Architettura degli impianti by fischeritalia

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Architettura degli impianti Vittorio Bearzi - Consulente termotecnico e Ing. Roberta Gobbo - fischer Italia Ora è proprio l'Architettura a sentire il fiato sul collo. I ritmi di sviluppo della tecnica e della tecnologia hanno preso una rincorsa davvero affannosa, stato di sofferenza per il progettista di ogni costruzione che vede scorrere il progresso in tempi sempre più brevi. E diviene per lui interminabile la durata dell’edificazione, impedito com’è nei fatti, dall'introdurre le innovazioni che si vanno via via presentando al suo studio e alla sua fantasia. L’architettura-bellezza viene da un passato recente nel quale ha spaziato in libertà scegliendo forme e avvalendosi dell’ardire d’incastellature strutturali di cemento e d’acciaio e delle grandi pareti vetrate con una disinvoltura, specialmente nei confronti del problema energetico, passata oltre le premonizioni e le avvisaglie che da qualche decennio marcano i limiti dello sviluppo. All’insegna della casa-palazzo, piuttosto che casa-servizio, l’involucro è rimasto rigido rispetto alle utilità erogate, come si fosse ai tempi dell’impiantistica zero. Ben scarsa l’attenzione concessa ai vettori energetici, ai flussi che percorrono in ogni direzione le aree abitate per consegnare comfort, comunicazione e servizi. Progettato l’involucro, si è chiesto alla variegata creatività degli impiantisti di piazzare centrali, reti distributive e terminali. Gli impianti che si affollano attorno ad un edificio, si contano a decine, né sorprende la richiesta di attivarne di nuovi anche a lavori ultimati. Poi, al momento di rinnovare, è finalmente chiaro che un impianto, qualsiasi sia, andava trattato come entità indipendente dalla rigidità del corpo edilizio servito, separabile, smontabile, sostituibile, libero di crescere o scomparire.

Dignità degli impianti L’eterogeneo insieme impiantistico è costantemente cresciuto in quest’ultimo secolo fino a raggiungere gran rilevanza se confrontato con la componente muraria: ne fa testo il rapporto fra il costo della parte funzionale, impianti, elevatori e serramenti, e il costo complessivo. Nonostante ciò è

Plant Architecture Vittorio Bearzi - Consultant thermotecnic and Eng. Roberta Gobbo - fischer Italia

Architettura degli impianti

Now is the architecture to feel the breath on the neck. The pace of development of technique and technology have really taken a troubled flight a suffering state for the designer of each building in which scroll progress in the shortest time ever. The length of building becomes for him interminable, as it is in fact prevented, because of introducing innovations that will be gradually presented to his studio and his imagination. The architecture of beauty comes to us from a recent past in which architects freely chose forms and casually erected bold structures of cement and steel with big walls of glass, without considering the problem of conserving energy, venturing beyond the premonitions and warnings that have been setting the limits on development for a number of decades now. A sort of palace-home, rather than a utility-home, the built shell has remained rigid with respect to the utilities provided, as if technical installations had yet to be invented. Very little attention has been paid to energy vectors, to the flows that travel through inhabited areas in all directions delivering comfort, communication and services. Having designed the shell of the building, the architects left it to the creativity of the plant engineers to find a place to install systems, distribution networks and terminals. Buildings are now surrounded by dozens of technical installations, and no-one is surprised if the client asks that more be added even after construction has been completed. But when a building is renovated, it finally becomes clear that technical installations of all kinds ought to have been treated as separate entities from the rigid body of the building they serve, separable, removable, replaceable, free to grow larger or even to disappear.

