L’edificio, posto sul lato nord-est della Chiesa, fu eretto nella seconda metà del XIX secolo come scuderia, dato che a quel tempo i Monaci Benedettini avevano acquistato due carrozze per esigenze di collegamenti tra Perugia e le Rocche di Casalina e Sant’Apollinare. L’immobile, a lungo utilizzato come magazzino dalla Fondazione per l’Istruzione Agraria, era originariamente compreso nel primo progetto di restauro complessivo della Rocca di Sant’Apollinare del 2002. Tale progetto, che prevedeva di destinare il complesso a Centro Spirituale della Curia, proponeva di ricavare in gran parte dell’ex scuderia e della Rocca camere e spazi di soggiorno a disposizione di religiosi e pellegrini. Tuttavia, nelle successive varianti del progetto, l’immobile è stato stralciato, anche a seguito dei danni riportati con il terremoto del 2009 che hanno determinato l’Ordinanza di sgombero del Comune di Marsciano nel 2010 e la necessità urgente di opere di messa in sicurezza. Lo stato attuale dell’immobile è pertanto quello corrispondente alla situazione anteriore al 2002, con le modifiche conseguenti alle opere di messa in sicurezza.

 

Il valore aggiunto dell’ex scuderia risiede oltre che nell’elevato valore storico-culturale e nella sostenibilità ed efficienza energetica perseguita mediante interventi mirati di riqualificazione, anche nella volontà di destinare gli ambienti dell’edificio ad attività didattica. La struttura infatti verrà adibita a polo di ricerca e didattico per la formazione di figure professionali specializzate sui temi dell’efficienza energetica, delle linee guida LEED e dell’edilizia green a livello nazionale ed internazionale orientata a studenti, dottorandi, tecnici e professionisti del settore. Sarà pertanto sede di corsi, seminari, scuole estive, scuole di dottorato a partire da Settembre 2016. A tal fine, alcune parti dell’edificio caratterizzate da tecnologie costruttive avanzate e sistemi impiantistici innovativi sono state appositamente lasciate “a vista” in modo tale che l’edificio possa configurarsi come “laboratorio a cielo aperto” per la fruizione di tali soluzioni da parte di studenti, ingegneri, architetti e geometri. Tra le principali tecnologie “a vista” vi sono il pavimento a pannelli radianti, il sistema d’illuminazione a led con flusso diretto e indiretto tale da garantire il comfort luminoso interno e il “display della consapevolezza”, che consente il monitoraggio in tempo reale del funzionamento dei sistemi installati e fornisce agli occupanti informazioni circa i consumi al fine di incentivare comportamenti energeticamente virtuosi.

 

Il progetto di riqualificazione energetica dell’ex scuderia della Rocca di Sant’Apollinare si pone come fiore all’occhiello dell’edilizia sostenibile per le importanti, efficaci ed innovative strategie di mitigazione climatica che mette in campo, come spiegato nel dettaglio di seguito.
L’edificio in esame consiste in un parallelepipedo (8,47 m x 16,04 m) contiguo al complesso architettonico monumentale della Rocca di Sant’Apollinare, ed è ubicato al di sopra di un poggio nei pressi del paese di Spina, vicino al fiume Nestore, distante 15 km dal comune di Marsciano e a circa 20 km a sud-ovest dalla città di Perugia. Le costruzioni più prossime al complesso sono alcune abitazioni residenziali a circa 500 metri da esso. L’edificio si sviluppa su tre piani, di cui uno seminterrato. La struttura è costituita da murature portanti in pietrame con elementi di arenaria legati con malta bastarda, con integrazioni in laterizio. Originariamente l’edificio aveva una copertura a padiglione, con struttura in legno impostata su quattro puntoni angolari e manto di coppi e tegole.
Gli interventi effettuati sono volti a salvaguardare sia le testimonianze delle tecniche esecutive e gli aspetti funzionali del manufatto relative alla sua prima edificazione, sia gli aspetti esteriori nel contesto architettonico-ambientale in cui si trova. Per questo le opere sono state finalizzate al mantenimento, dove possibile, dello stato preesistente dell’edificio, sia riguardo le strutture, sia i materiali scelti per la ristrutturazione, mediante integrazione di soluzioni innovative e tecnologie sostenibili da un punto di vista della performance termo-energetica e dell’impatto ambientale della struttura.

