Nell’edificio D la produzione di calore e freddo avviene tramite un processo termodinamico multistadio. L’elemento fondamentale di tale concept energetico sono le sonde geotermiche che rendono utilizzabile il calore solare immagazzinato nel suolo come fonte di energia rinnovabile.
Gli edifici ubicati in Guisanplatz sono collegati ai sistemi energetici della prima fase dei lavori di costruzione del centro amministrativo, dove il calore e il freddo per il condizionamento degli ambienti vengono generati grazie a una combinazione di recupero del calore residuo, sonde geotermiche, pali energetici e un sistema di free cooling (informazioni).
Questo concept è stato adottato anche per l’edificio D. La sua particolarità consiste nel fatto che gli impianti sfruttano le variazioni stagionali di temperatura del suolo non solo per la produzione di calore, ma anche per il raffrescamento. In combinazione con l’impianto fotovoltaico installato sul tetto, è così possibile risparmiare quasi un quarto dell’energia elettrica altrimenti prelevata dalla rete. I progettisti si sono serviti di quattro fattori per il loro processo di trattamento multifase dell’energia ambientale.
Accanto all’edificio D sono state installate dodici sonde geotermiche. Si tratta di un sistema di tubi sottili a forma di U che scende verticalmente fino a 300 metri di profondità e nel quale circola acqua trattata. A differenza della geotermia profonda, nella quale il calore viene ricavato dalla crosta terrestre o dall’acqua a diversi chilometri di profondità, in Guisanplatz il suolo funge da accumulatore di calore solare. L’energia geotermica è disponibile tutto l’anno come risorsa locale a bilancio nullo di CO2 ed è in grado di soddisfare il fabbisogno termico a lungo termine a prescindere dalle condizioni meteo.
Nel sottosuolo vige una semplice legge della fisica: il calore fluisce dal caldo verso il freddo. Il liquido che circola nelle sonde geotermiche estrae il calore dal terreno e lo convoglia verso l’alto, dove arriva con una temperatura di base compresa tra 10 (fine della stagione di riscaldamento) e 18 °C (inizio della stagione di riscaldamento).
Il calore geotermico viene convertito in energia termica per mezzo di due potenti pompe di calore e distribuito all’interno dell’edificio come calore per il riscaldamento tramite uno scambiatore di calore. Negli ambienti sono installate delle piastre radianti a soffitto che possono essere utilizzati sia per il riscaldamento che per il raffrescamento, creando un clima interno piacevole (vai all’impiantistica dell’edificio).
Roman Portmann, capo progetto generale e coordinatore responsabile dell’impiantistica dell’edificio, ha estrapolato i dati relativi al consumo di energia. Uno dei motivi della positività del bilancio è che il fabbisogno di energia necessario per questo sistema può essere coperto quasi interamente dall’energia geotermica.
Fabbisogno di energia per il normale esercizio
Fonti energetiche per il normale esercizio
Durante i mesi estivi, il suolo si riscalda in profondità grazie all'irraggiamento solare, raggiungendo una temperatura geotermica di circa 18 °C. Per ottenere una temperatura ambiente confortevole, è sufficiente aumentare questo valore di soli 17 gradi, portando la temperatura di mandata a 35 °C. Con questo livello, l’edificio può essere riscaldato fino a una piacevole temperatura di 21 °C anche nelle giornate più fredde.
Nei mesi invernali, invece, il suolo si raffredda progressivamente, stabilizzandosi tra i 9 e i 10 °C. «In primavera il sistema, quindi, inverte il ciclo frigorifero», spiega Portmann. «Da quel momento in poi utilizziamo l’acqua più fresca proveniente dalle sonde geotermiche fino alla metà di luglio circa per stabilizzare la temperatura ambiente intorno ai 24 °C». Questo processo — noto come free cooling — sfrutta la temperatura relativamente bassa del sottosuolo per raffrescare gli edifici in modo passivo e gratuito, senza ricorrere a macchine frigorifere o riducendone sensibilmente l'impiego.
A partire dalla metà dell’estate, quando il suolo diventa troppo caldo per il free cooling, il sistema passa al raffrescamento meccanico, utilizzando l’energia di raffreddamento generata dalla pompa di calore. «Per riscaldare e raffrescare gli ambienti consumiamo, secondo le stime, solo il 17 per cento del fabbisogno energetico complessivo dell’edificio», conclude Portmann.
Poiché l’edificio può essere riscaldato con la ridotta temperatura di mandata di 35 gradi, il consumo energetico è di gran lunga inferiore a quello di una casa normale, dove sono di norma richieste temperature di 40-50 gradi. A questo contribuiscono, oltre all’efficienza dell’impiantistica, anche le caratteristiche architettoniche: l’edificio ha una struttura molto compatta, senza grandi aggetti o rientranze, e la facciata è stata coibentata al massimo. «Senza questi accorgimenti, la bassa temperatura di mandata non sarebbe sufficiente a riscaldare gli ambienti e avremmo bisogno di più superfici riscaldanti», continua Portmann.
L’impronta di CO2 dell’edificio D è esigua. «Non è un edificio a energia 0», ammette Portmann, «ma consumiamo solo energia elettrica e non combustibili fossili. Se tutta l’energia elettrica della rete provenisse da fonti idroelettriche o eoliche, saremmo in grado di ottenere per l’edificio D un esercizio a zero emissioni».
