Strategic scenarios in energy-environmental refurbishment of the historic massive building stock

This paper proposes a reflection on possible design tools for the energy-environmental refurbishment of historical massive buildings, through actions that take into consideration the historical, architectural and ecological value of the building. In line with our current national legislation and European directives, the research topic con-cerns operations on the built heritage as a mean towards the reduction of the environ-mental and economic costs, urban revitalization processes, as well as social and cultural enhancement. An excursus on the most popular massive archetypes localized in the Mediterranean basin, means to illustrates their common performance characteristics and their bioclimatic behavior. The recognition of the loss of traditional building methods highlights the need to recover a synergic approach in the push for intervention on massive heritage. The objective of this paper aims to outline an intervention methodology to define strategic scenarios for massive historical buildings that meet the three general approaches of: recovery, refurbishment and energy retrofit. This methodology is applied to the case study of the adaptive reuse of Fort Portuense, in Rome: specifically, the experimentation wants to improve indoor comfort, with operation on the envelope stratification and on energy management of the building, trying to integrate multiple devices that cooperate synergistically with the whole system as to provide a high-energy performance building.

La presente proposta d’intervento vuole mostrare l’incidenza delle strategie di riqualificazione energetico-ambientale quando applicate in maniera sinergica all’organismo edilizio. In particolare si vuole analizzare la tipologia massiva che ha assunto un ruolo fondamentale nella nostra tradizione costruttiva, in risposta altamente performante alle specificità climatiche del mediterraneo. Alla luce delle più recenti normative nazionali (DM del 2009) e in linea con le direttive della UE, sottolineando l’importanza del recupero in chiave energetica come risposta concreta al problema ambientale ed al dilagante consumo di suolo, nella prima parte del lavoro un’analisi della casistica ampia del mediterraneo, offre una catalogazione di quegli edifici che per caratteristiche morfo-tipologiche comuni, possono essere definiti architetture massive. Caratterizzata da una conformazione che agevola una naturale ventilazione costante, e presentando spessori compatti, questa tipologia si contraddistingue per l’alta inerzia termica e per il contenimento delle dispersioni energetiche e permette la riduzione dell’impiego di dispositivi di tipo attivo negli interventi di retrofit. Nella seconda parte vengono definite le proprietà termiche dell’involucro massivo, con analisi teorica delle relazioni che esso instaura con le principali strategie di riqualificazione. Di fatti, se caratterizzato da un’opportuna successione negli strati costituenti in relazione al flusso termico, questo tipo di involucro è in grado di garantire condizioni di comfort interno ottimali . Considerando l’elevata inerzia termica di una chiusura opaca un fattore determinante nell'attenuazione delle variazioni climatiche stagionali - poiché smorza l’oscillazione termica entrante ritardandone l’ingresso all'interno degli ambienti confinati (in estate), fungendo altresì da massa d’accumulo (in inverno) - l’involucro massivo si configura come componente estremamente dinamico dell’organismo edilizio, il cui comportamento adattivo reagisce sia a sorgenti di calore esterne che interne. Tuttavia, come avviene in un organismo vivente, esso contribuisce al benessere microclimatico a condizione che le altre parti dell’edificio collaborino alla sua “attivazione”: nell’ottica della riqualificazione energetica di un edificio massivo, risulta quindi fondamentale tanto il miglioramento prestazionale delle parti (interventi puntuali) quanto renderle solidali a livello di comportamento termodinamico (azioni sinergiche) nelle fasi di accumulo, gestione e dispersione dell’energia. Partendo da questa premessa, nella terza parte il progetto di riqualificazione energetico-ambientale di un forte militare romano diventa oggetto di approfondimento attraverso simulazioni termodinamiche e fluidodinamiche per diversi scenari di intervento simultanei. A seguito di una breve contestualizzazione storica della tipologia, viene effettuata un’analisi della morfologia, che fa emergere problematiche e potenzialità del consistente involucro in muratura portante, prevalentemente ipogeo. La raccolta dei dati climatici del sito ed il loro impiego in una prima simulazione dinamica riguardante irraggiamento delle superfici esposte, ventilazione naturale e contesto, verifica le relazioni tra sistema costruito e sistema ambientale. Con un passaggio di scala, tali risultati fungono da base per simulazioni finalizzate a valutare il comportamento dell’involucro massivo al variare dei diversi sistemi di gestione dell’energia. Attraverso la lettura e la messa a sistema dei risultati numerici per diversi scenari strategici, è stato possibile evidenziare modalità e misura dei benefici innescati dalla sinergia di interventi passivi applicati all'organismo edilizio, a verifica della tesi sostenuta.