Al centro del sistema energetico trasformazionale della Stanford University vi è un nuovo impianto energetico centrale tecnologicamente avanzato.
Il complesso sostituisce un impianto generatore di energia basato al 100 % su combustibili fossili con un impianto moderno di produzione di energia elettrica – il 65% della quale proviene da fonti rinnovabili – e un primo sistema di recupero del calore nel suo genere, riducendo significativamente le emissioni di gas serra e l’uso di combustibili fossili e acqua.
La struttura comprende un edificio amministrativo a energia positiva netta, un impianto di refrigerazione a recupero di calore, un impianto di raffreddamento e riscaldamento, un cortile di servizio e una nuova sottostazione elettrica principale a livello del campus.
Progettato per integrarsi in modo sensibile nel campus circostante, l’espressione architettonica è quella di leggerezza, trasparenza e sostenibilità per esprimere lo scopo della struttura.
Integrazione
Nel 2011, la Stanford University ha esaminato le opzioni per sostituire il suo vecchio impianto di cogenerazione centrale, esaminando in modo olistico i costi del ciclo di vita di 35 anni e considerando il suo impegno per la neutralità dal carbonio.
Il progetto ha fornito l’opportunità di dimostrare le maggiori aspirazioni di Stanford come leader nella gestione ambientale, nell’innovazione tecnologica e come una delle principali università di insegnamento e ricerca al mondo.
Riconoscendo che il cambiamento climatico causato dalle emissioni di gas serra è la più grande sfida ambientale e socioeconomica e opportunità al tempo stesso, Stanford ha deciso di alzare il livello di efficienza, sviluppare soluzioni globali e implementarle nel suo campus.
Il progetto comprende le migliori pratiche internazionali in materia di teleriscaldamento e teleraffrescamento, con ingegneri, produttori e costruttori che collaborano per trasformare l’impianto di Stanford in uno dei sistemi di teleriscaldamento più efficienti al mondo.
Il piano per l’energia e il clima di Stanford ha identificato esigenze significative e simultanee di riscaldamento e raffreddamento nei suoi edifici a causa dei suoi diversi programmi (compresi i laboratori sanitari e di ricerca) e dei sofisticati sistemi di costruzione.
Sulla base di questa sinergia, il progetto Central Energy Facility sostituisce il vecchio impianto di cogenerazione alimentato a gas naturale e il circuito del vapore del campus con un impianto di “rigenerazione” alimentato da elettricità che fornisce acqua calda e refrigerata al campus e agli ospedali.
Il calore di scarto nel circuito di ritorno dell’acqua refrigerata viene “recuperato” per fornire il 93% del riscaldamento e dell’acqua calda necessari per gli edifici del campus.
Questo singolare progetto riduce le emissioni complessive del campus del 68% e l’utilizzo di acqua potabile del 18%, risparmiando così circa 420 milioni di dollari nei prossimi 35 anni.
Essenzialmente una struttura efficiente, la Central Energy Facility mette in mostra la sua capacità attraverso un design elegante e integrato, posizionato in modo sensibile ai margini del campus, che evidenzia il serbatoio dell’acqua calda e mostra le attrezzature meccaniche interne, mentre presenta un’ala amministrativa sensibile al clima progettata per l’illuminazione diurna e ventilazione naturale.
Comunità
In quanto struttura industriale con un ampio campo di trasformatori elettrici, il progetto è stato deliberatamente situato ai margini del campus.
Stanford e il team di progettazione hanno anche posizionato la struttura per integrarla con le future espansioni accademiche.
Il team del progetto ha coinvolto le parti interessate durante tutto il processo. I primi incontri con i vicini si sono concentrati sulla riduzione degli impatti visivi e operativi sulla comunità.
L’ubicazione del progetto riduce al minimo l’impatto visivo dei grandi serbatoi di energia termica, che sono schermati dall’edificio e si trovano a 25 piedi sotto il livello, riducendo la loro altezza apparente.
Un cortile d’ingresso e una scala centrale offrono spazio per riunioni e lezioni della comunità.
Chioschi e monitor interattivi, insieme a facciate continue in vetro insonorizzato che mostrano le apparecchiature, raccontano la missione di Sustainable Stanford.