The dignity of the technical installation The heterogeneous set of technical installations in a building has grown in size steadily over the past century, and is now very large in proportion to the walls themselves, as demonstrated by the portion of the total cost of a building now represented by the cost of the functional parts: technical plants,

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ben poco attuata la progettazione mediata, quel lavoro di squadra che vedrebbe architetto, strutturista e impiantista fattivamente a confronto fin dal primo abbozzo, soppiantando l’inveterata procedura di completare l’involucro al grezzo per poi invitare l’impiantista a piazzare le proprie opere, costretto da vincoli spaziali sfavorevoli alla qualità. L’unità progettuale risolve coinvolgendo tutte le componenti del disegno per produrre le tre essenze della qualità, mancando le quali niuno edificio meriterà esser lodato ... e queste sono l’utile o commodità, la perpetuità e la bellezza, come si legge ne “Il primo libro dell’architettura” di Andrea Palladio. Trascorso mezzo millennio eccoci a dover trasferire questi concetti all’odierna macchina per abitare, eppure sono proprio gli impianti ad aver conquistato una parte decisiva del valore intrinseco dell’opera d’insieme, non soltanto per il costo, quanto per il comfort, il piacere dell’abitare in senso lato. Saranno altrimenti gli utenti a patire gli effetti delle manchevolezze progettuali e l’edificio rimarrà privo della facoltà di ospitare innovazioni, destinato com’è, nelle sue componenti strutturali e di involucro, a sopravvivere per decine o centinaia d’anni, a differenza degli impianti, caratterizzati da una vita utile senz’altro più breve. Ne deriva, che gli impianti devono essere costruiti per essere smontati e rimpiazzati.

Il progetto mediato Una terna di professionisti, avvierà il dialogo concordando scelte fondamentali come quelle relative al rapporto tra opera architettonica e ambiente, all’utilizzo dell’energia del sole e dell’irradiazione notturna, alla sicurezza complessiva dell’edificio e degli impianti, al corretto impiego dell’energia

MODULO: PER ES. UNITÀ IMMOBILIARE E ABITATIVA

Svincolare le opere impiantistiche da quelle edilizie significa portare all'esterno della planimetria strutturale i montanti, le colonne di scarico, gli alveoli tecnici, i camini. Ciò garantisce un livello più progredito di accessibilità e tutela. Le colonne e le diramazioni possono essere sezionate, controllate, manutenute e sostituite senza toccare gli ambienti abitati

elevators, window and door frames. Despite this there is very little mediated planning, a form of teamwork in which the architect, the structural engineer and the plant engineer collaborate right from the start instead of following the traditional procedure of completing the building’s outer shell in unfinished form and then asking the plant engineer to do his work, limited by spatial constraints which compromise quality. Unified planning gets all the people involved in design together to produce the three essences of quality, without which no edifice is worthy of praise: utility or commodity; durability; and beauty, as we may read in Andrea Palladio’s “First book of architecture”. Five hundred years later we find ourselves needing to apply these concepts to today’s machine for living. Yet it is precisely the technical installations that have conquered a decisive part of the intrinsic value of the work as a whole for themselves, not only in terms of cost but in terms of comfort and the joys of living in the broadest sense of the term. If this is not done, it is the building’s users who will suffer from the effects of this lack of planning, and the building will be incapable of hosting innovations, with structural components and outer cladding destined to survive for decades or even centuries, while the technical installations Untying the engineering works than building ones will doubtless have a shorter lifespan. It follows that, at least on a symbolic level, plants should be built means carry out from to be removed and replaced.

structural layout the uprights, the columns of discharge, the technic of rooms chimneys that ensures a more advanced level of accessibility and protectous. The columns and branches can be cut, controlled, maintained and replaced without touching the flats

The mediated project Three professionals, whether they be individuals or professional groups, will begin the dialogue by agreeing on some basic choices such as those regarding the relationship between the work of architecture and the environment, use of solar energy and nocturnal irradiation, the overall security

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e al contenimento dell’impatto ambientale, per passare infine al gioco dei volumi e alla predisposizione razionale degli spazi e dei percorsi impiantistici. Tre le esigenze: funzionale, strutturale ed estetica. Il progetto evolverà e si svilupperà, per il ruolo che più da vicino compete all’impiantista, separando concettualmente le parti essenziali che caratterizzano ciascuna tipologia di impianto: centrali di produzione di ciascun servizio, sottostazioni e allacciamenti alle fonti o alle reti primarie, distribuzione interna, terminali erogatori.