 

Il fenomeno microclimatico dell’isola di calore urbana, che consiste nella presenza di un gradiente termico fra aree urbanizzate e aree verdi circostanti, rappresenta insieme al fenomeno del riscaldamento globale uno dei più attuali problemi ambientali del pianeta.
Le principali strategie proposte dal presente progetto al fine della mitigazione di tale fenomeno microclimatico locale sono soluzioni di tipo passivo quali l’applicazione di materiali altamente riflettenti in copertura dell’edificio (tegole e coppi “cool”) e materiali permeabili ad elevato albedo nell’ambito della pavimentazione esterna (ghiaie riflettenti), in grado di minimizzare l’impatto di fenomeni come le ondate di calore sul microclima, sulla performance termo-energetica degli edifici e sull’habitat umano e animale.
L’applicazione dei suddetti materiali applicati nell’ambito della ristrutturazione dell’ex scuderia contribuiscono significativamente alla mitigazione di suddetti fenomeni micro-climatici, sia su scala del singolo edificio sia su scala più ampia urbana.
Infatti, l’applicazione in copertura di tegole e coppi “cool” aventi il medesimo aspetto estetico di coppi e tegole originali storici, ma in grado di riflettere la maggior parte della radiazione solare incidente, consente di ridurre notevolmente la richiesta energetica per il raffrescamento di picco durante la stagione estiva, con una conseguente diminuzione della necessità di installare sistemi energivori di tipo attivo quali impianti di condizionamento e delle emissioni di inquinanti in atmosfera. L’applicazione di tegole/coppi altamente riflettenti in copertura dell’edificio storico consente inoltre un considerevole miglioramento del comfort termico interno riducendo anche il rischio di problemi di salute degli occupanti dovuti a fenomeni di surriscaldamento estivo degli ambienti interni.
L’applicazione nell’ambito della pavimentazione esterna della ghiaia, un materiale permeabile disponibile localmente e naturalmente riflettente, contribuisce ulteriormente alla mitigazione del fenomeno microclimatico dannoso dell’isola di calore e riscaldamento globale. Infatti, il processo di raffrescamento passivo tramite evapotraspirazione dovuti alla porosità del rivestimento permette il mantenimento di temperature superficiali ridotte rispetto alle tradizionali tipologie di pavimentazioni come asfalti o piastrelle di vario genere. Il fatto che la ghiaia sia reperibile localmente implica inoltre la riduzione dell’impatto economico e ambientale dovuto al trasporto generando sia una riduzione dei costi sia una diminuzione delle emissioni di CO2 in atmosfera, producendo pertanto un recupero nell’ottica dell’economia circolare.

Il progetto di riqualificazione ed efficientamento dell’ex scuderia di Sant’Apollinare si configura come un caso innovativo di progettazione sostenibile e “green” in virtù delle tecnologie e soluzioni ad elevate prestazioni termo-energetiche applicate. Il contenuto innovativo risiede infatti nell’utilizzo nell’ambito del processo di ristrutturazione dell’edificio storico, anche nell’ottica del conseguimento della certificazione LEED NC (Nuove Costruzioni) e HB (Historic Building), e dell’utilizzo di materiali innovativi a ridotto impatto ambientale sia nell’ambito dell’involucro edilizio che nella pavimentazione esterna.
Nel dettaglio, le soluzioni innovative selezionate per l’efficientamento energetico sostenibile dell’edificio storico in oggetto consistono:

• nell’integrazione in copertura di tegole e coppi “cool”anticati tali da consentire la riduzione dei consumi per il raffrescamento estivo e l’ottimizzazione del comfort termico interno (Figura 6);
• nella realizzazione di pavimentazioni esterne permeabili ad elevato albedo in grado di garantire la mitigazione di fenomeni microclimatici locali quali isola di calore urbana ed ondate di calore e favorire il perseguimento di condizioni di benessere termo-igrometrico esterno, senza generare fenomeni di discomfort visivo e termico degli utenti (Figura 7).

