Due recenti progetti realizzati in Scozia dimostrano come la rigenerazione sostenibile degli edifici esistenti non può prescindere da strategie quali gli interventi di efficientamento dell’involucro e la verifica delle prestazioni in fase di occupazione. Analizziamo in questo articolo la realizzazione relativa alla Burrell Collection di Glasgow.
“L’edificio più green è quello che è già stato costruito.” Questa frase di Carl Elefante, ex presidente dell’American Institute of Architects, potrebbe adattarsi a pennello per l’edificio che ospita la Burrell Collection a Glasgow (figura 1). Il termine “green”, tuttavia, non avrebbe potuto certo essere attribuito a questa galleria d’arte prima dell’intervento di riqualificazione appena completato.
Ospitata dal 1983 in un edificio immerso nel verde del Pollok Country Park, a ridosso del centro di Glasgow, la Burrell Collection è un museo unico nel suo genere che riunisce l’eclettica raccolta di opere d’arte donata nel 1944 alla città scozzese da Sir William Burrell, armatore, collezionista e filantropo. A comporla sono ben 9000 opere che vanno da reperti preistorici a dipinti di Manet e Degas, con specifiche collezioni di arte tardo- medievale, ceramiche, bronzi, giade cinesi, tappeti islamici e pittura francese del XIX secolo (figura 2).
Dopo quasi 40 anni dalla sua costruzione, la struttura, sottoposta a vincolo monumentale, soffriva di una miriade di problematiche, la più significativa delle quali era costituita dall’involucro molto energivoro. I problemi erano quelli tipici di un edificio della sua epoca: scarso isolamento termico, infiltrazioni d’aria ed elevati apporti solari attraverso le estese superfici vetrate esposte a sud (figura 3) che mettevano a dura prova gli impianti di climatizzazione, che peraltro erano arrivati anch’essi alla fine della loro vita utile.
Questi difetti erano così gravi da rendere il museo insostenibile da gestire in termini di costi e non più in grado di garantire una sede adatta alla collezione d’arte. Nel 2016 viene quindi affidato l’incarico di sviluppare il progetto di riqualificazione con un budget di 68,25 milioni di sterline, con l’obiettivo di portare a nuova vita l’edificio rendendolo più sostenibile dal punto di vista economico, sociale e ambientale.
L’intervento sull’involucro
Il progetto della Burrell Collection rappresenta un modello esemplare di approccio fabric first. Il miglioramento dell’involucro è stato infatti fondamentale per il successo dell’intervento. A tale scopo è stata eseguita in primo luogo un’indagine termografica per determinare le prestazioni effettive dell’involucro che, com’era prevedibile, sono risultate non adeguate. Trovare una soluzione, tuttavia, non è stato semplice.
La condizione di vincolo monumentale significava che molti elementi costruttivi, come i muri in pietra, non potevano essere toccati, quindi le migliorie si dovevano concentrare sulla copertura e sulle facciate vetrate originali degli anni 80, i soli elementi sui quali potevano essere realizzati interventi significativi per portarli agli standard energetici attuali e anche oltre. Nell’ambito dello sviluppo del progetto iniziale il team ha eseguito un test di tenuta all’aria, ma le perdite sono risultate così elevate da non consentire di mantenere una pressione sufficiente per fornire una lettura agli strumenti di misurazione. La stima era che il tasso di perdita d’aria dell’edificio fosse superiore a 20 m3/m2·h a 50 Pa. Le condizioni esterne di progetto erano di 6 °C con il 100% di umidità relativa in inverno, e di 24 °C con 100% di umidità relativa in estate.
Dopo aver scoperto le elevate infiltrazioni, le batterie di riscaldamento e raffreddamento sono state riprogettate per far fronte a valori di 15 m3/m2·h. Dopo l’intervento è stato ottenuto la perdita d’aria si è ridotta a 5,3 m3/m3·h a 50 Pa, un miglioramento considerevole rispetto alla situazione precedente sicuramente da attribuire alle specifiche e agli accurati dettagli del progetto della nuova facciata vetrata, del telaio in alluminio e del sistema di guarnizioni.
