Edifici storici

Riqualificazioni
CASA DELLA PESA. Tra gli otto casi di
studio scelti dai ricercatori 3ENCULT
sul territorio europeo c’è anche
la Casa della Pesa, storico
edificio medievale nel
centro di Bolzano
Edifici storici,
ristrutturarli
senza rovinarli
Dal progetto
europeo di ricerca
3ENCULT soluzioni
e strumenti per un
retrofit energetico
conservativo e
compatibile
u Alexandra Troi *
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n.51
FIGURA 1.
Le diagnosi
della
conservazione
e degli aspetti
energetici,
unite a una
visione olistica
dell’edificio,
permettono
di sviluppare
soluzioni
di retrofit
specifiche
per l’edificio
O
ltre ad essere il marchio di fabbrica di
molte città europee, gli edifici storici
rappresentano un segno tangibile
del ricco patrimonio culturale del
Vecchio Continente. Di contro, contribuiscono
in modo significativo alle emissioni di gas serra
e comportano un elevato dispendio di energia,
spesso senza garantire il comfort necessario né agli
utenti, né agli arredi o alle opere d’arte presenti.
ambientale nel contesto urbano di
riferimento, in considerazione della
funzione storica e attuale degli edifici.
Fino ad ora, il progetto, finanziato dal 7°
Programma Quadro dell’UE, ha preso in
esame 8 edifici storici, dimostrando che
le soluzioni adottate sono applicabili
alla maggior parte del patrimonio
costruito nelle aree urbane europee.
Più efficienti, senza snaturarli
È possibile rendere questi edifici più efficienti
conservando il valore storico e artistico nel
tempo? A questa domanda prova a rispondere
il progetto europeo di ricerca 3ENCULT (Efficient
Energy for EU Cultural Heritage), che vede lavorare
fianco a fianco università, enti di ricerca, imprese
ed altri soggetti pubblici e privati, con l’intento
di sviluppare e testare soluzioni innovative per
migliorare l’efficienza energetica degli edifici storici
in aree urbane. Obiettivo di fondo è migliorare la
gestione dei flussi energetici attraverso soluzioni
attive e passive efficienti, convenienti e durature,
adeguatamente monitorate e controllate. Un
secondo obiettivo è studiare l’impatto sociale ed
Soluzioni
attive e passive
È importante considerare che ogni edificio
storico è unico e che non tutte le soluzioni
energetiche sono replicabili. A grandi linee,
esistono due strategie: miglioramento
del comportamento passivo dell’edificio,
minimizzando le dispersioni dell’involucro
edilizio e ottimizzando i guadagni in
termini di luce e calore, e potenziamento
delle parti attive, ovvero l’efficienza
dell’impianto e l’utilizzo di fonti rinnovabili.
n.51
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Soluzioni adottate
FINESTRE PASSIVE IN CLASSE A
Le finestre sono componenti essenziali dell’involucro edilizio: oltre ad
assicurare illuminazione, ventilazione e protezione dagli agenti atmosferici
esterni, contribuiscono a determinare il carattere architettonico di un
edificio. La vita utile delle finestre è più breve rispetto a quella dell’edificio.
Non è raro trovare finestre originali in edifici risalenti al diciassettesimo o
diciottesimo secolo, ma nei periodi precedenti ciò è quasi impossibile. In
presenza di finestre originali è necessario garantirne la conservazione e
la manutenzione cercando il migliore comfort con il “minimo intervento”
possibile. Quando le finestre non sono storiche è possibile sostituirle
con finestre energeticamente molto performanti, elaborando un
progetto di ristrutturazione che tenga conto dei valori storici ed estetici,
dei materiali, dello stato di conservazione e delle necessità di comfort
per gli utenti. Gli aspetti di conservazione, in questo specifico caso,
devono essere considerati alla stregua delle prestazioni termiche.
Smartwin Historic Window
Partendo dai disegni storici e da alcune discussioni avvenute
durante i workshop multidisciplinari di Bolzano, i partner del
progetto 3ENCULT Menuiserie André e Franz Freundorfer hanno
sviluppato il sistema finestra SmartWin Historic Window. Per evitare
la curvatura della lastra, che potrebbe essere causata della pressione
tra i singoli strati presenti nei moderni vetri isolanti, André e Franz
Freundorfer hanno optato per una doppia finestra con un singolo
vetro all’esterno, mentre all’interno sono presenti tripli vetri: grazie
all’applicazione di un vetro temperato e isolato con krypton, spesso
22 mm, il serramento risulta complessivamente molto leggero.