Tali tegole e coppi volte ad incrementare la performance termo-energetica dell’edificio sono costituiti da ingobbi “anticati” aventi il medesimo aspetto di quelli originali storici, ma caratterizzati dalla presenza di pigmenti “cool” a base di biossido di titanio con elevata riflettanza solare. Analisi preliminari sia in laboratorio che in campo hanno consentito la caratterizzazione e ottimizzazione delle proprietà termo-ottiche di tali materiali in termini di riflettanza solare ed emissività termica. In particolare, sono stati misurati valori di riflettanza solare fino a 34.2 per tegole e coppi anticati, rispettivamente. È stata inoltre calcolata la riflettanza solare raggiungibile mediante integrazione di tali coppi e tegole altamente riflettenti come media ponderata a seconda del tipo di campione testato e dell’esposizione della copertura (Tabella 1).

 

I valori di emissività termica dei campioni di tegole e coppi riflettenti misurati sono compresi tra 0.84 e 0.90, come mostrato in Tabella 2.
Mediante l’applicazione di tali tegole e coppi anticati riflettenti in copertura dell’ex scuderia si raggiunge un SRI compreso tra 33 e 35 a seconda dell’esposizione, che rientra nei limiti previsti dalla certificazione LEED.

 

Un’ulteriore soluzione implementata nell’edificio ex scuderia è la pavimentazione esterna permeabile realizzata mediante applicazione di una ghiaia naturalmente riflettente reperita localmente. Si tratta di un materiale a ridotto impatto ambientale e ridotti costi di approvvigionamento e applicazione, catalogabile come materiale “naturalmente cool” in quanto permeabile e in grado di favorire il raffrescamento passivo della superfici tramite evapotraspirazione. Tale materiale è inoltre caratterizzato da una riflettanza solare variabile tra 0.4 e 0.6, crescente al diminuire della granulometria, e da un’emissività termica elevata compresa tra 0.88 e 0.93.
Analisi sperimentali in laboratorio ed in situ accoppiate ad analisi di tipo numerico hanno consentito di dimostrare la potenzialità di tale materiale applicato nell’ambito di pavimentazioni esterne ai fini della mitigazione del fenomeno dell’isola di calore urbana mediante il mantenimento di temperature superficiali contenute e della riduzione delle emissioni di CO2.
Infine, l’ex scuderia della Rocca di Sant’Apollinare ha costituito anche uno spunto per la possibilità di integrazione negli edifici storici di materiali a cambiamento di fase (PCM-Phase Change Materials) nell’ambito dell’involucro edilizio e delle pavimentazioni, al fine di migliorare le condizioni di comfort termico interno e ridurre la domanda energetica per il raffrescamento tramite l’ottimizzazione delle prestazioni dell’edificio in termini di accumulo termico.

 

Il carattere fortemente innovativo del progetto risiede anche nel fatto che esso rappresenta il primo edificio certificato LEED NC in Umbria e il primo prossimo a ricevere la certificazione LEED HB al mondo. Ciò risulta utile anche a livello locale in termini di diffusione di un know-how per l’applicazione di pratiche green anche nei confronti delle aziende di costruzione locali che risultano pertanto più competitive a livello nazionale nell’ambito della realizzazione di edifici performanti, efficienti e sostenibili da un punto di vista energetico e ambientale.

I benefici di caratteri economico prodotti a seguito dell’attività di ristrutturazione e riqualificazione secondo i principi della sostenibilità energetica-ambientale dell’edificio ex scuderia della Rocca di Sant’Apollinare risiedono essenzialmente nella politica di riciclo e recupero adottata durante tutto il corso delle attività di cantiere, nell’ottica dell’economia circolare e di carattere locale.
Infatti, il recupero e riuso delle acque pluviali, il riciclo e la gestione logistica dei rifiuti, nonché il riutilizzo di materiali originali della struttura storica hanno consentito un risparmio pari al 30% rispetto ad un cantiere delle medesime dimensioni e caratteristiche.
Nel dettaglio, tra i principali materiali di recupero utilizzato si hanno le travi del soffitto, gli inerti derivanti dalla demolizione di preesistenti setti murari danneggiati, pianelle dismesse dai precedenti solai e re-impiegate per la realizzazione della pavimentazione, pietrisco di drenaggio delle acque meteoriche ricavato da elementi in laterizio preesistenti.
Il risparmio conseguito ha inoltre consentito la possibilità di reinvestire il capitale nell’implementazione di tecnologie innovative nell’ambito di un sistema di illuminazione a basso consumo, di sistemi di domotica e di “eco-feedback” che consentono il monitoraggio e la gestione più efficiente e performante di tutti gli impianti presenti e forniscono informazioni agli occupanti circa i propri consumi energetici al fine di suscitare comportamenti più sostenibili ed energeticamente consapevoli.

