La progettazione integrata del sistema edificio-impianto : una realtà o un’utopia ?

Architettura ed Energia

"Perché lottare contro le forze della natura invece di utilizzarle? Perché sprecare energia per contrastare altra energia? Non è forse come lanciare una locomotiva contro un'altra locomotiva?" L'affermazione di Fuller manifesta, in un'ottica di conoscenza e collaborazione tra individuo e natura, una chiara volontà di incarnare ogni scelta progettuale nel contesto climatico in cui dovrà concretizzarsi.

In realtà l'uomo, nel corso della sua storia, si è ampiamente ispirato ai comportamenti assunti dal mondo animale e vegetale per adattarsi alle condizioni climatiche della regione ospitante.

Quelle che la letteratura definisce architetture spontanee o "troglodite", costituiscono spesso preziosi esempi di manufatti che "parlano il linguaggio di chi li abita" e che si comportano come organismi biologici dotati di meccanismi di autoregolazione.

Con l'avvento dell'era industriale l'architettura ha progressivamente perduto questo senso di "appartenenza" a un preciso contesto climatico, fino a raggiungere una totale autonomia rispetto all'ambiente naturale. Il problema del rapporto tra ambiente costruito e realtà climatico- ambientale si è tuttavia riproposto in tutta la sua complessità allorquando si sono manifestati gli effetti "negativi" di tale autonomia. Così, agli inizi del secolo, nasce la scienza della bioclimatologia architettonica, alla scopo non solo di spiegare i modi con cui l'uomo costruisce la propria casa tenendo conto dei diversi fattori climatici, ma anche di recuperare all'interno del processo progettuale il criterio climatico.

Comunemente si identifica con l'architettura bioclimatica ogni iniziativa architettonica che dimostri una particolare attenzione al problema energetico e che preveda, in fase progettuale, l'inserimento di soluzioni tecnologiche denominate "passive".

In realtà, l'attributo "bioclimatico" rappresenta la semplificazione di una concezione architettonica complessa e, allo stesso tempo, equilibrata. Non esiste cioè l'architettura frutto di un processo progettuale in cui il criterio bioclimatico occupa un ruolo fondamentale. L'architettura, infatti, nasce come elemento di mediazione tra caratteristiche ambientali ed esigenze umane ed è tesa a regolamentare i rapporti tra individuo e natura. Il modo più diretto in cui l'architettura esercita questo ruolo di mediazione e di regolazione si identifica con il controllo fisico-ambientale, inteso come il raggiungimento delle condizioni di benessere, considerate nei quattro aspetti fondamentali: benessere ottico-visivo, benessere respiratorio-olfattivo, benessere acustico e benessere termo igrometrico.

L'idea di benessere termico è strettamente legata al concetto di risparmio energetico, visto non come vincolo alla progettualità, ma bensì come parametro culturale per una nuova qualità organizzativa e compositiva dello spazio. Da ciò deriva che a una buona qualità igrotermica dell’edificio corrisponderà necessariamente un risparmio energetico e un conseguente vantaggio economico. L'obiettivo fondamentale da perseguire consiste, pertanto, nel raggiungimento di condizioni di benessere attraverso un'analisi attenta delle caratteristiche climatico-ambientali del sito che devono interagire con l'ambiente costruito. In quest'ottica, il risparmio energetico non appare più come un fine da raggiungere con qualsiasi mezzo, ma diventa a sua volta mezzo attraverso il quale valutare la qualità termica dell'edificio.

Tale verifica è tanto più significativa quanto più l'involucro e l'impianto funzionano come sistema. A tale riguardo è opportuno ricordare che con l'avvento dei sistemi di climatizzazione meccanica è andata gradualmente scomparendo l'idea di "edificio-impianto", ovvero di architettura capace di soddisfare anche i fabbisogni termici interni. In un periodo di energia facilmente disponibile, i progettisti hanno, infatti, attribuito tutto il peso della climatizzazione all'impianto meccanico, considerando l'edificio come una variabile indipendente dalle condizioni climatiche deN'ambiente esterno.