Tale sistema è stato installato per la prima volta all’interno della
Casa delle Pesa di Bolzano, uno degli edifici oggetto dello studio.
Poiché non vi erano documenti riguardanti le finestre originali, la
Sovrintendenza ai Beni Culturali della Provincia
Autonoma di Bolzano ha proposto ai progettisti
di adottare come esempio, sia per aspetto che
per funzione, le finestre tipicamente utilizzate
nella regione durante il periodo barocco.
ISOLAMENTO CON CAPPOTTO INTERNO
Quando si parla di efficienza energetica negli
edifici storici una delle prime sfide da affrontare
è legata all’involucro edilizio. I progettisti, ad
esempio, si devono preoccupare di evitare sprechi
di energia (perdita di calore, ecc) attraverso
l’isolamento esterno o interno delle pareti. In
questi casi è possibile utilizzare un sistema di
isolamento dall’interno. Il cosiddetto “sistema
a cappotto interno”, consente di abbattere i
valori di trasmittanza termica delle pareti e, di
conseguenza, limitare i consumi di energia.
Richiede comunque una progettazione attenta
per controllare i flussi e accumuli di umidità
nella parete che possono causare una perdita di
potere isolante nel tempo, ma anche un degrado
della salubrità e del benessere abitativo.
Il problema dell’umidità,
come affrontarlo?
Il problema dell’aumento di umidità, dovuto alla
condensa di vapore intestiziale nelle zone più
fredde del muro, può causare l’insorgere di muffe
e creare danni alla muratura. Questo problema
FIGURA 2. Installazione del prototipo di finestra presso la Casa della Pesa di Bolzano
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n.51
può essere affrontato evitando che il vapore
entri nella costruzione, utilizzando opportune
membrane, freni e barriere al vapore, oppure
garantendo l’uscita del vapore con sistemi di
isolamento a diffusione aperta e a capillarità attiva.
Nel progetto 3ENCULT si è deciso di utilizzare
l’innovativo sistema iQ-Therm di Remmers che,
pur fornendo un efficace isolamento interno,
consente alle pareti di rimanere perfettamente
traspiranti. Il sistema è costituito da un pannello
in poliuretano espanso rigido traspirante grazie
a una rete di fori riempiti di malta capillare attiva.
Può essere applicato alle pareti della struttura
sia con una base di calce-cemento o — per una
migliore reversibilità — con un malta
adesiva a base di argilla. La superficie
viene successivamente rivestita con
una malta che distribuisce in modo
uniforme l’umidità. Grazie alla capacità
di immagazzinare e smaltire l’umidità,
il sistema tampona i picchi di carico
igrometrici presenti nell’aria della stanza,
regolando il clima. Il prodotto è stato
testato nel laboratorio TU di Dresda e,
quaotidianamente, nel caso di studio
sia della Scuola Höttinger di Innsbruck
sia della Casa della Pesa a Bolzano.
FIGURA 3.
Simulazione
3D e test di
ermeticità
Tenuta all’aria
Durante la ristrutturazione di
un edificio, un altro fattore
da tenere in considerazione
è la sua tenuta all’aria: i moti
convettivi attraverso crepe
che portano vapore verso
l’interno della costruzione
sono assolutamente da
evitare perchè la quantità
di “acqua” trasportata è 100
volte più alta della semplice
diffisione del vapore. Negli
edifici storici, un punto
critico è l’isolamento
dall’interno in presenza
di travi in legno esistenti.
Infatti, la temperatura adesso
SISTEMA DI
ISOLAMENTO
INTERNO.
Sulla superficie
di isolamento è
stato applicato
un sensore
per misurare il
flusso di calore e
la temperatura
all’interno
della parete
n.51
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ISOLAMENTO
DI SOFFITTO E
PARETE ESTERNA.
Due diverse
soluzioni per il
collegamento
ermetico tra
parete esterna e
soffitto (con travi in
legno): isolamento
continuo e
interrotto.
I progettisti
raccomandano
di utilizzare
l’isolamento
continuo, ma
testano anche
quello interrotto
per i casi in cui
vengano rinnovati
un solo piano o una
parte dell’edificio
FIGURA 4.
Sistema di
ventilazione
nelle due classi
di test presso la
scuola Höttinger
e prototipo
realizzato da Atrea
in collaborazione
con l’Università
di Innsbruck
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n.51
bassa della testa della trave, dovuta all’inserimento
dell’isolante, porta ad un’umidità relativa più alta
che già di per sè potrebbe danneggiare le travi.