Tale progetto ha inoltre consentito la creazione in Umbria di una cultura di imprese di costruzioni che lavorano sull’efficienza energetica degli edifici nonché sulla sostenibilità ambientale degli stessi, che prima non sussisteva.
Ciò genera inevitabilmente un notevole impatto nell’ottica di un approccio economico di tipo circolare e un miglioramento del tessuto industriale edile in una regione relativamente meno all’avanguardia in tale settore, ma caratterizzata da una forte tradizione ambientale di vocazione per le sue caratteristiche intrinseche.

Dato l’imponente patrimonio storico-artistico edificato in Italia, corrispondente a circa un terzo degli edifici del nostro paese, si ritiene che l’edificio oggetto della presente candidatura possa rappresentare un vero e proprio archetipo da diffondere copiosamente in tutto il territorio come soluzione di progetto integrato multi-obiettivo, come in precedenza accennato, ed anche come occasione fruttuosa di sviluppo di nuovi materiali e tecniche di progettazione, recupero e costruzione che, a partire da un forte contributo scientifico e di innovazione implementata nel presente progetto, potrebbero trovare slancio industriale ed impulso applicativo in tutto il patrimonio italiano di edifici esistenti, sottoposti a vincolo ambientale e, più in generale, di cui si voglia preservare il contenuto valoriale storico-architettonico.
Tale edificio infatti vede l’applicazione di materiali edilizi innovativi altamente prestazionali, reperiti localmente e caratterizzati da un ridotto impatto ambientale anche in quanto costituiti da materie prime che non necessitano di alcuna ulteriore lavorazione e con ridotto impatto sull’intero ciclo di vita.
Il panorama edilizio italiano vanta un patrimonio storico e architettonico unico al mondo, che si compone non solo di edifici di eccezionale pregio monumentale, ma anche di tanti esempi di ‘architettura spontanea’, come rustici, casali e cascine.
In un’ottica di rilancio del settore dell’edilizia nell’ambito della green economy, un importante punto di svolta, in un paese come l’Italia, non può che essere dato da una nuova attenzione alla conservazione, unita alla riqualificazione attraverso i principi di sostenibilità, degli innumerevoli edifici storici del nostro territorio.
Proprio per questo motivo, nel campo della riqualificazione energetica degli edifici storici mediante tecnologie innovative ad elevate prestazioni termo-energetiche e ambientali nel rispetto dei vincoli presenti, l’Italia riveste un ruolo importante e di guida nei confronti del resto del mondo. Tale ruolo è stato riconosciuto dal GBC-Green Building Council mondiale nell’ambito della redazione del protocollo per la certificazione LEED HD-Historic Building.
L’edificio ex scuderia in oggetto rappresenta il primo esempio sullo scenario internazionale di edificio in uno stato avanzato per la ricezione della certificazione LEED HB. Tale edificio vuole configurarsi pertanto una sorta di caso di studio pilota volto ad incentivare la diffusione di una nuova cultura della sostenibilità nel settore di edifici ad elevato carattere storico-culturale, troppo spesso considerati come edifici a ridotta efficienza energetica, intrinsecamente non-recuperabili a causa dei numerosi vincoli estetici ed architettonici presenti. Questa nuova cultura della sostenibilità prevede l’implementazione di tecnologie e soluzioni replicabili, non-invasive e prevalentemente di tipo passivo (senza l’ausilio di impianti tecnologici) che rispettino e salvaguardino la preziosa qualità artistica, architettonica e culturale degli edifici storici garantendone allo stesso tempo il miglioramento dell’efficienza e performance termo-energetica, soprattutto grazie allo sfruttamento ed alla valorizzazione delle risorse del territorio nell’ottica di un approccio economico di tipo circolare.