In gran parte dell'architettura contemporanea, quindi, è possibile individuare una pressoché totale scissione tra involucro edilizio e sistema meccanico di climatizzazione, dovuta ad una semplificazione eccessiva del processo progettuale. L'architettura che nasce indipendentemente dal clima, e a prescindere dal sistema di riscaldamento o di raffrescamento, non può risultare che un'architettura "disarmonica" e "carente".

E' pertanto necessario recuperare all'interno del processo progettuale l'idea di edificio come regolatore ambientale, trasferendo gran parte delle funzioni energetiche dall'impianto all'edificio stesso, e adottando soluzioni progettuali tali da garantire il benessere termico attraverso l'integrazione con gli impianti meccanici. Ciò comporta che siano ottimizzate le caratteristiche intrinseche dell'edificio, attraverso un'attenta valutazione dell'orientazione, della forma, del rapporto superficie-volume, del posizionamento e dimensionamento delle aperture, della scelta dei materiali, dell'inserimento di componenti solari passivi.

E' quanto mai opportuno quindi che il progettista acquisti una sensibilità tale da garantire il buon funzionamento del sistema edificio-impianto per ogni condizione climatica esterna, ponendo come obiettivo primario e imprescindibile il raggiungimento delle condizioni di benessere definite dal "programma prestazionale" e tendendo all'ottimizzazione del costo globale dell'intervento, inteso come somma dei costi di costruzione, manutenzione, approvvigionamento energetico, in relazione alla vita utile degli elementi tecnici che compongono il sistema edificio-impianto.

Se è vero, dunque, che la qualità dell'architettura a venire è principalmente affidata alla capacità dei progettisti di conciliare i diversi aspetti del processo edilizio, è pure vero che tale capacità deve dimostrarsi anche nei confronti del parco edilizio esistente affinché risulti effettivamente acquisita una visione complessiva della realtà edilizia. Se si pensa, per esempio, al fatto che il parco edilizio italiano si rinnova ogni anno di una minima percentuale di opere architettoniche, valutabile intorno al 2%, e se si considera che lo stesso parco edilizio esistente si compone in massima parte di architetture realizzate senza alcun criterio energetico, allora è facile intuire quali vantaggi deriverebbero dall'associare sistematicamente alla manutenzione ordinaria e straordinaria degli edifici anche la loro riqualificazione energetica.

Integrazione Edifìcio-Impianto

L'integrazione degli impianti tecnologici nelle opere progettate è un tema cui non sempre, nella prassi quotidiana, si rivolge l'adeguata attenzione e si riconosce un ruolo ben preciso.

Molto spesso, infatti, l'esigenza di integrazione non rientra negli obiettivi primari del progetto, ma viene rimandata ad una fase successiva, di natura strettamente operativa.

L'integrazione deve, viceversa, essere intesa come momento di inserimento in un sistema più complesso di tutti gli impianti tecnologici, progettati e calcolati nei loro aspetti legati al benessere in senso lato (termico, acustico, illuminotecnico ecc..), nonché alla sicurezza degli utenti.

Benessere e sicurezza, come è stato dimostrato da studi e sperimentazioni compiute soprattutto negli anni più recenti, è un connubio complesso, che deve essere ottimizzato in presenza di intenzioni progettuali concomitanti e coerenti, relative sia al sistema passivo (involucro edilizio), che al sistema attivo (impianti tecnologici).

L'integrazione si traduce nel saper cogliere gli obiettivi comuni del progetto, tenendo conto delle esigenze del committente, delle leggi vigenti, delle destinazioni e dei costi, coordinando i fini e utilizzando al meglio le tecniche più evolute e le esperienze più consolidate. A tale scopo deve svilupparsi un ricco e articolato dialogo fra i vari progettisti delle parti architettoniche, strutturali, tecnologiche. L'assenza di un tale dialogo è spesso causa del malcontento di committenti e utenti riguardo l'esito del processo costruttivo.

L'integrazione degli impianti nell'edificio deve partire dall'osservanza di leggi e norme vigenti, dallo studio accurato delle esigenze espresse dall'utente e delle possibili alternative tecnologiche per il loro soddisfacimento, in simbiosi con le caratteristiche architettoniche e tecnologiche del manufatto edilizio; essa, inoltre, deve razionalizzare percorsi impiantistici in coerenza con lo sviluppo plani volumetrico dell'edificio e la localizzazione delle diverse utenze.