Una navetta collega la struttura al campus centrale (a 0,75 miglia di distanza) e alla ferrovia regionale. I servizi per biciclette includono docce.
Inoltre, Stanford ha fornito tour (oltre 150) della struttura a un pubblico internazionale e ha presentato la struttura a una serie di industrie affiliate, università, organizzazioni e in 18 importanti conferenze.
I visitatori hanno incluso il President’s Council of Advisors on Science and Technology, il National Sustainability Committee of France, la California Energy Commission e il World Economic Forum Young Global Leaders.
ECOLOGIA
La Central Energy Facility riqualifica in modo sensibile un’area ai margini del campus di Stanford convertendo una parte del campo da golf universitario per completare una trasformazione dei sistemi energetici a livello di campus.
Il confine del progetto e l’impronta dell’edificio sono stati deliberatamente modificati per evitare di influire sull’habitat nativo della salamandra tigre della California, oltre a preservare diverse querce esistenti in loco.
L’irrigazione a goccia serve per il paesaggio nativo e con acque basse. La ghiaia porosa aiuta a scaricare il deflusso delle acque piovane e a ricaricare la falda freatica, integrando i bacini di bio-ritenzione che sono una caratteristica primaria della progettazione del paesaggio del progetto.
Il sito del progetto di 12,23 acri è richiesto -disposizione del permesso regionale municipale per l’acqua piovana C.3.g. – di fornire la gestione dell’idromodificazione.
Questa disposizione stabilisce che lo scarico delle acque piovane dal progetto non deve causare un aumento del potenziale di erosione del flusso ricevente rispetto alle condizioni pre-progetto (esistenti).
I bacini di bio-ritenzione della struttura sono stati progettati con capacità di stoccaggio e controlli di scarico in modo tale che i tassi di scarico delle acque piovane post-progetto e le durate corrispondano a quelle delle condizioni pre-progetto.
ACQUA
La Central Energy Facility produce in modo sostenibile energia termica per il campus riducendo gli impatti sulla richiesta di acqua.
La nuova struttura consente di risparmiare 127 milioni di galloni d’acqua all’anno, pari al 18% dell’utilizzo di acqua potabile dell’intero campus.
Il passaggio dal vapore del campus all’acqua calda riduce le perdite in tutto il sistema, utilizza il calore residuo trascinato nel circuito di ritorno dell’acqua refrigerata per soddisfare il 93% delle richieste di riscaldamento del campus e riduce la necessità di torri di raffreddamento.
Il progetto è strutturato per connettersi a un futuro sistema municipale che fornirà acqua non potabile per il raffreddamento del processo e l’irrigazione del paesaggio nativo, la più grande richiesta di acqua.
Il paesaggio utilizza piante autoctone e ghiaia porosa per aiutare a ricaricare la falda freatica, nonché bioswales per raccogliere il deflusso delle acque piovane.
L’irrigazione a goccia, piuttosto che a spruzzo, innaffia le piante.
L’edificio è dotato di impianti a basso flusso per ridurre al minimo l’uso di acqua potabile (rubinetti del lavabo: 0,35 gpm; rubinetti della cucina: 1,5 gpm; servizi igienici: 1,28 gpf; orinatoi: 0,125 gpf).
La struttura offre una riduzione del 67% rispetto alla precedente struttura di cogenerazione, l’equivalente di 557 edifici per uffici tipici senza acqua.
ECONOMIA
L’impulso del progetto è stato quello di fornire a Stanford il riscaldamento e il raffreddamento più ecologicamente ed economicamente responsabile possibile.
Con la maggior parte delle precedenti apparecchiature centrali verso la fine della sua vita utile e un rinnovo ed espansione del capitale differito di $ 130 milioni, un’analisi olistica dei costi del ciclo di vita ha esaminato le opzioni per la struttura centrale, incluso il mantenimento dell’impianto con ulteriori differimenti per la capacità, una nuova cogenerazione impianto e il recupero di calore con accumulo di energia termica che fornisce opzioni di spostamento del carico.
La necessità di aggiornamenti e costi aggiuntivi per “business as usual” derivava dalle nuove strutture sanitarie di Stanford che richiedevano fonti di energia sismicamente resilienti.
