Riqualificare gli impianti termici negli edifici storici: pro e contro delle possibili alternative

La riqualificazione degli impianti di climatizzazione all’interno di edifici storici non prevede un'unica soluzione ma offre diverse opzioni, in funzione delle caratteristiche geometriche dell’edificio considerato, degli eventuali vincoli presenti e della destinazione d’uso. Scopo del seguente articolo è quello di vagliare le diverse alternative analizzando pro e contro delle diverse soluzioni. 

Progettare la riqualificazione degli impianti termici negli edifici storici. Quali caratteristiche valutare per la massima integrazione dell’impianto?

La riqualificazione degli impianti termici negli edifici storici è un tema complesso. Se da un lato occorre mantenere e preservare le caratteristiche storiche dell’edificio, dall’altro occorre adattare la sua morfologia alle esigenze richieste dall’uso moderno. La priorità progettuale in tali casi consiste non solo nell’incrementare la performance energetica del sistema edificio-impianti, migliorando quindi le condizioni di comfort e di benessere degli utenti, ma anche nel favorire la massima integrazione dell’impianto all’interno del fabbricato a prescindere dalla sua destinazione d’uso.
In generale non vi è una soluzione unica per questa categoria di edifici, ma ogni caso deve essere analizzato singolarmente, in virtù delle caratteristiche materiche e geometriche proprie di ciascun edificio e soprattutto per l’eventuale presenza di vincoli estetici.
Tuttavia, prima di addentrarci nel tema, andando quindi ad affrontare le problematiche che si possono incontrare e le relative soluzioni, occorre definire cosa si intende per impianti termici e quali sono i sottosistemi che li compongono. 

Definiamo con chiarezza cosa intendiamo per impianti termici

Per impianti termici si intendono quegli impianti tecnologici che svolgono la funzione di riscaldamento invernale e/o di climatizzazione estiva, il cui scopo è quello di raggiungere, mantenere e controllare determinate condizioni termiche all’interno degli ambienti serviti. 

Tali impianti si compongono in linea generale di: 

• Sottosistema di generazione: composto dalle macchine che generano la potenza termica o frigorifera, attraverso una conversione dell’energia presente all’interno delle fonti energetiche. I sistemi di generazione possono classificarsi in funzione della tecnologia utilizzata (es. a combustione), della fonte energetica utilizzata (es. metano, gpl, energia elettrica), dell’applicazione o del rendimento.   
• Sottosistema di distribuzione: composto dai collegamenti tra i vari sottosistemi (es. tubazioni di acqua, canali dell’aria) e dai componenti ausiliari che permettono il movimento dei fluidi (es. pompe di circolazione).
• Sottosistema di emissione: composto dai sistemi terminali presenti all’interno degli ambienti serviti e che ne influenzano attivamente le condizioni termiche attraverso l’apporto o la sottrazione di calore.
• Sottosistema di regolazione: esegue la funzione di gestione e controllo dei parametri termici all’interno degli ambienti serviti. Possono essere classificati in funzione della logica di regolazione e dell’ambito di misura.

Fra i precedenti sottosistemi, quelli che richiedono maggiore attenzione, al fine di avere una migliore integrazione dal punto di vista architettonico, sono i sistemi di generazione e di emissione. Gli edifici storici sono infatti solitamente caratterizzati da intercapedini o cavedi, ideali per il posizionamento dei sistemi di distribuzione.

Come scegliere il sottosistema di generazione

Come già detto in precedenza, lo scopo di tale sistema consiste nel fornire o nel sottrarre energia termica. In linea generale, il posizionamento del sistema di produzione di energia termica non rappresenta un problema. Gli edifici storici sono ricchi di spazi non di pregio, come ad esempio buffer nel sottotetto o nelle cantine interrate che possono essere utilizzati come vani tecnici all’interno dei quali posizionare i generatori di energia termica. Occorre però aggiungere che, in funzione della tecnologia scelta, tali vani tecnici dovranno avere particolari caratteristiche.  

Per quanto riguarda la climatizzazione invernale, la produzione di energia termica può avvenire tramite combustione (caldaie) o compressione/assorbimento (pompe di calore). 