Senza necessariamente ricondursi al dibattito tra fautori dell'impianto in vista o nascosto, sembra opportuno rammentare che molti fra i più apprezzati e qualificati progettisti, sia nel passato sia soprattutto in tempi moderni, hanno spesso usato gli impianti anche a fini architettonici.

La più recente legislazione sul risparmio energetico e sulla sicurezza degli impianti costituisce uno stimolo cogente per una sempre maggiore attenzione dei committenti e degli utenti verso la progettazione impiantistica; pertanto è logico prevedere che nell'immediato futuro più consistenti saranno i cambiamenti progettuali derivati dai recenti provvedimenti legislativi, riguardanti anche le procedure per l'affidamento dei lavori, in quanto, imponendo esse il progetto esecutivo completo e integrato, favoriranno quel dialogo fra architetti e impiantisti che spontaneamente stenta ad avviarsi.

E' auspicabile che la nuova generazione di architetti sia più preparata tecnicamente e più attenta a tale collaborazione sinergica con gli impiantisti, in modo da armonizzare le intenzioni progettuali al fine di perseguire una migliore qualità nell'edilizia e il contenimento dei consumi energetici, ciò che consentirà anche sensibili riduzioni nell'emissione di inquinanti nell'atmosfera. In pratica, la progettazione architettonica, termofisica e impiantistica dell'edificio in generale deve riguardare:

• la delimitazione perimetrale dell'edificio curato nei suoi aspetti fisici (trasmissione del

calore, trasferimento di umidità, barriera al rumore, illuminazione e radiazione solare) e tecnici (infiltrazioni d'aria, facilità di pulizia, assenza di ponti termici, capacità di accumulo termico, ecc);

• l'architettura degli interni con attenzione alle soluzioni funzionali (controsoffittature, pavimenti sopraelevati, cavedi, ecc....), che sono generalmente i contenitori degli impianti e pertanto ne debbono facilitare l'accessibilità per le manutenzioni e le pulizie periodiche;

• l'impiantistica, che deve essere progettata e realizzata con il criterio della funzionalità e della flessibilità, con possibilità di accesso per opere di manutenzione ordinaria e straordinaria.

Con un'analogia, si può asserire che il sistema edificio-impianti deve risultare finalizzato come un apparato mobile (aeroplano, automobile...), costituito da una struttura portante, da un involucro protettivo e da una parte meccanica preposta al funzionamento: ogni sua parte deve tendere a soddisfare requisiti rispondenti alla sicurezza e al benessere.

La Nascita del Concetto di Integrazione

La corretta progettazione di un’opera edile deve avvenire in modo "integrato", vale a dire con il pieno concorso di tutte le necessarie competenze e professionalità (architetto, strutturista, impiantista geologo, esperto di acustica, ecc,).

La progettazione integrata è in realtà operante solo da pochi anni; negli anni '80 il progetto, specie se relativo ad un’opera pubblica, era affidato al solo architetto e la progettazione delle opere strutturali ed impiantistiche costituiva di norma un onere a carico dell'appaltatore; come tale era sviluppata solamente in corso d’opera.

Per progettare e realizzare categorie di opere fra loro molto differenti è necessario il concorso di differenti professionalità. Ma le competenze specialistiche non sono sufficienti a garantire risultati soddisfacenti, è necessario che ci sia la massima integrazione a tutti i livelli: tra le varie categorie di opere edili, tra gli impianti e la costruzione edile e tra impianti e impianti.

Per quanto riguarda gli impianti si tratta di definire le aree ad essi destinate ed in particolare quelle destinate alle centrali tecnologiche, le percorrenze orizzontali e verticali (cavedi), i transiti delle reti impiantistiche (forometrie) per rendere compatibili gli impianti con l'edificio e più propriamente con le strutture e le opere di finitura.

In altre parole è indispensabile definire l'architettura del sistema impiantistico e soprattutto renderla nota a tutto il gruppo di progettisti per prevenire le interferenze e risolvere le conflittualità. E' compito del progettista delle opere edili esercitare questo coordinamento, anche se nei progetti complessi è sempre più opportuno ricorrere ad una specifica figura guida, appositamente incaricata di svolgere questa attività di coordinamento e che conosca tutto il processo: il project manager.

