Progettazione integrata di soluzioni d’involucro multifunzionale finalizzate alla riqualificazione di edifici residenziali pubblici

ABSTRACT
La riqualificazione degli edifici esistenti è una delle priorità dell’Unione Europea, infatti si prevede che nel 2050 circa metà del parco costruito residenziale attuale sarà ancora operativo e più dell’80% dei consumi energetici di energia primaria di questo settore saranno legati agli edifici oggi esistenti [1]. Come riportato da uno studio del JRC di Ispra, la politica di rinnovamento energetico a livello europeo sarà incoraggiata da nuove tecnologie come i componenti di involucro ‘plug-and-play’ prodotti industrialmente e che integrano sistemi tradizionalmente afferenti all’impiantistica [2]. Nuove tecnologie associate all’involucro edilizio, quali materiali isolanti, sistemi di rivestimento e finiture speciali, così come prodotti con un livello di prefabbricazione più o meno spinto, si stanno facendo strada nel mercato, con l’effetto di una sempre maggiore versatilità della pelle dell’edificio, potenzialmente capace di assolvere dinamicamente a diverse funzioni per garantire i livelli di comfort richiesti, riducendo la domanda di energia e utilizzando le fonti rinnovabili per avvicinarsi al pareggio di bilancio come richiesto dalla direttiva EU 2010/31. Il risultato prende il nome di involucro multifunzionale. Proprio a causa di tale versatilità, si rende necessario instaurare processi di progettazione integrata coinvolgendo diversi specialisti, sin dalle fasi preliminari di un progetto di riqualificazione, in modo da definire il concept del risanamento con una visione comprensiva delle diverse funzioni che l’involucro dovrà assolvere: requisiti prestazionali (reg. EU 305/11), produzione di energia, effetti sul comfort indoor. Al fine di poter comparare diversi scenari di retrofit dell’involucro edilizio considerando anche elementi multifunzionali, sono stati sviluppati una metodologia di pre-progettazione ed uno strumento di semplice utilizzo da impiegare durante lo sviluppo della soluzione progettuale. Tale strumento consente la valutazione preliminare tecno-economica di interventi di riqualificazione, per confrontare ad esempio soluzioni di retrofit convenzionali, quale il cappotto termico, con sistemi di facciata prefabbricati multifunzionali. Lo strumento è stato pensato per supportare interventi di riqualificazione di edilizia sociale residenziale previsti dal progetto citato e si adatta alle diverse procedure utilizzate nel settore pubblico.
La ricerca alla base di questo documento è stata co-finanziata dal 7. Programma Quadro dell’Unione Europea per la Ricerca e lo Sviluppo Tecnologico GA n.609019 per Sinfonia (http://www.sinfonia-smartcities.eu/). L’Unione Europea non si assume responsabilità alcuna per il contenuto che costituisce soprattutto l’ottica dell’autore.

INTRODUZIONE
La scelta della Commissione Europea di finanziare in modo significativo attività di Ricerca e Innovazione nel settore dell’efficienza energetica degli edifici (PPP EeB) all’interno del programma ‘Horizon 2020’ dovrebbe promuovere un maggiore tasso di rinnovo del parco costruito ad un minore costo e con un ritorno economico più veloce grazie allo sviluppo di nuove tecnologie e soluzioni, ma necessita di approcci sistemici e di una visione a livello di distretto.
La facciata multifunzionale per la riqualificazione energetica verso il concetto di nearly Zero Energy Building
Il concetto di multifunzionalità associato all’involucro non deve far pensare solo a soluzioni prefabbricate. Queste sono il risultato di un modo di integrare più componenti in un telaio che può essere ligneo o metallico, ma funzioni “non convenzionali” possono essere altresì aggiunte a quelle di involucri comuni realizzati in cantiere. Non esistono una definizione e una tecnologia univoca di facciata multifunzionale per il retrofit: l’analisi di ogni specifico caso studio conduce a necessità di retrofit diverse, che richiedono un’ottimizzazione ad hoc. Si può però presentare tale concetto come una soluzione avanzata di involucro che integra più componenti con l’obiettivo di facilitare il raggiungimento degli obiettivi del risanamento: target energetici. L’aspetto che conta è l’affrontare la progettazione della soluzione di retrofit in maniera integrata, coinvolgendo tutti coloro che devono partecipare al progetto sin dalla fase iniziale.
Parlare di involucro multifunzionale significa considerare una reale integrazione di diversi componenti sin dalla fase di progettazione e questo è sostanzialmente diverso dalla “semplice sovrapposizione” di tali componenti. Infatti, si distinguono installazioni integrate e aggiunte: se con la prima è l’involucro stesso a compiere una determinata funzione, la seconda modalità è solo la sovrapposizione di un dispositivo ad un elemento d’involucro, che quindi non esercita funzioni particolari se non quella di resistere a dei carichi. L’installazione integrata costituisce una soluzione per il raggiungimento di target. Un target può essere la produzione di una certa quantità di energia termica ed elettrica, che può avvenire con diverse tecnologie come collettori solari e moduli fotovoltaici aggiunti sulla copertura o integrati in facciata o in alternativa tramite pompe di calore geotermiche, ma solo nel caso dell’integrazione si può parlare di soluzione di involucro multifunzionale. I componenti/prodotti che conferiscono all’involucro la proprietà della multifunzionalità sono stati suddivisi nelle categorie riportate in Tabella 1. Tale suddivisione è utile nella parte di calcolo economico e definizione degli scenari di retrofit.

Tabella 1 - Esempi di prodotti utilizzati in facciate multi-funzionali

Al fine di valutare scenari di retrofit orientati alla riduzione dei consumi energetici verso il concetto di nearly Zero Energy Buildings, al miglioramento del comfort abitativo e alla risoluzione di lacune progettuali del passato, si è reso necessario lo sviluppo di uno strumento che consenta di confrontare dal punto di vista economico, in maniera rapida ed efficace le diverse soluzioni tecnologiche di retrofit, sia innovative sia convenzionali.

Nella versione completa del pdf viene descritto tale strumento ed illustrata una metodologia adottabile in un processo di progettazione integrata.