Il sistema di facciata originale era tipico del suo tempo, essendo composto da una lastra esterna monolitica e da una interna in vetro laminato trasparente, con un valore U medio di circa 3 W/ m2·K. I nuovi vetri presentano un valore U di 1,6 W/m2·K, inclusa la dispersione attraverso i nuovi infissi. In fase di progetto si è ha scoperto che gli elementi della vetrata originale che doveva essere sostituita potevano essere riciclati per la produzione di vetri architettonici. Di conseguenza è stata recuperata una superficie di 3120 m2 per un peso di 16 tonnellate, evitando la necessità di estrarre nuovo materiale e riducendo quindi le emissioni di CO2.
Le parti in vetro laminato di grandi dimensioni che non potevano essere riciclate sono state trasformate in altri prodotti da costruzione, di conseguenza nessun materiale in vetro rimosso dall’edificio è stato inviato in discarica. Oltre 4,5 km di infissi sono stati anch’essi riutilizzati attraverso un processo meticoloso di ispezione dettagliata, calcolo strutturale, pulizia, riparazione e rinforzo dei fissaggi per supportare le nuove facciate vetrate ad alte prestazioni (figura 4).
Il recupero dei telai ha comportato l’aggiunta di nuovi tagli termici e l’utilizzo di un sistema di guarnizioni progettate su misura, e ha consentito di risparmiare 8,5 tonnellate di alluminio.
La copertura piana era l’altro importante elemento dell’involucro destinato a essere migliorato. Secondo i test di resistenza termica il valore U medio era di circa 2,2/2,3 W/m2·K. Il vecchio tetto è stato rimosso e sostituito con una nuova costruzione ad elevato isolamento, originariamente realizzata in PIR (poliisocianurato), in grado di fornire una trasmittanza di 0,18 W/m2·K. Tuttavia, dopo l’incendio alla Grenfell Tower di Londra il PIR è stato abbandonato a favore della lana minerale incombustibile, con un aumento di U a 0,25 W/m2·K, che in ogni caso ha consentito un miglioramento dell’80%.
Il nuovo tetto supporta anche 384 pannelli fotovoltaici che generano fino a 140 kW di potenza elettrica (figura 5). Una batteria da 250 kWh consente di accumulare l’energia generata in eccesso quando il fabbisogno dell’edificio è basso o nullo. L’energia elettrica può anche essere prelevata dalla rete quando le tariffe sono basse e accumulata per la ricarica degli autobus elettrici del parco.
Burrell Collection, gli impianti HVAC
L’edificio è servito da un impianto a tutt’aria basato su otto unità di trattamento dell’aria, alloggiate al piano interrato, che assicurano il controllo del microclima nelle gallerie e negli altri spazi. Le condizioni termoigrometriche interne devono essere mantenute tra 20 e 23 °C e tra il 40 e il 60% per rispettare i requisiti delle polizze assicurative stipulate per le mostre. In totale le UTA movimentano una portata d’aria compresa tra 60.000 e 80.000 L/s. Esse forniscono aria di rinnovo agli occupanti, ma circa il 90% della portata viene ricircolata tramite una sezione di miscela. Di notte, quando il museo non è occupato, l’impianto funziona a pieno ricircolo.
La pandemia ha colpito proprio quando si è iniziato a progettare l’impianto HVAC, mettendo in discussione la possibilità di ricircolare l’aria. Considerando il rischio molto remoto di trasmissione, si è deciso di mantenere il ricircolo, che risulta fondamentale per contenere i costi energetici per il trattamento dell’aria. La quantità di aria esterna è controllata da sensori di CO2 e le UTA sono dotate di recuperatori rotativi.
Le batterie di raffreddamento e deumidificazione utilizzano acqua refrigerata fornita da due chiller ad alte prestazioni da 300 kW dotati di recuperatori di calore che producono acqua calda fino a 60 °C che viene utilizzata dalle batterie di riscaldamento (con ritorno a 40 °C). Nel caso sia necessario aumentare ulteriormente la temperatura dell’aria, possono entrare in funzione due caldaie a gas da 750 kW che producono acqua calda a 80 °C (con ritorno a 60 °C). Finora questa richiesta non si è mai verificata. Le caldaie provvedono anche alla produzione dell’acqua calda sanitaria.
