I sistemi radianti negli edifici per il culto

Clara Peretti - Ingegnere Libera professionista, Segretario Generale Consorzio Q-RAD 21/12/2018 1830

Edifici per il culto. Fonte immagini: Aziende Consorzio Q-RAD

Edifici per il culto. Fonte immagini: Aziende Consorzio Q-RAD

Gli edifici per il culto in Italia, di diversa dimensione e importanza storico artistica, sono numerosi e presentato caratteristiche diversificate in funzione del periodo di costruzione e delle dimensioni dell’opera. Nella maggioranza dei casi si tratta di edifici antichi per i quali si deve procedere a periodiche manutenzioni e ristrutturazioni spesso comprendenti l’adeguamento o il rifacimento completo degli impianti.

Le particolari caratteristiche della struttura impongono nella progettazione e costruzione dei sistemi impiantistici di tener conto di diversi fattori fra i quali, la sicurezza dei visitatori, presenti contemporaneamente anche in numero elevato, la tutela e conservazione di eventuali opere artistiche di pregio e le peculiari esigenze delle celebrazioni liturgiche. 

Il riscaldamento e il raffrescamento dei luoghi di culto sono complessi a causa di esigenze specifiche legate alle strutture e al loro uso. Gli edifici per il culto sono infatti caratterizzati da ampie volumetrie, notevoli altezze, bassa efficienza delle strutture (elevate dispersioni), utilizzo discontinuo, elevata presenza di persone in periodi di tempo limitati.

Si deve inoltre considerare l’impossibilità, il più delle volte, di intervenire sulle strutture murarie. Trattandosi molte volte di edifici di valore storico ed artistico, si deve rispettare l’architettura della Chiesa e bisogna evitare l’innescarsi o l’accentuarsi di problemi relativi all’umidità sulle strutture in presenza di opere d’arte (statue, quadri, affreschi, mosaici, ecc.).

La tipologia tradizionale degli edifici per il culto era caratterizzata da edifici monumentali con ambienti interni vasti e solenni (generalmente sprovvisti di un sistema di riscaldamento) che, se da una parte garantivano un’elevata inerzia termica e limitati carichi endogeni e di irraggiamento, vengono oggi giudicati irrazionali per gli elevati consumi energetici e le difficoltà di controllo della qualità dell’aria.

E’ da evidenziare che per venire incontro alle esigenze venute a crearsi, specialmente in certi periodi, si è cercato di riscaldare tali ambienti con diversi sistemi, il più delle volte creando danni irreparabili ai monumenti stessi. 

La riqualificazione degli edifici per il culto

La riqualificazione degli edifici storici è un’operazione tanto importante quanto delicata, perché deve tener conto delle esigenze di conservazione del bene. 

Più volte è stato trattato il tema dell’adeguamento agli standard attuali degli edifici storici. Tale aspetto risulta particolarmente critico e complesso sia per le strutture che per i sistemi impiantistici. Nel tema delle strutture rientrano due macro argomenti: l’efficienza energetica e la sismica. Strutture disperdenti, con elevata massa ed inerzia e notevoli volumi caratterizzano le strutture storiche costruite in temi in cui l’attenzione agli aspetti energetici non era prioritaria. Inoltre, agire al giorno d’oggi con coibentazioni, sigillature o sostituzioni di elementi vetrati può modificare l’estetica e il design (interni ed esterni) di architetture sottoposte a vincoli artistici. 

Quando si interviene in un contesto di beni tutelati o, comunque, di valore culturale, le operazioni da svolgersi rientrano nell’ambito del restauro e le finalità prioritarie sono quelle della conservazione e della trasmissione al futuro di tali beni nelle migliori condizioni possibili. Anche gli interventi di efficienza energetica (sia della struttura che degli impianti) devono perseguire tale finalità, il che significa considerare l’efficienza energetica uno strumento di tutela, piuttosto che un processo di riqualificazione in contrapposizione con le esigenze di conservazione. Ne deriva che le scelte progettuali devono essere effettuate all’interno di un effettivo confronto con gli esperti di conservazione.

Nelle attività legate alla manutenzione e alla riqualificazione degli edifici per il culto sono coinvolte figure professionali (tecnici, ingegneri, architetti) che necessitano di un’attività formativa specifica, per la peculiarità e la destinazione degli edifici di culto, i cui interventi non possono essere assimilabili tout court a quelli su altri edifici con destinazioni d’uso diverse.

