Retrofit energetico di un condominio a Madrid: l’uso di energy hub per il controllo e gestione dell’impianto

Soltanto fino allo scorso inverno gli inquilini del condominio al civico 47 di Calle de la Canción del Olvido a Madrid, riscaldavano i loro appartamenti con stufe elettriche e caldaie a gas. Da giugno di quest’anno, invece, possono contare su un sistema di raffrescamento e riscaldamento più efficiente basato su moduli idronici sviluppati nell’ambito del progetto EU FP7 iNSPiRe.

GLI INTERVENTI STRUTTURALI E SULL’INVOLUCRO
La riqualificazione energetica di gran parte degli edifici europei si rende sempre più necessaria sia dal punto di vista delle prospettive energetiche che da quello strutturale e funzionale. Questo non solo a seguito delle direttive della Commissione Europea, ma anche come diretta conseguenza del deterioramento degli edifici nonché del progressivo invecchiamento della popolazione europea. L’EMVS (Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo de Madrid) ha selezionato il condominio situato al civico 47 di Calle de la Canción del Olvido a Madrid come edificio dimostrativo di un intervento di retrofit energetico nell’ambito del progetto europeo FP7 iNSPiRe. L’edificio, costruito negli anni 60’, presentava una serie di difetti. Si riscontravano in particolare problemi alle fondamenta dovuti ad un livellamento disomogeneo del terreno, che ha provocato numerose crepe di assestamento sia sulla facciata esterna che sulle pareti interne (Figura 1). Oltre a questo, l’involucro dell’edificio era privo di qualsiasi isolamento.

Figura 1 – L’edificio prima della riqualificazione e le crepe rilevate durante i sopralluoghi.

L’edificio è stato sottoposto ad una serie di interventi: rafforzamento strutturale, isolamento termico dell’involucro e installazione di un sistema di raffrescamento e riscaldamento centralizzato. Per quanto riguarda gli interventi strutturali, sono state installate delle micro-palificazioni sotto la facciata su cui sono presenti le scale e sotto la due facciate più corte dell’edificio. Tutti i micro-pali sono stati collegati meccanicamente fra loro per formare delle fondamenta solide. L’edificio è poi stato collegato alla struttura portante dell’ascensore e rinforzato strutturalmente con una struttura reticolare esterna in acciaio.
Un nuovo muro in cemento è stato eretto di fronte all’attuale giro scale, con il doppio risultato di incrementare la stabilità strutturale e fornire all’edificio un nuovo ascensore. Per procedere con questo intervento, il giro scale è stato demolito e sostituito con uno prefabbricato. (Figura 2). Questo intervento è stato estremamente significativo, non soltanto dal punto di vista tecnico, ma anche dal punto di vista della qualità della vita degli inquilini, per la maggior parte persone in pensione che percepivano la mancanza dell’ascensore come un problema. L’utilizzo di molti elementi prefabbricati ha permesso agli inquilini di poter continuare ad abitare nei loro appartamenti durante tutto il processo di riqualificazione.

Figura 2 – Installazione dell’ascensore e l’edificio alla fine del processo di retrofit

Le facciate esistenti erano normali muri ed intercapedini senza isolamento. Al fine di adeguarsi ai regolamenti nazionali in materia, è stato installato un isolamento esterno con pannelli in lana di roccia dello spessore di 10 cm. Lo strato isolante è stato poi protetto da un rivestimento in maglia di fibra di vetro e malta colorata in acrilico. Nel nuovo involucro sono state installate, all’esterno di quelle esistenti che sono state preservate, finestre a bassa trasmittanza con doppi vetri di dimensione 4/10/4 mm e con profili in alluminio. Anche le originali persiane con i relativi cassonetti sono state lasciate sul posto in modo da minimizzare il più possibile il disagio per gli inquilini. Gli appartamenti al piano terra sono separati dal livello della strada da uno spazio vuoto di altezza circa 1,4 metri, la cui superficie inferiore è stata ricoperta con uno strato di schiuma poliuretanica di circa 5 cm allo scopo di isolare ed ridurre i ponti termici verso terra. L’originale copertura del tetto è stata smantellata, mentre la struttura sottostante è stata rinforzata con una consistente struttura aggiuntiva al fine di evitare ogni eventuale cedimento strutturale futuro. L’isolamento è stato inoltre reso impermeabile dall’applicazione di una lamina geotessile in poliestere ricoperta da 60 mm di isolante XPS e uno strato di 1,2 mm in PVC-P rinforzato in fibra di vetro.

