La biblioteca universitaria di Brema

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1 RISTRUTTURAZIONE ENERGETICA La biblioteca universitaria di Brema Veduta dal viale dell università L Università di Brema, fondata nel 1971 (l autore partecipò al relativo concorso architettonico con un progetto), sta crescendo. Contemporaneamente crescono anche i prezzi dell energia. L aumento complessivo del costo dell energia è stato motivo di riflessione sulle potenzialità di risparmio energetico. Poiché la biblioteca statale universitaria, costruita all inizio degli anni Settanta, era uno degli edifici con il maggiore consumo energetico, è stata decisa la sua totale ristrutturazione energetica. Questa decisione era strettamente collegata all idea di un miglioramento dell utilizzabilità e dell attrattiva per il visitatore. Poiché un edificio bibliotecario ha solitamente molti spazi riservati ai libri, ma solo poche zone ben illuminate dalla luce naturale, bisognava anche pensare ad un nuovo concetto d illuminazione. Anche la permanenza, sia quella tra gli scaffali sia quella in sala lettura, la si voleva rendere più gradevole: migliore illuminamento, migliore temperatura e meno rumori causati dall impianto di ventilazione. La struttura costruttiva dell edificio e i suoi impianti sono un buon esempio degli edifici amministrativi costruiti tra gli anni Sessanta e gli anni Ottanta, edifici che bisogna ristrutturare nei prossimi anni. Il progetto di ristrutturazione della biblioteca universitaria di Brema può senz altro rappresentare un modello. La più diretta interessata, ossia l amministrazione universitaria, si aspetta una specie di guida per la ristrutturazione energetica di altri edifici degli anni Settanta, in particolare per nuovi interventi ristrutturativi nell ambito del complesso universitario, ma anche per altri edifici pubblici e privati. Nella ristrutturazione sono stati investiti più di 15 milioni di Euro, di cui 7,24 milioni in interventi energetici e il controllo scientifico degli stessi. Sono stati inoltre finanziati il risanamento dell infrastruttura tecnica, la modernizzazione generale e il nuovo concetto dell utilizzo degli spazi. La ristrutturazione energetica è stata co-finanziata dal Ministero Economia e Lavoro (BMWA) nell ambito del programma Miglioramento energetico della struttura edilizia (EnSan). Il monitoraggio assicura informazioni sull utilizzo dell energia e le condizioni climatiche indoor prima dell intervento di ristrutturazione e controlla il risultato della ristrutturazione per un periodo prolungato. L edificio La biblioteca, inaugurata nel 1975, offre oltre agli ambienti strettamente bibliotecari, uffici, laboratori e una sala convegni, nonché locali tecnici e di servizio. La pianta, quasi quadrangolare, si sviluppa su cinque piani. Le dimensioni del deposito libri e della sala lettura comportano inevitabilmente spazi molto ampi e profondi. L edificio è pertanto molto compatto e ha un rapporto A/V (superficie/volume) di 0,2, molto vantaggioso dal punto di vista energetico. L edifico ha una struttura a telaio in cemento armato e possiede una facciata a pendente (curtainwall). L università considera la facciata della biblioteca un

2 elemento architettonico molto caratteristico del campus, perciò, questa, non doveva essere sostituita. La facciata ha una vetratura fissa, tipica per il periodo in cui fu costruita. Al tempo era ritenuta la migliore soluzione per garantire il necessario comfort termico ottenuto, naturalmente, tramite un impianto di meccanica. Obiettivi della ristrutturazione L elevatissima spesa per l energia che l università doveva sostenere ha richiesto notevoli interventi di risparmio energetico. Il risanamento della biblioteca, con 831 kwh/(m2 anno) grande consumatrice di energia, è stato quindi molto importante. L obiettivo fissato da raggiungere riguardava pertanto la riduzione del consumo energetico primario del 50 percento. Gli utilizzatori della biblioteca avevano inoltre denunciato le cattive condizioni climatiche, l insufficiente illuminazione, l impossibilità di aprire le finestre, nonché il continuo rumore proveniente dall impianto di ventilazione meccanica. La ristrutturazione doveva pertanto servire anche ad eliminare questi difetti e i conseguenti disturbi. Per il settore amministrativo è stato importante ottenere buone condizioni climatiche anche senza meccanica. Oltre alla ristrutturazione energetica bisognava anche riorganizzare l area d ingresso e provvedere a modernizzare l arredo, l attrezzatura informatica e tecnica dei settori di lavoro. Tutti questi interventi dovevano essere attuati senza alcuna interruzione d esercizio della biblioteca. L involucro edilizio La facciata è una costruzione a telaio d alluminio con vetri isolanti a due lastre. All interno dei profilati di alluminio sono applicati dei profilati di materiale plastico che procurano un leggero effetto di taglio termico. Le finestre degli anni Settanta non possiedono ante apribili. All esterno delle finestre si trova una costruzione d acciaio che regge gli elementi parasole fissi e mobili. Anche questa costruzione è un elemento caratteristico dell architettura della biblioteca. Le lamelle mobili d alluminio di ogni facciata sono azionate separatamente da motori elettrici. La ristrutturazione della facciata si è resa necessaria sia Particolare della facciata per motivi energetici, sia per il miglioramento del comfort termico all interno, nonché per consentire una regolazione individuale da parte degli utilizzatori. In particolare, negli uffici che occupano circa il 10 percento della superficie utile principale, si sono potute migliorare le condizioni climatiche tramite l inserimento di ante apribili nelle finestre. Il vetro parasole usato (g=0,38), in combinazione con gli elementi ombreggianti preesistenti, procurano una sufficiente protezione contro i surriscaldamenti estivi. I tetti, nella parte della terrazza, avevano un isolamento termico insufficiente, uno strato troppo sottile che è stato ingrossato da 100 a 140 millimetri. L edificio della biblioteca non possiede un piano interrato e il pavimento contro terra del Piano Terra non ha nessun isolamento termico. Circa un terzo delle perdite di calore per trasmissione è attribuibile ad elementi a contatto con la terra. Un miglioramento di questa situazione non è stato possibile per gli enormi costi che un intervento simile avrebbe comportato. Riscaldamento, ventilazione e L elettricità e il calore sono forniti dal vicino inceneritore a cogenerazione. L acqua molto calda (130/90 C) è condotta dalla centrale ad una stazione di scambio situata all edificio della biblioteca. Il freddo (6/15 C) è prodotto nella centrale frigorifera universitaria. Un trasformatore collocato nella centrale tecnologica dell edificio produce il vapore necessario per l umidificazione dell aria.