I terminali La prima parte da affrontare, che prevale sulle altre per il rapporto diretto con l’Uomo, riguarda i terminali, il corpo illuminante o il diffusore d’aria trattata o il rubinetto di erogazione o l’idrante antincendio. Si valutano i parametri di collocazione nell’ambiente e di erogazione del servizio, l’efficienza, la funzionalità nel tempo, la possibilità di manutenzione, l’impatto sull’ambiente e l’estetica. Per esempio, se è all’esame l’incendio si progetterà in maniera interdisciplinare la prevenzione prima ancora di considerare la protezione. Se viene trattato il servizio di climatizzazione ambientale, verrà determinata la temperatura delle zone servite, portata e velocità dell’aria, condizioni igrometriche dell’apporto d’aria nuova, rumorosità, intermittenza funzionale, rispetto dei problemi strutturali, accessibilità e via dicendo. Ogni terminale deve garantire tutte le condizioni fissate, rispettando l’insieme dei fenomeni in grado di far vivere bene o meno bene: è questo infatti il compendio della mission impiantistica. Il dimensionamento e le caratteristiche tecniche non vanno assoggettati ad alcun vincolo preconcetto e non si piazzerà un oggetto in base alla disponibilità di spazio, bensì all’impatto sull’intorno.

Centrali e sottostazioni La seconda parte nella dotazione impiantistica riguarda spazi e vani per alloggiamento delle superfici captanti solari, delle centrali e delle sottostazioni, ove l’energia o il vettore forniti dalle reti urbane o dal sole si trasformano nei servizi scelti. Le fonti e le forme di energia cambiano rapidamente, anzi se ne aggiunge una ogni dieci anni (legna, carbone, olio denso, gasolio, gas, risorse naturali...). Altrettanto avviene per il raffreddamento primario: acqua di pozzo, prelievo diretto dall’acquedotto, torri di raffreddamento, dissipatori. Nel frattempo l’edificio resta rigido nelle sue configurazioni esterne, nonostante le metamorfosi delle sue viscere: preziosa la possibilità di sostituire ogni sistema. Sono necessari vani tecnici accessibili e di giusta ampiezza, collegabili alla logica generale interna

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of the building and plants, proper use of energy and limitation of environmental impact, to go on finally to the play of volumes and the rational organisation of space and technical installations. Three requirements: functionals, strutctural and aesthetic. The project will evolve and develop, in terms of the aspects most closely involving the plant engineer, by conceptually separating the key parts characterising each type of plant: the centres of production of each service, substations and connections to sources or primary grids, internal distribution, delivery terminals.

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Terminals

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Centrale termica sul terrazzo o a piano interrato, con un confronto fra i problemi

Central heat plant on the roof or basement, with a comparison between the problems

The first issue to be addressed, which prevails over the others because of its direct relationship with human beings, involves the terminals: light sources, climate-controlled air outlets, water faucets, fire hydrants. Considerations to be addressed include location in the building and the manner of delivery of the service, its efficiency, its functionality over time, the feasibility of performing maintenance, environmental impact and aesthetics. For example, if we are considering fire safety systems, we will first plan fire prevention in an interdisciplinary manner before even considering fire-fighting. If on the other hand we are discussing climate control systems, we will determine the temperature of the areas served, the rate of flow and speed of the air, the hygrometric conditions of the new air let into the building, noise levels and intermittency of functioning in relation to structural issues, accessibility, etc. Each terminal must meet all the conditions established, complying with a set of pheno-mena that affect people’s quality of life: this is the compendium of the plant engineer’s mission. Scaling and technical features must not be subjected to any predetermined constraints, and objects shall not be positioned on the basis of the availability of space but rather on the basis of their impact on their surroundings.

