Impianti innovativi per la riqualificazione di edifici storici

Raggiungere l’obiettivo di una drastica riduzione dei consumi energetici negli edifici in base alle attuali emergenze mondiali di conservazione delle risorse naturali e di salvaguardia dell’ambiente, costituisce oggi un’autentica sfida che impegna la ricerca applicata sia in ambito nazionale che internazionale. Gli edifici storici, che appartengono al nostro patrimonio edilizio costituendo l’ossatura culturale dei nostri territori, innescano importanti problematiche irrisolte dal punto di vista della sostenibilità ambientale e del risparmio energetico, proble-matiche legate alla difficoltà di trovare una mediazione tra la necessità di conser-vare e l’esigenza di un adeguamento energetico, per giungere ad una trasforma-zione dell’esistente che sappia soddisfare i nuovi requisiti legati ad un loro riuso per funzioni moderne attraverso però una minima trasformazione della materia storica. L’attività di ricerca svolta trova il suo fondamento in questo contesto e prende l’avvio da un’ analisi del percorso normativo che dal protocollo di Kyoto del 1997 si dirama tra le normative internazionali, nazionali e locali fino ai giorni nostri. Normative che nascono come indicazioni generali sulla sostenibilità ambientale e si evolvono diventando guide prescrittive sul miglioramento dell’efficienza energetica indirizzandosi sempre più sul patrimonio edilizio. Nel giustapporre la normativa sulla riduzione dei consumi allo studio dell’edificato esistente appare evidente la difficoltà di attuare un processo di innovazione, la ri-cerca vuole quindi essere strumento di propulsione per una metodologia che trova il suo oggetto di intervento nell’edificato storico. In questo ambito la realtà veneziana ci porta necessariamente a considerare il problema della qualificazione energetica degli edifici soggetti a tutela monumentale, sono stati a tal fine analizzati tre edifici situati a Venezia e rispondenti a queste caratteristiche. Si è trattato di orientare il campo di indagine al fine di individuare gli impianti inno-vativi più adatti e studiarne la reale possibilità di integrazione architettonica in questi contesti e quantificandone successivamente i le prestazioni ottenute mediante il monitoraggio degli edifici già recuperati. La ricerca si è avvalsa quindi di due strumenti: la simulazione e il monitoraggio del sistema edificio-impianto. Attraverso l’utilizzo di software di simulazione dinamica (Design Builder e Energy Plus) e tramite programmi realizzati con finalità specifiche è stato possibile analiz-zare strategie di progetto alternative, nonché valutare la conformità dei progetti agli standard legislativi e perseguendo in questo modo l’ottimizzazione energetica delle soluzioni proposte Il monitoraggio energetico-ambientale è stato utilizzato come strumento essenziale per l’ottimizzazione del funzionamento di sistemi impiantistici in fase di esercizio e si è avvalso di un sistema di supervisione capillare divisa in sezioni. Sono stati analizzati nel corso del primo anno di ricerca i dati riguardanti l’umidità relativa, le temperature massima e minima estiva e invernale, il tasso massimo di CO2 che comanda la modulazione della ventilazione e l’apertura percentuale delle serrande. La successiva analisi dei dati raccolti ha consentito di valutare le moda-lità di intervento e di ottimizzazione del sistema edificio e dei sottosistemi impianti-stici nelle condizioni reali di gestione e utilizzo . Nel tempo la ricerca si è suddivisa nell’approfondimento e analisi di tre differenti casi studio: 1. La messa a punto del sistema di monitoraggio degli impianti di climatizza-zione installati nell’ex magazzino 6 acquisito da IUAV, con conseguente individuazione di possibili interventi sui parametri di funzionamento, gestiti dalla supervisione installata al fine di raggiungere un netto miglioramento delle prestazioni energetiche e di comfort interno. La successiva elabora-zione dei dati, forniti dal sistema di monitoraggio, ha permesso un’analisi relativa ai risparmi energetici ed economici ottenibili mediante una corretta gestione che ottimizzi il controllo dell’ umidità interna e quello della ventila-zione, assicurando comunque le condizioni interne di comfort. Dallo studio svolto si è rilevato che gli edifici scolastici sono particolarmente adatti a trarre beneficio da un uso flessibile del set-point di umidità relativa interna e da un tasso variabile di ventilazione gestito da un controllo automatico basto su sensori di CO2. 2. Lo studio del progetto di restauro e adeguamento impiantistico dell’ex con-vento dei Tolentini, oggi sede principale dell’Università IUAV di Venezia, per la trasformazione delle vecchie aule presenti in biblioteca di ateneo e il rifacimento dell’aula magna. I nuovi impianti prevedono l’utilizzo di una pompa di calore invertibile con scambiatore geotermico con sonde verticali. Il progetto è di particolare interesse per la ricerca in quanto, in una città come Venezia, l’utilizzo di macchine per la produzione del caldo e del freddo trova spesso ostacoli legati sia al reperimento di aree in cui sia consentita l’installazione di macchine raffreddate ad aria o di torri evaporative, sia all’uso dell’acqua di laguna fattibile solo in prossimità ai canali maggiori. Lo studio svolto mediante simulazione del sistema edificio-impianto ha evidenziato coefficienti di prestazioni stagionali sempre decisamente supe-riori a quelli che si ottengono con la più frequente macchina aria-acqua. L’analisi di sensitività svolta ha indicato la possibilità di incrementare questi coefficienti prestazionali utilizzando sonde con maggiore superficie di scambio (doppia U) e macchine con regolazione modulante. L’aumento della lunghezza delle sonde dell’impianto fino a 70-100 m , valori consueti per impianti realizzati nella terraferma, permette di incrementare decisamente le prestazioni . In conclusione è la superficie di scambio il parametro su cui si deve puntare per ottenere un ulteriore miglioramento. 3. L’analisi del progetto di recupero del Convento dei Crociferi, un complesso storico in Venezia nel quale l’Università IUAV ha realizzato un campus di residenze universitarie. La disponibilità di acque superficiali ,con un'ade-guata circolazione di rinnovo dovuta alla vicinanza dell'edificio con lo spazio lagunare aperto, ha premesso di prevedere livelli termici interessanti per la macchina. L’attività di ricerca ha riguardato lo studio preliminare mediante simulazione. Questa analisi è stata svolta per ottimizzare le scelte progettuali quantificando il risparmio energetico e lo sfruttamento di energie rinnovabili. Lo studio ha mostrato notevoli opportunità applicative per l’uso della pompa di calore invertibile abbinata all’acqua di laguna che permette di raggiungere efficienze stagionali molto interessanti: il risparmio energetico ottenibile è infatti oltre il 20% con riferimento a impianti tradizionali e nettamente superiore a quello ottenuto con la pompa di calore ad aria.