Prerogative della figura del project manager sono quindi:

• Coordinamento delle attività di tutti i professionisti impegnati nella realizzazione dell'opera.

• Responsabilità su tempi, costi, qualità.

• Modalità di lavoro condivise.

• Rapporti con la committenza.

• Pianificazione generale.

• Risoluzione delle criticità e delle conflittualità eventuali del progetto.

I principi della progettazione integrata hanno finalmente trovato definitiva affermazione nella nuova legge quadro sui lavori pubblici 109/94 e s.m.i. (legge Merloni).

Le fasi del progetto sono normate dall'articolo 16 della legge quadro sui lavori pubblici, legge 109/94 cosiddetta legge Merloni e in particolare dal Capo II del Titolo III del suo regolamento di attuazione il DPR 554/99.

Comma 1 art. 16: "La progettazione si articola, nel rispetto dei vincoli esistenti, preventivamente accertati e dei limiti di spesa prestabiliti, secondo tre livelli di successivi approfondimenti tecnici", essi sono:

• Progetto preliminare: "definisce le caratteristiche qualitative e funzionali dei lavori, il quadro delle esigenze da soddisfare e delle specifiche prestazioni da fornire."

• Progetto definitivo: "individua compiutamente i lavori da realizzare, nel rispetto delle esigenze, dei criteri, dei vincoli, degli indirizzi e delle indicazioni stabiliti nel progetto preliminare e contiene tutti gli elementi necessari ai fini del rilascio delle prescritte autorizzazioni ed approvazioni."

• Progetto esecutivo: "redatto in conformità al progetto definitivo, determina in ogni dettaglio i lavori da realizzare ed il relativo costo previsto e deve essere sviluppato ad un livello di definizione tale da consentire che ogni elemento sia identificabile in forma, tipologia, qualità, dimensione e prezzo."

I primi due livelli del progetto (preliminare e definitivo) hanno lo scopo di inquadrare in modo completo e, come dice il termine stesso, "definitivo" l'opera prevalentemente nei suoi aspetti funzionali e architettonici.

Al progettista degli impianti sono infatti richiesti solamente i "calcoli preliminari" e i "dimensionamenti di massima", tali da permettere la "definizione dei volumi tecnici necessari". Nelle prime due fasi il progettista degli impianti è chiamato a lavorare più sull’edificio che sui propri impianti, definendoli a un livello di approfondimento tale da dare al progettista delle opere edili la possibilità di completare nel modo più preciso possibile il progetto edilizio, individuando ogni esigenza di spazio e di passaggi, ogni interferenza e interazione che verrà a crearsi, in sede costruttiva prima e di esercizio poi, fra il manufatto edilizio e gli impianti tecnologici in esso inseriti.

Definito, e per quanto possibile bloccato, in questo modo il progetto architettonico, la terza e ultima fase, quella del progetto esecutivo, vedrà maggiormente impegnati sia il progettista delle opere strutturali sia il progettista delle opere impiantistiche.

Quest'ultimo, in particolare, dovrà redigere i "calcoli esecutivi" di tutti gli impianti al fine di "stabilire e dimensionare tutte le apparecchiature" e "tutti gli elementi necessari per la funzionalità degli impianti stessi", nonché "consentire di determinarne il prezzo" (comma 3 art. 39 DPR 554/99).

I contenuti specifici del progetto preliminare sono illustrati e descritti negli art. 18-^24 del DPR 554/99 e non sono precisati particolari contenuti e/o elaborati relativi agli impianti.

I contenuti specifici del progetto definitivo sono illustrati e descritti negli art. 25-r34 del DPR 554/99 e per quanto riguarda gli impianti il progetto definitivo prevede specificatamente: g) calcoli preliminari delle strutture e degli impianti;

"Gli elaborati grafici e descrittivi nonché i calcoli preliminari sono sviluppati ad un livello di definizione tale che nella successiva progettazione esecutiva non si abbiano apprezzabili differenze tecniche e di costo".