Il progetto è attualmente sottoposto a valutazione nell’ambito dell’importantissimo protocollo internazionalmente riconosciuto LEED NC per Nuove Costruzioni e Grandi Ristrutturazioni ed anche al nuovo protocollo LEED HB fiore all’occhiello del Green Building Council Italiano per Edifici Storici, il quale, per la prima volta nella storia del protocollo LEED, è stato sviluppato fuori dagli Stati Uniti ed è pronto per l’implementazione a livello internazionale, a partire dal presente progetto che costituirà l’intervento pioneristico della sostenibilità ambientale e l’efficienza energetica italiana nel mondo.

Questo protocollo opera attraverso sette categorie, ciascuna costituita da prerequisiti e crediti. Si riportano di seguito le diverse categorie declinate nel caso specifico dell’ex scuderia della Rocca di Sant’Apollinare in oggetto:

• Sostenibilità del Sito (SS): è stato perseguito mediante la limitazione dell’impatto generato dalle attività di costruzione e il controllo del deflusso delle acque meteoriche.
• Gestione delle Acque (GA): è stato perseguito mediante l’incentivazione ad un uso più razionale dell’acqua, e pertanto mediante uso di sistemi di riuso e conservazione.
• Energia e Atmosfera (EA): questi crediti sono stati perseguiti mediante l’installazione di impianti efficienti a fonti di energia rinnovabile (biogas), al fine di diminuire gli sprechi e abbattere i costi energetici dell’edificio, e mediante l’incremento dell’albedo della copertura dell’edificio e della pavimentazione esterna mediante materiali sostenibili innovativi al fine della riduzione del fabbisogno energetico nonché la mitigazione del fenomeno dell’isola di calore. Sono stati inoltre sviluppati sofisticati modelli di simulazione termo-energetica di tipo dinamico, precedentemente non di facile impiego nell’edilizia storica.
• Materiali e Risorse (MR): richiede la riduzione della produzione dei rifiuti e degli scarti, il riciclo dei materiali attraverso uno smaltimento ecologico degli stessi. Tale credito è perseguito nell’ambito dell’ex scuderia mediante l’attuazione di una politica di acquisti che riduca l’impatto ambientale tramite l’impiego di materiali riciclati, reperibili nelle vicinanze del sito, assemblati con materiali biodegradabili, locali e non tossici.
• Qualità ambientale Interna (QI): questi crediti sono conseguiti mediante la previsione di un controllo della qualità dell’aria, il monitoraggio dei sistemi di ventilazione, la programmazione di attività di manutenzione e verifica periodica degli impianti, l’inserimento di sensori di regolazione automatica della miscela d’aria entrante (temperatura, umidità, livello di CO₂), il monitoraggio post-occupazione delle condizioni di comfort acustico e di illuminazione.
• Innovazione nella Progettazione (IP): tale credito è perseguito mediante l’applicazione di soluzioni e materiali innovativi sostenibili e a ridotto impatto economico e ambientale. Nel caso dell’edificio in oggetto tali materiali consistono in tegole e coppi anticati ad elevato albedo applicati in copertura, in ghiaia riflettente e permeabile da pavimentazione esterna in grado di ottimizzare il confort termico interno ed esterno, ridurre i fabbisogni di picco estivi per il raffrescamento, e mitigare localmente il fenomeno di isola di calore.
• Priorità Regionale (PR): ha come obiettivo quello di incentivare i gruppi di progettazione sul territorio.