Plants and substation The second aspect to be considered in plant engineering is spaces and locations to house the surfaces for capturing solar energy and the plants and substations where energy or the energy carrier supplied by urban grids or by the sun is transformed into the services required. Forms and sources of energy are rapidly changing, with a new one being added every decade (wood, coal, dense oil, diesel oil, natural gas, natural resources...). The same is true of primary cooling: well water, water taken directly from the aqueduct, cooling towers, dissipators. In the meantime, the building retains its rigid external configuration despite the metamorphoses underway inside it: valuable the option of replacing any system. Premises for technical plants must be accessible and large enough, with connections to the general

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ed esterna, in grado di soddisfare la sequenza operativa che va dalla progettazione alla costruzione, alla gestione dei sistemi. Si potrà approfittare, sempre più, delle coperture a terrazza, alloggiandovi parti impiantistiche che hanno origine o destinazione esterna, con libero accesso a manutentori o verificatori. Nel progetto edilizio, fin dall’abbozzo, devono comparire quei vani tecnici adeguati cui si riferisce anche la legge 10/1991, risolvendo specifiche necessità nell’alloggiamento di apparecchiature come unità di trattamento dell’aria, misuratori di consumi, gruppi frigoriferi, pompe di calore, caldaie. Se si sceglie l'installazione sul tetto si ottimizzano le condizioni di accessibilità, si ridimensiona il problema camino e si riduce il rischio di incendio della centrale termica, che lascia esenti le trombe scala e le vie di fuga in genere. Un’esplosione in centrale termica, sulla copertura, provoca danni trascurabili all’edificio diversamente da quanto avverrebbe al piano interrato dove un tale evento potrebbe coinvolgere le strutture portanti.

Le reti di collegamento La terza parte riguarda le reti. Dalle centrali si raggiungono i terminali di servizio ed ecco la necessità di cavedii o alveoli tecnici verticali, minimizzando ogni diramazione. Nei palazzi più prestigiosi – e qui si possono citare esempi a centinaia e per essi il Palazzo dell’ONU a New York – le molte reti distributive di condizionamento d’aria, antincendio, riscaldamento e altre sono in vista; in questo il progetto mediato si libera da imposizioni categoriche e non insiste nel nascondere gli impianti: talvolta ne fa addirittura un elemento esteticamente pregevole, a tutto vantaggio delle cure da praticare nel prosieguo agli edifici anziani e malati, con la necessità di smontare condotte vetuste e ricostruirle, o almeno ripulirle, senza dover intaccare o abbattere parti strutturali.

Le centrali sulle coperture comportano minori rischi per gli utenti. In caso di scoppi, incendi ed esalazioni di gas naturale le vie di fuga restano libere e non compromesse dagli eventi. Ben diverso l'effetto quando l'evento si sviluppa in prossimità delle fondamenta e alla base delle scale.

The plants on the roof involve less risk for users. In case of outbreaks, fires and natural gas fumes the escape routes remain free and not compromised by events. The effect is very different when the event grows near the foundation and base of the stairs L’accessibilità delle coperture è oggi molto più agevole rispetto a quella degli scantinati

internal and external layout, capable of meeting the needs of the sequence of operations including everything from design to construction and system operation. Increasing use is being made of terrace roofs to house parts of plants which originate or end up outside, permitting easy access for maintenance or inspection. The construction plan must include these technical premises right The accessibility of coverage from the start, as stated in law 10/1991, resolving the specific issues involved in housing equipment is now much easier than such as air treatment units, meters, cooling units, heat pumps, boilers. that of basements Rooftop installation optimises accessibility, rescales the problem of the stack and reduces the risk of fire in the heating plant, which will not affect stairways or fire escapes. An explosion in a rooftop heating plant would cause only negligible damage to the building, while such an event in a basement installation could affect the building’s weight-bearing structures.