I contenuti e gli elaborati relativi agli impianti sono i seguenti:

S art. 26 relazione descrittiva: "illustra i criteri di progettazione delle strutture e degli impianti, in particolare per quanto riguarda la sicurezza, la funzionalità e l'economia di gestione"

S art. 30 elaborati grafici: "comprendono schemi funzionali e dimensionamento di massima dei singoli impianti, sia interni che esterni"

S art. 31. Calcoli preliminari delle strutture e degli impianti: "i calcoli preliminari delle strutture e degli impianti devono consentirne il dimensionamento e, per quanto riguarda le reti e le apparecchiature degli impianti, anche la specificazione delle caratteristiche. I calcoli degli impianti devono permettere, altresì, la definizione degli eventuali volumi tecnici necessari".

Infine i contenuti specifici del progetto esecutivo sono illustrati e descritti negli art. 35-^4 del DPR 554/99. "Il progetto esecutivo costituisce la ingegnerizzazione di tutte le lavorazioni e, pertanto, definisce compiutamente ed in ogni particolare architettonico, strutturale ed impiantistico l'intervento da realizzare"

Per quanto riguarda gli impianti il progetto esecutivo prevede specificatamente:

art. 39. Calcoli esecutivi delle strutture e degli impianti:

3. I calcoli esecutivi degli impianti sono eseguiti con riferimento alle condizioni di esercizio, alla destinazione specifica dell'intervento e devono permettere di stabilire e dimensionare tutte le apparecchiature, condutture, canalizzazioni e qualsiasi altro elemento necessario per la funzionalità dell'impianto stesso, nonché consentire di determinarne il prezzo.

4. La progettazione esecutiva delle strutture e degli impianti è effettuata unitamente alla progettazione esecutiva delle opere civili al fine di prevedere esattamente ingombri, passaggi, cavedi, sedi, attraversamenti e simili e di ottimizzare le fasi di realizzazione.

5. I calcoli delle strutture e degli impianti, comunque eseguiti, sono accompagnati da una relazione illustrativa dei criteri e delle modalità di calcolo che ne consentano una agevole lettura e verificabilità

8. Il progetto esecutivo degli impianti comprende:

a) gli elaborati grafici di insieme, in scala ammessa o prescritta e comunque non inferiore ad 1:50, e gli elaborati grafici di dettaglio, in scala non inferiore ad 1:10, con le notazioni metriche necessarie;

b) l'elencazione descrittiva particolareggiata delle parti di ogni impianto con le relative relazioni di calcolo;

c) la specificazione delle caratteristiche funzionali e qualitative dei materiali, macchinari ed apparecchiature.

Gli obiettivi di questa tesi hanno subito svariate modifiche e variazioni in corso d’opera. Il punto di partenza è stato quello di effettuare una serie di interviste ad alcuni professionisti, per improntare poi un lavoro basato sugli spunti, sui consigli e sugli esempi recepiti dalle persone intervistate, per giungere alla realizzazione di un prontuario di soluzioni compatibili.

Le interviste hanno invece generato un risultato completamente opposto rispetto a quello sperato, perché hanno indirettamente bocciato l'idea del prontuario. Indirettamente perché nessuno si è opposto all'idea presentata, ma perché le differenziate risposte ottenute ci hanno portato a considerare le difficoltà, ma soprattutto l'impossibilità di poter giungere ad un ventaglio di soluzioni in qualche modo generalizzabili o standardizzabili.

Abbiamo compreso che i fattori che intervengono per portare ad una decisione o ad un'altra riguardo ad un determinato intervento sono molteplici e in molti casi di difficile identificazione, possono andare dagli aspetti antropologici e dai comportamenti umani, fino ai più complicati calcoli ingegneristici di dimensionamento.

Questo cambio di rotta è stato reso possibile proprio dalle interviste che sono ugualmente rimaste il nostro punto di partenza, ma per sviluppare una seconda parte differente da quella considerata in sede iniziale.

La seconda fase della tesi si è dunque articolata nell'analisi di esempi di sistemi edificio-impianto realizzati, sottolineandone le caratteristiche e le soluzioni innovative, nonché evidenziando gli aspetti positivi e/o negativi del progetto e della realizzazione.