I sistemi radianti negli edifici per il culto

La tipologia di sistemi radianti idronici per gli edifici per il culto più utilizzata è rappresentata dai sistemi radianti a pavimento che sono spesso scelti perchè si integrano perfettamente con le architetture, non sono visibili e, lavorando a basse temperature evitano totalmtente surriscaldamenti e differenze di temperature marcate.

Ad alto o a basso spessore, la soluzione radiante a pavimento è la più indicata sia in caso di edifici per il culto nuovi che in caso di riqualificazioni.

Sono rappresentate di seguito due sezioni di sistemi radianti (tradizionale e a basso spessore).

sistemi radianti a pavimento

Sistemi radianti a pavimento

Attraverso gli esempi applicativi riportati di seguito vengono approfondite le principali criticità e soluzioni tecnologiche negli edifici per il culto.

Esempi applicativi di sistemi radianti negli edifici per il culto

La riqualificazione della Basilica della Salute a Venezia

La costruzione della Basilica di S. Maria della Salute in Venezia iniziò nel 1631 su progetto di Baldassarre Longhena. Oggetto della riqualificazione della Basilica della Salute di Venezia è stata la pavimentazione nel Presbiterio, nel  Coro e nella Sacrestia Minore. 

L'impianto di riscaldamento a pavimento è stato scelto per temperare il rigore invernale, notevole a causa delle ampie superfici vetrate, nelle zone principalmente utilizzate per l'uso liturgico corrente, in particolare nel Presbiterio prospiciente l'Altar Maggiore. Il progetto di risanamento ha previsto il sollevamento totale dei circa 9000 pezzi di marmo policromo che costituiscono il prezioso manufatto, con relativa precisa catalogazione, il loro individuale restauro e il riposizionamento su sottofondo opportunamente riqualificato.

Il pavimento radiante è stato integrato da alcune unità termoventilanti incassate nella pedana di legno che segue l'andamento semicircolare delle  absidiole laterali del Presbiterio; lo scopo di queste unità è duplice: contrastare la corrente fredda discendente, generata dalle grandi finestre delle absidiole stesse, e riscaldare l'intradosso del soffitto del presbiterio per elevarne la temperatura radiante, con ovvio contributo alla funzione del sistema. L'impianto si collega, tramite uno scambiatore di calore di disaccoppiamento, alla nuova centrale termica dell'adiacente Seminario Patriarcale.

Disposizione generale dell’impianto radiante Basilica della Salute Venezia

Disposizione generale dell’impianto nella zona del Presbiterio. Fonte: Eurotherm

I notevoli vincoli all'intervento, posti dalla Soprintendenza, in relazione alla particolare importanza ed integrità del monumento hanno orientato le scelte impiantistiche: non era proponibile la costruzione di una vetrata di chiusura del grande arco tra il Presbiterio e la rimanente parte della Basilica, che certamente avrebbe consentito la creazione di un ambiente chiuso, di dimensioni relativamente limitate, con maggiori possibilità di controllo delle condizioni ambientali.

E proprio tale impossibilità richiede un accurato controllo della temperatura superficiale del pavimento, al fine di evitare fenomeni convettivi che, richiamando aria fredda dal grande volume principale della basilica, potrebbero innescare fastidiose correnti d'aria. 

Un'altra limitazione, emersa in corso d'opera a seguito della rimozione del pavimento, è stata imposta dalla presenza di un sottofondo in laterizio, piuttosto ben conservato, che si è voluto mantenere: ciò ha imposto una drastica riduzione allo spessore disponibile per la realizzazione del sottofondo di posa e del pavimento radiante. L'innovativa soluzione adottata è costituita da un massetto alleggerito con argilla espansa di piccola pezzatura e additivato di fibra polimerica, specificamente concepito per il restauro di spessore pari a 4 cm, nel quale sono state direttamente ricavate mediante fresatura a secco le cave da 16 mm x 16 mm per alloggiare i tubi dei circuiti radianti; una volta inseriti i tubi, una rasatura di boiacca fluida ha riempito gli spazi vuoti delle cave in modo da presentare una superficie perfettamente piana e in buon contatto termico con la  successiva malta di allettamento e le lastre di marmo.