3 Prima della ristrutturazione, la dei locali consumava un immensità di energia. Al livello 0 dell edificio erano centralizzati diversi gruppi per il condizionamento dell aria, i ventilatori per l asportazione dell aria esausta si trovavano sotto il tetto. Il calore poteva essere recuperato solo in minima parte miscelando l aria calda esausta con quella fresca esterna. I locali alla periferia dell edificio erano riscaldati tramite l aria, cioè tramite una miscela d aria fredda e d aria calda insufflata nei pressi delle finestre. Questo sistema venne scelto per riscaldare i vetri delle finestre onde evitare la formazione di condensa. IL vecchio sistema con insufflazione d aria per riscaldare i vetri delle finestre Nel corso della ristrutturazione, il vecchio sistema di è stato sostituito da tre sistemi che lavorano indipendentemente: riscaldamento, ventilazione e raffreddamento. I locali lungo la facciata sono ora illuminati e ventilati naturalmente. Il ricambio d aria dei locali situati al centro dell edificio è garantito da un mini-impianto di dotato di un recuperatore di calore ad entalpia regolabile tramite un dispositivo che regola il flusso volumico dell aria. Questo sistema comporta un rilevante risparmio energetico. Il calore e il freddo sono ora trasportati e distribuiti tramite l acqua e non più come prima tramite l aria. Anche questo è un provvedimento che contribuisce al risparmio energetico. Nella zona delle vetrate della facciata sono stati installati dei radiatori convenzionali che hanno sostituito le bocchette dalle quali prima usciva l aria calda. Le valvole elettroniche dei radiatori si chiudono automaticamente quando vengono aperte le finestre. Il carico termico all interno dell edificio è asportato dall acqua fredda che circola negli elementi di refrigerazione. Il calore assorbito può essere recuperato e utilizzato per il preriscaldamento dell aria esterna in entrata. La somma di questi interventi consente di adeguare le prestazioni agli effettivi bisogni. Così, gli impianti di ventilazione possono essere disattivati nelle ore in cui un continuo ricambio d aria non è necessario, mentre i locali possono comunque essere riscaldati. Per i nuovi impianti di ventilazione si sono potuti riutilizzare molti degli elementi del vecchio impianto dopo averli sottoposti ad accurata pulizia. Illuminazione In condizioni di un rapporto 1:7 tra la superficie della facciata e quella della biblioteca, anche una facciata totalmente vetrata non è in grado di procurare l illuminamento necessario al centro dell edificio. Inoltre, sono proprio gli scaffali ad impedire la diffusione della luce nei luoghi dove essa sarebbe necessaria. L esistente schema della disposizione delle lampade non ha consentito adeguamenti individuali. Sono stati rilevati Biblioteca illuminamenti troppo alti presso le finestre e troppo scarsi al centro. Mancava inoltre la possibilità di regolare individualmente l illuminamento secondo il bisogno.