L’opzione selezionata per il nuovo impianto ha comportato importanti riduzioni nell’uso di anidride carbonica e acqua (con prestazioni future a impatto zero abilitate dai piani per le connessioni geotermiche e non potabili) e si è rivelata la migliore scelta economica a lungo termine, con un risparmio stimato $ 420.000.000 nei prossimi 35 anni.
I materiali industriali dettagliati dal punto di vista architettonico, semplice ed elegante massimizzano i materiali riciclati e locali e riducono al minimo i materiali di finitura aggiuntivi.
Il calcestruzzo formato da pannelli contiene aggregati locali, i pannelli in corten hanno l’85% di contenuto riciclato e l’acciaio strutturale di provenienza locale supera l’80% di contenuto riciclato.
Il legno di recupero certificato FSC accentua la panca e la parete di un bar.
ENERGIA
La Central Energy Facility è il fulcro per l’energia, il riscaldamento e il raffreddamento degli edifici del campus, riducendo le emissioni di gas serra del 68% e mettendo Stanford sulla via della neutralità climatica. Sebbene in genere non sia dominato dal riscaldamento, il campus comprende grandi edifici sanitari e di ricerca con elevate richieste di acqua calda, la maggior parte che si verifica contemporaneamente alle richieste di raffreddamento di altri edifici. I grandi serbatoi di accumulo di energia termica aiutano a bilanciare questi carichi e forniscono lo spostamento del carico a periodi di domanda non di picco in modo che il riscaldamento possa essere fornito senza l’utilizzo di combustibili fossili e il raffreddamento senza torri di raffreddamento. Il novantatre percento del riscaldamento e dell’acqua calda per gli edifici del campus è ora fornito dal recupero del calore dal sistema di acqua refrigerata.
L’architettura sensibile al clima è un diagramma dell’efficienza energetica. Una pianta all’aperto con soffitti alti, ventilatori e finestre apribili consente la ventilazione naturale e l’illuminazione naturale durante tutto l’anno. BioPCM (un materiale a cambiamento di fase) situato nel soffitto fornisce massa termica aggiuntiva per mediare le temperature. La pavimentazione termica radiante e le travi fredde forniscono il condizionamento quando necessario. Un ampio tetto ombreggiante con un campo fotovoltaico integrato da 175 kW (che fornisce quattro volte il fabbisogno energetico interno dell’edificio) mitiga l’insolazione diretta per la maggior parte della giornata e contribuisce alla prestazione energetica netta positiva dell’edificio.
BENESSERE
La Central Energy Facility sfrutta il clima soleggiato, caldo e secco della California creando un ambiente di lavoro interno-esterno.
La schermatura e la screziatura del design del traliccio forniscono un elemento biofilo del movimento eracliteo mentre un morbido schema di ombre si sposta mentre il sole attraversa il cielo.
L’ombreggiatura e il clima mite consentono ampi vetri dal pavimento al soffitto e finestre apribili in tutta la struttura.
Le strette piastre del pavimento di 27 piedi dell’edificio amministrativo, con un’ampia ombreggiatura della tettoia fotovoltaica, offrono una luce diurna e una vista superiori senza abbagliamento.
Una terrazza esterna coperta funge da spazio per riunioni e pause, e la scala centrale, all’aperto come la maggior parte della circolazione presso il Central Energy Facility, invoglia sia i lavoratori che i visitatori a utilizzarli.
Anche le aree più industriali che ospitano refrigeratori e caldaie hanno una luce diurna generosa con una serie di lucernari traslucidi e facciate continue a livello del suolo progettate per fornire luce ambientale durante le ore diurne per la circolazione dei lavoratori.
Quando l’illuminazione diurna è insufficiente, l’illuminazione a LED viene utilizzata ovunque e controllata tramite sensori di presenza e controlli di regolazione della luce diurna.
Le vernici a basso contenuto di VOC e odore migliorano la qualità dell’ambiente interno e la moquette riduce al minimo i contaminanti dell’aria interna. Le lastre radianti forniscono il riscaldamento e il raffreddamento e le vele raffreddate forniscono il raffreddamento ambientale. Il design dell’impianto supera le linee guida energetiche statali.