Posa pavimento radiante Basilica della Salute Venezia

Le attività di cantiere per la posa del pavimento radiante: a destra la macchina fresatrice per la realizzazione delle cave. Fonte: Eurotherm

Queste hanno spessori fortemente variabili, da 2 cm per il marmo di Carrara a 6 cm per il Rosso Verona: le differenze sono ovviamente compensate da diversi spessori di malta e complessivamente gli strati sovrastanti il massetto hanno uno spessore totale di 7 cm. Il comportamento termico della struttura complessiva così risultante (terreno di riempimento, sottofondo in laterizio, massetto, malta di allettamento in spessore variabile e lastre di marmo) è stato oggetto di un'approfondita analisi numerica agli elementi finiti che ha permesso la determinazione del passo dei tubi e della temperatura di progetto ottimale per l'acqua dei circuiti radianti.

Studio campo termico

Studio del campo termico mediante codice agli elementi finiti (a sinistra) e dettaglio delle tubazioni inserite nelle cave fresate (a destra). Fonte: Eurotherm

I materiali per il caso studio " La riqualificazione della Basilica della Salute a Venezia" sono stati ricavati dallo analisi dal titolo "UN PAVIMENTO RADIANTE INNOVATIVO PER LA BASILICA DELLA SALUTE A VENEZIA
a cura di Zecchin R., Stefanutti V. e Beltrame D.

La riqualificazione del Duomo di Pinerolo

Costruito tra il X secolo e il XV secolo il duomo di Pinerolo è un edificio per il culto situato nel centro storico della cittadina, in piazza San Donato.

Tra il 2012 e il 2013 il Duomo è stato ristrutturato; gli interventi hanno coinvolto il rifacimento dell'impianto termoidraulico comprensivo della sostituzione dell'impianto radiante a pavimento risalente al 1963, con tubazioni in ferro.

Duomo di Pinarolo, fotografie storiche del impianto radiante del 1963

Duomo di Pinerolo: fotografie storiche (1963). Fonte: LOEX

L’impianto è stato concepito con una suddivisione in tre settori, che consentono un’alimentazione separata degli stessi, in relazione alle esigenze liturgiche e di partecipazione dei fedeli, con un conseguente (e  consistente) contenimento dei costi di gestione.     

 All’interno della cattedrale sono stati posati oltre 700 mq di pannelli per il riscaldamento in cui scorrono tubazioni in polietilene reticolato, per uno sviluppo lineare pari a 5000 metri.

Progetto del sistema radiante a pavimento del Duomo di Pinerolo

Progetto del sistema radiante a pavimento. Fonte: LOEX

Il sistema radiante a basso spessore scelto è composto da uno strato isolante, lamelle termoconduttrici, tubazioni in materiale plastico, come rappresentato di seguito in figura.

Installazione pavimento radiante Duomo Pinerolo

Installazione sistema radiante a pavimento. Fonte: LOEX

Le Fasi costruttive hanno previsto una prima movimentazione degli arredi, protezione delle opere fisse (pulpito, altari laterali, organo), la rimozione del vecchio pavimento, la creazione cavedio per impianto elettrico, l'installazione del collettore, la posa sistema radiante con i relativi test e infine la posa pavimentazione.

Di pavimentazione storica, allora realizzata in quarzite di Barge, esistevano ancora tracce delle lastre che si ritrovano sotto la bussola di ingresso, dove è collocata la scala che conduce alla cantoria. 

Per motivi vari che vanno da quello economico, ai tempi, alla oramai scarsa disponibilità della quarzite locale la scelta è ricaduta su un materiale con la analoga composizione che si rifacesse anche cromaticamente alla pietra impiegata storicamente.  

La scelta del disegno per la posa è stata ricavata dalle immagini d’epoca che hanno consentito di ricostruire una geometria fedele all’impianto decorativo tardo ottocentesco che è per la Cattedrale l’immagine consolidata in cui i fedeli si riconoscono. 

Il Duomo di Pinerolo

Il duomo di Pinerolo prima della riqualificazione (a sinistra) e il duomo di Pinerolo oggi (a destra). Fonte: LOEX

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Altri esempi applicativi dei sistemi radianti negli edifici per il culto contenuti nell'articolo:

Cattedrale di Santa Maria Assunta di Teramo

Cattedrale Santa Maria Assunta ad Andria