4 Dopo la ristrutturazione, un controsoffitto consente la disposizione delle lampade indipendentemente dallo schema originario, così che i corridoi tra gli scaffali possono essere ben illuminati. Grazie alla maggiore efficienza dei moderni corpi illuminanti, si è potuto ridurre il numero di questi corpi e, conseguentemente, si è potuta ridurre del 40 percento anche la potenza installata. Nonostante queste riduzioni, un illuminamento tra 430 e 510 lux richiesto dalla norma DIN 5035, è facilmente ottenibile. Negli uffici, un sistema di regolazione automatica adegua la luminosità delle lampade in Presso le finestre rapporto all illuminazione naturale. Il risultato degli interventi di risparmio energetico avrebbe potuto essere ancora migliore, se, ancora prima della ristrutturazione, l illuminamento di molte zone non fosse stato insufficiente. La potenza attualmente installata è di W/m2, mentre prima era di W/m2. Il calore emesso dalle lampade costituisce la maggior parte del carico termico nelle parti centrali della biblioteca. La minore potenza presentemente installata contribuisce quindi anche alla riduzione del fabbisogno di raffreddamento. Finanziamento innovativo La ristrutturazione energetica è costata 7,24 milioni di Euro. Il 50 percento di questa cifra è stato finanziato tramite programmi statali (ZIP, EnSan). Per il resto, di spettanza all università, non erano disponibili dei fondi. La possibilità di finanziare questo resto tramite un cosiddetto contratto di performance-contracting è stato preso in esame, ma ben presto respinto dal committente. Come soluzione alternativa non restava che accendere un credito comunale, da ripagare tramite lo stesso futuro risparmio ottenuto dalla riduzione dei costi energetici. L università stessa ha assunto il ruolo di contactor, assumendo così i rischi, ma anche le opportunità di un tale intracting. I risparmi energetici previsti e il continuo aumento dell energia sono decisamente a favore di questa soluzione. Esperienze Oggi sono disponibili anche i risultati dei primi dieci mesi di monitoraggio. Questi risultati consentono l estrapolazione dei risparmi annuali d energia. Rispetto al 2002, per il 2005 risulta una riduzione del consumo d energia primaria compresa tra 831 e 230 kwh/(m2 anno), ovvero una riduzione pari al 70 percento. Riferito ai prezzi dell energia del 2004, rispetto al 2002, il risparmio economico ammonta a Euro, equivalente al 74 percento. Il calcolo preventivo sarà aggiornato anche per il In considerazione degli interventi di razionalizzazione aziendale, per il secondo anno d esercizio si prevede un risparmio complessivo ancora maggiore. Conclusioni L esempio della biblioteca statale universitaria di Brema testimonia l efficacia del projectmanagement, perché, nonostante l ininterrotto esercizio anche nel corso della ristrutturazione, i lavori si sono conclusi entro il termine previsto ed i costi sono rimasti al di sotto di quelli preventivati. Un rilevante miglioramento è stato ottenuto grazie all installazione del nuovo impianto di ventilazione e ad un sistema convenzionale di riscaldamento al posto del vecchio impianto di. Con la modernizzazione del sistema di illuminazione, la situazione di illuminamento è stata sensibilmente migliorata nei

5 vari settori della biblioteca. Il comfort negli uffici è aumentato grazie all inserimento di finestre apribili. Con gli interventi di ristrutturazione, la biblioteca è divenuta più attraente e gli ambienti molto più accoglienti. Per quanto riguarda la volumetria, le caratteristiche fisiche e l impiantistica, l edificio è stato un eccellente esempio per l architettura degli anni Settanta. Le esperienze fatte con la sua ristrutturazione possono servire a simili interventi su molti altri edifici della stessa età. Dati dell edificio Costruzione Telaio in c.a.; facciata pendente in alluminio e vetro Superficie utili lorda m2 Superficie utile principale m2 Volume lordo m3 Rapporto A/V 0,2 Stato prima e dopo l intervento di ristrutturazione Prima della ristrutturazione Dopo della ristrutturazione Valore U della facciata circa 2,35 W/(m2K) 1,6 W/(m2K) Valore U delle finestre 3,5 W/(m2K) 1,77 W/(m2K) Valore U del tetto 0,84 W/(m2K) 0,27 W/(m2K) Riscaldamento Radiatori convenzionali dietro la facciata Ventilazione Con l apertura delle finestre degli uffici, nelle altre aree tramite l impianto di ventilazione meccanica Aggregati di raffreddamento ad acqua nei locali Riflettori con tubi fluorescenti a gas T5 e reattori elettronici Climatizzazione Illuminazione Tubi fluorescenti con reattori di vecchio tipo Fabbisogno di energia primaria 831 kwh/(m2 anno) 230 kwh/(m2 anno) Consumi prima e dopo la ristrutturazione Consumi 2002 Consumi 2005 Riduzione Elettricità illuminazione MWh/anno 645 MWh/anno 45% Elettricità MWh/anno 651 MWh/anno 73% Calore MWh/anno 910 MWh/anno 83% Freddo MWh/anno 136 MWh/anno 88% Energia primaria 831 kwh/(m2 anno) 231 kwh/(m2 anno) 69% MiniWatt.it MiniWatt.it è un servizio d informazione sull efficienza energetica, risparmio energetico ed edifici a basso consumo energetico. Redazione Via Spinosa, 4/C Porto Mantovano (MN) tel.: fax:

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