Inoltre l’aria che passa attraverso le crepe delle travi
porterebbe ad un livello igrometrico eccessivo. Per
questo le crepe devono essere completamente
chiuse e l’attacco delle travi dev’essere a perfetta
tenuta d’aria. Nella Casa della Pesa le crepe
sono state chiuse con tasselli lignei. Da prove di
laboratorio del partner nel progetto Passivhaus
Institut, un’altra soluzione consigliabile è una pasta
spalmabile combinata con nastro dedicato. L’utilizzo
di questa soluzione parrebbe aver diminuito,
in questo caso, le perdite d’aria fino al 77%.
ACTIVE OVERFLOW
PER LA VENTILAZIONE
Quando i sistemi di ventilazione sono integrati negli
edifici storici devono rispondere ai criteri di minima
invasività (strutturale) e massima reversibilità.
Come abbiamo visto per l’isolamento, il
controllo dell’umidità negli edifici storici
è essenziale, ma anche l’integrazione
degli scambiatori di calore richiede
una particolare attenzione. Partendo
dalla considerazione che un impianto
di ventilazione standard ha comunque
un impatto sostanziale nella struttura
storica dell’edificio, il progetto
3ENCULT si è focalizzato sulla massima
integrazione, precisamente sul principio
dell’”active overflow” già usato in
edifici residenziali. L’idea è semplice.
Sfruttando il potenziale dell’edificio, i
grandi corridoi e le scale centrali sono
utilizzati come “serbatoi di aria fresca”,
mentre singoli ventilatori posizionati
tra stanze e corridoi garantiscono il
necessario ricambio d’aria nelle aule.
L’impianto centrale di ventilazione con
FIGURA 5.
Schema della
ventilazione con
scambiatore
di calore a
flussi incrociati
montato sotto il
davanzale. L’aria
fresca viene presa
sopra le finestre,
mentre quella
esausta è estratta
in corrispondenza
delle finestre
recupero di calore, in questo
caso, deve servire, con pochi
tubi di ridotta lunghezza,
solo l’area dei corridoi.
Sempre per minimizzare
l’impatto strutturale, i
diffusori nelle stanze sono
realizzati con condotti tessili
forati, poco invasivi, e sono
stati installati silenziatori per
ridurre il rumore. La portata
della centrale è controllata
da un sensore CO2 posto
nel corridoio e i diffusori
nelle classi vengono accesi automaticamente
un’ora prima dell’inizio delle lezioni e si spengono
15 minuti dopo l’inizio della lezione. Il sistema,
sviluppato da Atrea in collaborazione con
l’Università di Innsbruck, è in fase di test presso
la scuola di Höttinger, vicino Innsbruck.
Utilizzo e replicabilità
Lo scambiatore di calore così come il sistema
di canali deve essere realizzato su misura per
ogni singolo edificio. Da sottolineare che il
sistema è stato sviluppato in particolare per gli
edifici scolastici, ma potrebbe essere adattato
anche per la maggior parte degli edifici storici.
Nonostante il sistema “active
overflow” non utilizzi aria esterna ma
miscelata, negli ambienti ventilati
si possono raggiungere le stesse
prestazioni di un sistema standard,
aumentando i ricambi d’aria. Grazie ai
condotti molto più corti, il consumo
energetico è comunque più basso.
LA DOCUMENTAZIONE NEL
“3ENCULT HISTORIC BUILDING
INFORMATION SYSTEM”
Per avere un valido supporto al dialogo
e al confronto tra gli specialisti dei
diversi settori, durante la progettazione
è sorta la necessità di uno strumento
che integrasse la documentazione
storica ed energetica dell’edificio. È
stato così sviluppato un database che
raccoglie informazioni sulla storia di
ogni stanza, sulle originali destinazioni
d’uso e sul comportamento energetico.
Si è partiti dall’idea di “Raumbuch”
(letteralmente “libro delle stanze”),
FIGURA 6.