SISTEMA CENTRALIZZATO PER IL RISCALDAMENTO, RAFFESCAMENTO E FORNITURA DI ACQUA CALDA SANITARIA
Prima degli interventi di riqualificazione, gli inquilini utilizzavano stufe elettriche e caldaie a gas sia per il riscaldamento che per la fornitura di acqua calda. L’edificio era quindi sprovvisto di un vero e proprio vano tecnico. A causa del poco spazio disponibile sotto l’edificio, non sarebbe stato possibile collocare il vano tecnico al piano terra. A questo proposito, tuttavia, si è rivelato molto utile il vano ascensore: il rinforzo strutturale applicato per sostenerlo ha infatti permesso la realizzazione di un nuovo sistema centralizzato di riscaldamento e raffrescamento a livello del tetto. L’impianto installato consiste in una pompa di calore reversibile da 20 kWth a doppio circuito: il primo circuito è costantemente in modalità riscaldamento e allacciato ad un elemento di stoccaggio termico per la fornitura di acqua calda sanitaria; il secondo circuito è impostato in modalità riscaldamento durante l’inverno e in modalità raffrescamento in estate. Nei mesi estivi la pompa di calore è in grado di produrre contemporaneamente raffrescamento e riscaldamento: se necessario il calore di scarto dal raffrescamento viene riciclato per produrre acqua calda sanitaria, invece che essere rigettato nell’ambiente circostante. La pompa di calore è situata esternamente e collocata sopra il tetto, di fianco alla parete orientale del locale tecnico a scopo di restare all’ombra durante le ore più calde nelle giornate estive. (Figura 3).

22 m² di collettori solari termici montati verticalmente sulla facciata orientata a sud contribuiscono anch’essi a soddisfare la richiesta di acqua calda sanitaria. Per immagazzinare l’energia solare è stato inoltre previsto un accumulo della capacità di 800 litri con scambiatore di calore integrato. Data la mancanza di spazi all’interno del locale tecnico per installare un unico accumulo da 1300 litri, un secondo accumulo da 500 litri, alimentato dalla pompa di calore, è stato connesso in serie al precedente. A causa di vincoli estetici e limiti di spazio (i collettori solari sono allineati con due finestre della facciata principale dell’edificio) otto collettori sono stati installati sul parapetto, mentre altri due sulla parete del vano tecnico. Per permettere di effettuare interventi di manutenzione direttamente dal tetto, i collettori sono stati montati ad una distanza di 200 mm l’uno dall’altro e ad una distanza di 200 mm dagli allacciamenti di terra e la superficie del tetto. Una struttura di ancoraggio costituita da profili a “C” è stata utilizzata per sostenere il peso dei collettori e contrastare gli sforzi dovuti ai venti.
Il sistema di distribuzione è costituito da quattro condutture: due sono utilizzate per il riscaldamento o raffrescamento mentre le altre due sono usate per la distribuzione dell’acqua calda sanitaria. Le tubature sono state realizzate in polipropilene (PPR) per garantire un’installazione più economica e veloce. Ancora una volta, la struttura di supporto del nuovo vano ascensore è tornata utile dal punto di vista meccanico per ancorare le condutture verticali che mettono in connessione il vano tecnico con i singoli appartamenti. Come mostrato in Figura 4, le condutture sono state ordinate in due gruppi, ciascuno dei quali alimenta una colonna di appartamenti ai due lati del vano scale. Infine, i diversi piani sono riscaldati e raffrescati tramite pannelli radianti a soffitto montati durante gli interventi di ristrutturazione.

Figura 4 – Le colonne di distribuzione verticali viste dal giro scale in fase di costruzione (a) e dall’esterno a lavori ultimati (b).

L’ideazione di un sistema di riscaldamento e raffrescamento il cui scopo finale sia garantire un ottimale approvvigionamento di energia rinnovabile e il minimo spreco di energia termica rappresenta un problema non da poco per molti piccoli uffici di consulenza energetica. L’installazione, poi, diventa proibitiva per la maggior parte degli idraulici a causa della forte integrazione tra i vari elementi messi in gioco (pompe di calore, collettori solari, accumulatori).
A questo scopo, i partner del progetto hanno collaborato allo sviluppo di una tecnologia modulare che intende facilitare l’installazione di sistemi di raffrescamento e riscaldamento complessi in edifici residenziali medio-piccoli.

La soluzione si basa su unità idroniche “plug-and-play” (Energy Hub - EH) con relative pompe e valvole, ideate per connettersi dal punto di vista idraulico ai componenti di un sistema di riscaldamento e raffrescamento e dal punto di vista elettronico a un pannello di controllo centrale (Energy Manager - EM).

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