Fra i generatori a combustione, una tecnologia degna di nota è rappresentata dalla caldaia a condensazione. Essa infatti sfrutta il basso livello termico dell’acqua di ritorno per favorire la condensazione del vapore acqueo presente nei fumi di combustione, sfruttandone quindi il relativo calore latente. Allo stesso tempo richiede un modesto spazio di installazione. Infatti, il suo ingombro coincide all’incirca con quello di una caldaia tradizionale, ma si distingue da queste ultime per gli elevati rendimenti impiantistici. Tuttavia, nel caso in cui l’edificio considerato sia sprovvisto di un impianto di climatizzazione e si opti per tale soluzione, occorre prevedere l’allacciamento alla distribuzione di gas e soprattutto una canna fumaria per l’esalazione dei fumi. Quest’ultimo aspetto potrebbe rappresentare un problema non indifferente in quanto nel caso in cui non ci sia la possibilità di utilizzare dei camini di ventilazione già esistenti e siano inoltre presenti dei vincoli estetici di facciata, tale soluzione non potrà essere utilizzata. 

PER APPROFONDIRE La sostituzione della caldaia negli interventi di riqualificazione. Obblighi e normative di riferimento

Una alternativa alla precedente soluzione e che non prevede alcun tipo di combustione, e quindi la presenza di una canna per l’esalazione dei fumi o l’allacciamento alla distribuzione di gas, coincide con la pompa di calore elettrica.  Tale tecnologia consente di climatizzare gli ambienti (sia in regime invernale che estivo) in maniera sostenibile grazie alla sua capacità di raccogliere energia termica gratuita da una sorgente rinnovabile, riducendo così le emissioni di CO₂. In particolar modo le sorgenti di energia gratuita possono essere: 

• Aria esterna, per i modelli aria-aria o aria-acqua;
• Acqua di falda o superficiale, per i modelli acqua-acqua;
• Terreno, pompe di calore geotermiche, ovvero terra-acqua.

La scelta della sorgente utilizzabile dipende dalle condizioni e/o dai vincoli ambientali presenti come ad esempio presenza di una falda utilizzabile o disponibilità di terreno all’interno del quale far alloggiare le sonde geotermiche, siano esse a sviluppo verticale od orizzontale. Fra le precedenti tecnologie, quella che solitamente prevede una più semplice installazione coincide con la pompa di calore ad aria. Tuttavia, anche in questo caso, occorrerà considerare la presenza di vincoli estetici di facciate, nel caso di installazione all’esterno, o l’adeguatezza del vano tecnico e nella fattispecie dell’area di ventilazione se si opta per l’installazione all’interno.

Un ulteriore soluzione di ultima generazione coincide con climatizzatori monoblocco, con funzionamento a pompa di calore, caratterizzati dalla sola unità interna, che svolge quindi al contempo la funzione di sistema di generazione e di emissione. Attraverso il loro utilizzo è infatti possibile eliminare il problema del posizionamento dell’unità esterna, ovviando quindi agli eventuali vincoli di facciata esistenti. Sebbene tale tecnologia comporti notevoli vantaggi dal punto di vista estetico (l’unità esterna sarà “sostituita” da due fori di circa 15 cm ciascuno in modo da permettere lo scambio termico con l’aria esterna), essa presenta degli svantaggi come ad esempio la necessità di installare tali elementi su una parete confinante con l’esterno (la presenza di canalizzazioni ridurrebbe le prestazioni ed aumenterebbe i costi di installazione), ed una efficienza ridotta se confrontati con i climatizzatori dotati di unità esterna. 

Un’ultima soluzione, valida soprattutto nel caso in cui l’edificio considerato sia un edificio pubblico, come ad esempio un museo o una biblioteca, consiste in un impianto “a tutt’aria” in grado di adempiere non sono alla funzione di climatizzazione, invernale e/o estiva, ma anche di ventilazione, e di conseguenza di controllo dell’aria. In questo caso occorre prestare notevole attenzione al posizionamento delle canalizzazioni, in quanto solitamente caratterizzate da dimensioni non trascurabili. Di conseguenza, il vano tecnico all’interno del quale verrà alloggiata l’unità di trattamento aria dovrà situarsi in prossimità degli ambienti da climatizzare in modo da evitare una maggiore estensione della rete di distribuzione dell’aria. Potranno pertanto crearsi dei controsoffitti all’interno di locali di servizio (es. spazi di distribuzione), in modo da poter posizionare gli apparecchi maggiormente rumorosi in aree non di pregio. Allo stesso modo si potrebbero utilizzare le intercapedini presenti nelle murature o i cavedi presenti all’interno delle volte per il passaggio delle canalizzazioni. Le bocchette per l’immissione e l’estrazione dell’aria potranno poi essere create sulle partizioni interne e/o a pavimento. 

PER APPROFONDIRE ll tema della RIQUALIFICAZIONE DEGLI EDIFICI ESISTENTI si consiglia la lettura dell' dossier di INGENIO

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