Schermata del database per
la documentazione congiunta
delle problematiche di
conservazione e di energia
sviluppate da ProDenkmal
n.51
41
Bibliografia
strumento comunemente utilizzato dai conservatori
in Germania per raccogliere le informazioni sugli
aspetti di conservazione in pianta distributiva. Dal
punto di vista informatico, ciò permette di creare
un collegamento diretto tra spazi e informazioni
tecniche. Il concetto è stato poi esteso agli aspetti
energetici, permettendo di visualizzare in maniera
strutturata la descrizione della stanza, la pianta, le
fotografie, il disegno di alcuni dettagli, il risultato
delle prove non distruttive e del monitoraggio, i
calcoli energetici ed il relativo modello. In questo
modo, ci si può muovere all’interno dell’edificio
con diversi livelli di dettaglio, avendo a portata
di mano tutte le informazioni. Questo facilita
il dialogo multidisciplinare. Ad esempio, la
termografia IR è stata utlizzata come strumento
sia per valutare la struttura — le fasi costruttive
come anche le anomalie strutturali —, sia per
gli aspetti energetici e l’identificazione dei ponti
termici. Inoltre, è stato effettuato il monitoraggio in
loco per individuare condizioni climatiche interne,
stato di conservazione e fabbisogno energetico
prima dell’intervento, in modo da comprendere
gli aspetti strutturali e il funzionamento del
sistema e poterlo in seguio ottimizzare.
Intervenire si può
Le soluzioni sopra descritte mostrano che, con
un approccio multidisciplinare, anche negli
edifici storici è possibile ottenere una consistente
riduzione della domanda energetica, pur
rispettando il valore del patrimonio storico. Ciò non
significa che queste siano le sole possibili; vogliono
solo essere una sorta di linee guida per gli architetti
che, nel caso di retrofit energetico in un edificio
storico, devono essere in grado di bilanciare storia e
innovazione. t
*Alexandra Troi, EURAC research, Bolzano
APPROFONDIMENTI
SUI PROSSIMI FASCICOLI
In considerazione dell’importanza del tema trattato, sui prossimi
numeri della rivista pubblicheremo ulteriori approfondimenti.
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n.51
• Alexandrakis, E., Reeb, S., Garrecht, H. “Monitoring and
energetic refurbishment by the example of a historic
Strickbau in Appenzell”, 2nd EWCHP, Oslo, September 2012.
• Bishara, A., Plagge, R., “Comparison of different interior
insulation materials”, 2nd EWCHP, Oslo, September 2012
• Engelhardt, C. Rückkehr zur alten Optik – Franz Freundorfer
im Interview über die Entwicklung eines modernen
historischen Fensters. In: Restauro, 6/2012, S. 46-47
• Exner, D., Haas, F., Troi, A., Franzen, C., “A tool for
multidisciplinary development of energy efficiency
solution for historic buildings: The Raumbuch concept
extended to energy aspects”, 2nd EWCHP, Oslo, 2012
• Franzen C., Baldracchi P., Colla C., Esposito E., Gaigg G.,
Pfluger R., Troi A. “Assessment of historic structures by IRT”,
in: Markus Krüger (ed), Cultural Heritage Preservation,
EWCHP 2011, Fraunhofer IRB Verlag, p.101-109.
• Freundorfer F., “Passivhausfenster der
Energieeffizienzklasse A in denkmalgeschützten
Gebäuden“, 16th International Passive House
Conference in Hannover, May 2012
• Janetti, M.B., Pfluger, R., Längle, K., Ochs, F. Nesi,
F., Feist, W., “Building physical problems in early
modernism and how to solve – A school (1929/31)
built by Baumann/Prachenzky as case study (CS5)
in 3ENCULT”, 2nd EWCHP, Oslo, September 2012.
• Janetti M, Ochs F. Feist W., “3D Simulation of heat and
moisture diffusion in constructions”, 7th annual COMSOL
Conference, Ludwigsburg, Germany, October 2011
• Paci, G., Gabrielli, E., Colla, C., “On-site dynamic wireless
sensor monitoring in the historic building of Palazzina della
Viola, Bologna, Italy”, 2nd EWCHP, Oslo, September 2012.
• Pfluger, R., Längle, K. (2013). Minimal Invasive
Ventilations Systems with Heat Recovery for
Historic Buildings. In: Conference Proceedings
of CLIMA 2013, Prague June 2013, in print.
• Strunge Jensen, “Eksempelprojekt. Energirenovering
I fredede bygninger” Copenhagen, 2009
• Troi A., “Historic buildings and city centres – the
potential impact of conservation compatible energy
refurbishment on climate protection and living
conditions”, Int. Conference Energy Management
in Cultural Heritage, Dubrovnic, April 2011
• Troi A., Lollini R., “With a Holistic Approach and
Multidisciplinary Exchange towards Energy Efficiency
in Historic Buildings Respec­ting their Heritage
Value”, Int. Preserv. News nº55, pp. 31-36 (2011)
• In prossima uscita: Troi A., Bastian Z. (eds) “Energy efficiency
solutions for historical buildings”, Birkhäuser 2014