Connections The third consideration is the grids. From the plants these travel to the utility terminals, requiring cable ducts and vertical technical openings, minimising branching-off. In the most prestigious buildings – hundreds of examples come to mind, such as the ONU building in New York – the many distribution grids for air conditioning, fire-fighting, heating, etc. are left in view; thus mediated design is freed from categorical impositions and no longer insists on hiding technical installations: sometimes it even makes them into an aesthetically pleasing feature, which also makes it easy to work on old or sick buildings, dismantling old pipes and rebuilding or cleaning them without having to take apart or knock down any of the building's structural parts.

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In edifici appena finiti è frequente rinvenire confusioni impiantistiche nello sfociare degli scarichi all’esterno per raggiungere i punti di consegna alle reti urbane o nel posizionare le prese d’aria esterna o le espulsioni. Tubazioni che penetrano nell’involucro da ogni lato e passano nella planimetria secondo percorsi improvvisati, salendo ai piani in posizioni costrette, per esempio attorno al rigido blocco tridimensionale dei vani scala. Proseguendo l’esemplificazione delle centrali sulla copertura si immaginano reti collettrici in sommità, colonne discendenti per alimentazione dei servizi ai piani, il tutto all’esterno del contorno edilizio. Le soluzioni, nel caso di distribuzioni che discendono dall’alto sono provatamente più efficaci. Nella sezione verticale si possono ipotizzare salite impiantistiche con intercettazioni alla base, manovrabili dal personale di controllo anche in caso di emergenza, senza necessità di interruzione della privacy o della totalità dei servizi. Ció potrà esser fatto per qualunque tipologia di impianto mantenendo tutte le tubazioni all’esterno fino a dove possibile, senza intralcio per le parti interne e specialmente per i vani scala o gli ascensori. A questo punto si potrebbe sperimentare e applicare qualche soluzione ricavata dalla logica dei block delle metropoli nordamericane, separati da viali longitudinali e traverse di servizio finalizzate a soddisfare anche esigenze di funzionalità e sicurezza. Il tessuto urbano può essere rivisto con l’ottica dei servizi da fornire: è ancora la maglia stradale a svolgere la molteplice funzione di sede di scorrimento dei mezzi su ruote, di contenitore delle reti di trasporto dei vettori energetici e di raccolta dei rifiuti, convogliati in rete o itineranti su gomma.

Confusione e percorsi incongruenti delle reti in entrata dovuta a errate scelte iniziali o alla loro mancanza

In buildings that have just been finished there is often some confusion as to where the outlets of technical installations reach the outside and connect with delivery points of urban networks, or where to position outdoor intakes and outlets. Pipes penetrate the building’s cladding on all sides and travel through its layout via improvised routes, forced to follow inconvenient paths upstairs, such as around the rigid three-dimensional block of the stairwell. Continuing with our example of rooftop technical installations, we might imagine manifolds at the top with descending columns providing services to various floors in the building, all outside the main body of the building. Distribution from the top down has been demonstrated to be more effective. In the building’s vertical section, we might propose rising plants intercepted at the base, operable by the control staff in case of emergency without interruption of privacy or of all services. This could be done with any kind of installation, keeping all the pipes on the outside wherever possible, without getting in the way inside the building, especially in stairwells and elevator shafts. At this point we might experiment with application of solutions derived from the block system used in North American cities, where blocks are separated by longitudinal avenues and have alleyways cutting across them to satisfy the requirements of convenience and safety. We might redesign the fabric of our cities keeping in mind the services to be supplied: it is still the road grid that performs a multitude of functions as a container not only for traffic but for grids conveying energy carriers and for collection of wastes, conveyed either through a grid or by truck.