Fatto insolito per un museo, l’edificio della Burrell Collection presenta una quantità significativa di superfici vetrate rivolte a sud e a est colpite direttamente dalla radiazione solare, oltre a un’area altrettanto significativa di vetrate rivolte a nord non esposte al sole. La soluzione per soddisfare le richieste contemporanee di freddo e di caldo è consistita nell’utilizzare il chiller a recupero di calore per spostare l’energia termica estratta dalle gallerie rivolte a sud a quelle più fredde rivolte a nord. Queste sono riscaldate mediante convettori statici incassati a pavimento (figura 6).
La distribuzione dell’aria
Il vincolo monumentale cui è soggetto l’edificio ha reso necessario mantenere e utilizzare le canalizzazioni originali che corrono nascoste all’interno nelle pareti (figura 7). I progettisti non hanno avuto altra scelta dato che non si potevano toccare le superfici interne dell’edificio. La preoccupazione era che la tenuta all’aria dei canali originali non sarebbe più stata sufficiente. Questi timori si sono rivelati fondati quando è stato effettuato il test di tenuta in pressione: nella maggior parte dei canali sono state infatti trovate perdite, con valori fino al 60%.
La soluzione è stata quella di sigillarli utilizzando un ventilatore per pressurizzare il canale nel quale viene soffiato un aerosol (figura 8). Le particelle di sigillante si attaccano ai bordi dei fori, chiudendoli in modo rapido ed efficace. Con questo sistema possono essere sigillati fori con diametro fino a 25 mm e la riparazione è in grado di resistere a una pressione fino a 2000 Pa. La sigillatura ha dimostrato di essere efficace, dato che le perdite si sono ridotte a meno del 5%.
Il processo è piuttosto costoso ma è garantito 30 anni, quindi, in effetti, la vita utile dei canali è stata prolungata e sono state risparmiate 30 tonnellate di carbonio incorporato non solo per i canali ma anche per i materiali di costruzione. Essendo le condotte installate all’interno dei muri di pietra, la loro sostituzione avrebbe richiesto la loro demolizione e ricostruzione. La sigillatura è quindi risultata più economica e più sostenibile.
Il monitoraggio post-occupazione
L’edificio ristrutturato è stato riaperto al pubblico nel marzo 2022. Si stima che gli interventi eseguiti abbiano ridotto il carico termico di punta del 50% e il fabbisogno di raffreddamento di almeno il 20%. Attualmente è in corso l’attività di soft landing per la valutazione e l’ottimizzazione post-occupazione che durerà tre anni e che prevede l’impiego di un gemello digitale che viene calibrato utilizzando i dati effettivi forniti da oltre 80 contatori di energia, tutti collegati al sistema di supervisione.
Nella fase iniziale l’edificio viene gestito con la temperatura delle sale fissata su un valore costante di 21 °C. La prossima fase di ottimizzazione prevede un leggero aumento della temperatura per risparmiare energia. In accordo con i responsabili rispettivamente della conservazione delle opere e della gestione del museo verranno esaminati i dati e si valuterà se e dove potrebbe essere accettabile mantenere condizioni meno stringenti e ottenere quindi un ulteriore risparmio sui costi operativi (figura 9).ù
Si prevede che tutta l’area del Pollok Park Estate possa diventare a zero emissioni di carbonio entro il 2030, anche grazie alla possibilità di trasformare uno storico mulino del parco in una centrale elettrica dotata di turbina ad acqua. Se l’amministrazione comunale riuscirà nell’intento, l’edificio della Burrell Collection potrà essere davvero uno dei più green mai costruiti. Già da oggi, in ogni caso, esso rappresenta un riferimento all’avanguardia nella progettazione museale sostenibile, essendo stato il primo museo ristrutturato nel Regno Unito ad aver ottenuto una valutazione “Excellent” secondo la certificazione BREEAM.
