenti dalla pressione (PICV) sono una combinazione di tre valvole:

• Valvola di controllo della pressione differenziale (DPCV);
• Valvola di regolazione;
• Valvola di controllo a due vie.

Le valvole PICV sono progettate per il bilanciamento automatico degli impianti di riscaldamento e condizionamento, indipendentemente dalle fluttuazioni di pressione che possono verificarsi in esercizio a causa delle variazioni di carico presenti nell’impianto. Grazie alla loro particolare struttura queste valvole consentono di svolgere le seguenti funzioni:

• REGOLAZIONE: selezione della portata desiderata all’interno del range di funzionamento. La valvola è normalmente chiusa per effetto di una molla. L’avvitamento del cappuccio o la presenza dell’attuatore elettrico vince l’effetto antagonista della molla e apre la valvola. L’acqua in ingresso attraversa quindi un passaggio calibrato, la cui geometria può essere variata in funzione della posizione angolare assunta dal selettore di portata, che dipende dalla portata richiesta dal progetto, nello specifico ramo di impianto sul quale la valvola è installata;
• CONTROLLO: mantenimento della portata selezionata indipendentemente dalle fluttuazioni di pressione. Sulla cartuccia di controllo della pressione differenziale (DPC) agiscono due differenti pressioni. La prima è quella trasmessa tramite un condotto che mette in comunicazione l’ingresso della valvola con la parte inferiore della cartuccia; la seconda viene letta all’uscita dal dispositivo di selezione della portata “pa”. Al fine di mantenere costante la differenza tra le suddette pressioni, l’otturatore della cartuccia DPC si muove parzializzando la luce di uscita dell’acqua per avere esattamente la portata inizialmente selezionata, indipendentemente dalle fluttuazioni di pressione che si possono verificare nell’impianto;
• MODULAZIONE: variazione continua della portata “full authority” finalizzata al controllo della temperatura (con presenza di attuatore lineare). Modulando in continuo la portata, si ottiene il controllo della temperatura. La valvola PICV mantiene invariata la corsa dell’otturatore indipendentemente dalla posizione del selettore di portata. Questa caratteristica consente di modulare sempre in condizioni ottimali, evitando funzionamenti on/off in corrispondenza delle piccole aperture.

Particolarmente utili anche per impianti estesi e complessi, le valvole PICV consentono una riduzione dei tempi dedicati alla taratura dei circuiti in fase finale di commissioning, garantendo un risultato migliore con molte meno ore/uomo.

In sintesi: progettare un Centro Congressi

Un Centro Congressi, data la sua natura socialmente aggregativa, rappresenta un centro gravitazionale capace d’influenzare una politica urbana, instaurando un legame tra sé, la città e il contesto fisico che lo circonda. Alcuni contribuiscono a creare un luogo o si disperdono in periferia, altri si integrano all’architettura del paesaggio o divengono elementi di rottura di un isolato urbano.

In generale, deve avere caratteristiche ben precise: silenzioso, confortevole, sicuro, flessibile, funzionale. A tal scopo, la tecnologia offre molteplici soluzioni, sia per la climatizzazione (e i sistemi radianti sono in tal caso “la” soluzione per eccellenza), sia per la ventilazione e la filtrazione dell’aria. Vista la complessità del sistema, il bilanciamento delle reti idroniche diventa fondamentale per la corretta realizzazione e gestione degli impianti HVAC.

Un Centro Congressi deve inoltre anche essere vissuto, occupato, utilizzato: per questo, ci si augura che la Medicina possa darci buone notizie.