 

Le strategie operative adottate per raggiungere gli obiettivi ambientali prefissati si sviluppano nelle seguenti tematiche: Gestione sostenibile del cantiere; Recupero delle aree verdi e dei siti degradati; Trasporti alternativi; Gestione del deflusso delle acque meteoriche; Effetto isola di calore.
In particolare, il credito relativo ai trasporti alternativi nell’ambito della categoria “Sostenibilità del sito” è implementato nel caso dell’ ex scuderia attraverso la creazione di un servizio di bus navetta privato durante le ore di punta e in sinergia con il servizio di trasporto pubblico.
Per quanto riguarda il credito relativo alla mitigazione dell’isola di calore, questo è perseguito nell’ambito dell’edificio in oggetto mediante integrazione in pavimentazione esterna della ghiaia riflettente permeabile e in copertura di tegole e coppi ad elevata riflettanza, in modo tale da conseguire un SRI (Solar Reflection Index) compreso tra 33 e 35 a seconda dell’esposizione.

 

L’ex scuderia della Rocca di Sant’Apollinare costituisce il primo edificio al mondo ad essere prossimo al conseguimento della certificazione LEED HB. Questo nuovo protocollo di recente pubblicazione mira a promuovere un nuovo concetto di conservazione sostenibile, nel quale convivono le esigenze di recupero di quella parte più pregiata e storica del parco edilizio nazionale con le indicazioni degli obiettivi europei di efficientamento energetico e riduzione dell’impatto ambientale esistente. I lavori per l’elaborazione del protocollo sono iniziati nell’aprile 2012. Nella prima e fondamentale fase, GBC Italia si è impegnata a trovare i riferimenti normativi nazionali e internazionali relativi al nuovo ambito di applicazione, data la mancanza degli stessi tra i protocolli LEED e GBC, mentre successivamente si è concentrata nel tentativo di uniformare il nuovo progetto ai programmi esistenti. La prima uscita della versione breve del protocollo risale a giungo 2013 per i soli soci e al settembre dello stesso anno pubblicamente.
L’uscita ufficiale del protocollo in versione completa è stata il 23 aprile 2015.
L’applicazione del protocollo HB è limitato ai soli edifici storici, cioè manufatti edilizi che costituiscono “testimonianza materiale avente valore di civiltà”. GBC Italia specifica che le costruzioni certificabili con il nuovo protocollo devono essere riconducibili all’interno dell’ultimo ciclo storico concluso, che per l’Europa, termina con l’industrializzazione edilizia, convenzionalmente iniziata nel 1945. Tali edifici devono presentare un processo edilizio, materiali, tecniche costruttive ed elementi tecnici risalenti al periodo pre-industriale (prima del 1945), per una porzione minima, pari al 50% degli elementi tecnici. In tal senso, l’ex scuderia della Rocca di Sant’Apollinare rappresenta un edificio di carattere storico, risalendo alla seconda metà del XIX secolo, ed essendo, quindi, a tutti gli effetti un edificio storico certificabile in quanto antecedente al 1945.
Il protocollo HB opera attraverso le sette categorie che caratterizzano gli altri protocolli LEED e GBC, aggiungendo l’area tematica ‘Valenza storica’, che attraverso l’identificazione di precisi metodi di indagine e nuovi crediti mira a preservare ciò che è ritenuto manufatto avente valore storico-testimoniale, valorizzandone le caratteristiche di pregio.
Nel caso dell’edificio in esame, il prerequisito relativo alle indagini conoscitive preliminari è stato perseguito tramite l’individuazione sintetica delle fasi costruttive e delle principali funzioni ospitate, la restituzione della consistenza materica delle superfici e restituzione delle tecniche costruttive, l’individuazione delle forme macroscopiche di degrado e/o dissesto su materie e strutture, la descrizione di massima del funzionamento e dei componenti impiantistici.
Sono stati in seguito perseguiti ulteriori crediti mediante l’effettuazione di indagini energetiche avanzate a scopi conoscitivi (Credito1.1), indagini diagnostiche su materiali e forme di degrado riscontrate nell’edificio storico (Credito 1.2), indagini diagnostiche sulle strutture e monitoraggio strutturale (Credito 1.3) Compatibilità della destinazione d’uso e benefici insediativi (Credito 3.1), Piano di manutenzione programmata (Credito 5), restauro sostenibile (Credito 4) e tutela dei beni architettonici e del paesaggio al fine di preservare l’elevato valore culturale della struttura (Credito 6).