RISORSE
Una struttura industriale, la Central Energy Facility utilizza materiali comuni, durevoli e sostenibili per garantire una lunga durata in condizioni difficili, prendendo spunto dalla ricca collezione di edifici storici e contemporanei di Stanford.
La selezione dei materiali consente di utilizzarli direttamente, spesso senza strati aggiuntivi o finiture.
Il caldo calcestruzzo formato da pannelli accentua i muri di massa all’interno della vista del pubblico e si riferisce all’arenaria del campus.
La patina naturale dell’acciaio corten fa riferimento ai tetti in terracotta rossa. Gli elementi strutturali in acciaio sono altamente riciclati e riciclabili e, insieme agli aggregati, erano di provenienza locale.
I pavimenti in cemento a vista hanno ridotto la necessità di moquette e supportano il raffreddamento e il riscaldamento termico radiante.
I pannelli strutturali a strati incrociati forniscono il piano di calpestio sotto il campo fotovoltaico, creando un riferimento visibile ai soffitti in legno delle arcate del campus.
Altro legno utilizzato per gli accenti in tutta la struttura viene recuperato da un hangar presso il vicino aeroporto federale di Moffett, che aveva ospitato i dirigibili.
Cambiamenti
Il progetto è stato progettato per fornire una fonte di energia termica affidabile e resiliente per i decenni a venire, anche da una fonte di energia sismicamente resiliente.
L’impianto, come richiesto dall’Office of Statewide Health Planning and Development della California, può fornire un minimo di 72 ore di utenze termiche e dispone di tre combustibili per la produzione di acqua calda per la massima resilienza: recupero di calore attraverso la generazione elettrica di raffreddamento, gas naturale o diesel.
L’impianto stabilisce un percorso verso la neutralità del carbonio utilizzando la stazione di generazione solare dedicata di Stanford come fonte di energia.
Il recupero del calore riduce il funzionamento della torre di raffreddamento ad alta intensità di acqua di oltre il 70% ed è progettato per incorporare lo scambio di calore geotermico per ridurre il consumo di acqua quasi a zero.
È progettato per utilizzare una futura risorsa di acqua municipale non potabile, quando sarà disponibile, anticipando un’ulteriore scarsità d’acqua nel futuro della California.
Lo stoccaggio dell’energia termica e i generatori diesel garantiscono che i servizi essenziali del campus e dell’ospedale che rimangano serviti anche in caso di guasto della rete.
Dato il clima mite, l’illuminazione diurna e la ventilazione naturale, l’ufficio amministrativo è essenzialmente vivibile passivamente tutto l’anno.
Scoperte
La Central Energy Facility rappresenta un cambiamento nel pensiero dal tipico impianto di cogenerazione, un tempo considerato il modello di efficienza energetica, a un approccio che consente una fonte di energia termica a emissioni zero attraverso il recupero del calore.
Stanford, AEI e ZGF hanno condiviso l’approccio e le lezioni apprese con l’industria in generale, attraverso conferenze come Greenbuild e Living Future, premi dal Chicago Athenaeum, Engineering News Record e capitoli AIA (locali, statali e nazionali) e pubblicazioni come Architectural Record, Fast Co. Design, Arch Daily, Curbed, Dezeen e Engineering News Record.
La struttura è stata inclusa anche nel rapporto del President’s Council of Advisors on Science and Technology “Technology and the Future of the Cities”.
Il commento riconosce la bellezza di questo edificio industriale, ma il design apre la porta alla considerazione delle sue strategie energetiche rivoluzionarie.
La Central Energy Facility, che contiene sia aule che spazi per riunioni, è più di una semplice centrale elettrica: è un laboratorio vivente che fornisce ai membri della comunità, alle organizzazioni esterne e agli studenti una visione di prima mano dei sistemi e delle tecnologie al lavoro; la sperimentazione in tempo reale fornisce piattaforme senza precedenti per la ricerca e lo sviluppo continui.
In tal modo, l’impatto del progetto va oltre il campus di Stanford sulla scena mondiale nell’affrontare il cambiamento climatico.
Fonte @AIA.ORG