Confusion and inconsistent routes entering into networks due to erroneous initial choices or their lack

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ROOF TOP BOX

RETRO EDIFICIO

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Il lato di servizio di ciascun edificio si interfaccia con la strada di servizio consentendo razionali allacciamenti e interventi

The service side of each building interfaces with the service road allowing rational connection and interventions

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Ricomposizione dell’insieme impianto-edificio L’edificio è un contenitore che riunisce volumi abitati e funzionali, ciascuno concepito come cella autonoma. Dal punto di vista impiantistico ogni cella, attestata all’esterno per ricevere energia luminosa diretta e per fruire dei servizi forniti dagli impianti, contiene i propri terminali. Contiene altresì il collegamento alla rete distributiva e tutta l’impiantistica specifica dei terminali, ma non contiene alcuna altra parte che riguardi altri volumi o moduli edilizi o, tanto meno, l’impiantistica generale. Sopra il piano di copertura trovano posto box prefabbricati, assimilabili a container, attrezzati a centrali termiche, centraline di trattamento dell’aria, sottostazioni termiche o idricosanitarie, apparati elettrici ed elettronici centralizzati, terminali di esalazione ed espulsione fumi e vapori. Ognuno di questi box è finalizzato ad un servizio specifico e autonomo, con facoltà di essere sostituito o periodicamente inviato a revisioni manutentive o rigenerative del parco impiantistico. All’esterno corrono le reti di allacciamento ai box, orizzontali e in vista sopra la copertura e poi verticali a ridosso dell’involucro edilizio, inseriti in prefabbricati attrezzati per portare i fluidi dalle reti urbane ai box di servizio e da questi ai terminali di utilizzo finale. Il concetto di standard è ancora un'astrazione nell'ambito della progettazione urbanistica generale o di quella più ristretta riguardante il singolo edificio, ma non si può non insistervi quando si passa alla definizione dei dettagli. I mezzi a disposizione sono davvero soddisfacenti e in grado di risolvere i molteplici problemi che accompagnano l'inserimento di ogni impianto nel suo edificio. Non sarà certamente la tecnologia a frenare il progresso qui proposto: i mezzi tecnici esistono.

FACCIATA

In un reticolo viario regolare, realizzabile nei nuovi quartieri, le strade possono venire alternate l’una per il traffico normale e la seguente parallela per il traffico di servizio e le reti impiantistiche urbane

In a regular grid road, built in new neighborhoods, the roads can be alternate: one for the normal traffic and the following parallel to the traffic service and urban engineering networks

FACCIATA

PASSAGGI DI SERVIZIO

TRAVERSA RISERVATA AL TRAFFICO DI MEZZI COMMERCIALI E DI SERVIZIO PASSAGGI DI SERVIZIO

PASSAGGI DI SERVIZIO

FACCIATA

TRAVERSA APERTA AL TRAFFICO

FACCIATA

Putting the plants and the building back together The building is a container combining inhabited and functional volumes, each designed as a separate cell. From the point of view of plant engineering, each cell, abutting the outside to receive light energy directly and use all the services provided by the technical installations, contains its own terminals. It also contains a link to the distribution network and all the specific installations required by the terminals, but it does not contain any other part pertaining to other volumes or modules in the building or to the installations in general. Above the roof are prefabricated boxes, like containers, used to house heating units, air treatment units, thermal or hot water substations, centralised electrical and electronic equipment, and terminals for exhaling and expelling fumes and vapours. Each of these boxes is designed to perform a specific separate service, and can be replaced or periodically sent off for maintenance or regeneration of the building’s technical installations. On the outside are networks for connection with boxes, installed horizontally and in view above the roof, as well as vertically behind the building’s outer shell, inserted in prefabricates equipped to carry fluids from the city grids to the service boxes and from there to the final terminals where they are used. The concept of standard is still an abstraction in the general urban design or specifically on the single building, but no one can not ignore it referring to details. The available resources are really good and can solve many problems that accompany the placement of every plant in building. It won’t be technology that stops the progress described here: we have the technology to do it!

VIALE PRINCIPALE

PASSAGGI DI SERVIZIO