Tutte le ragioni del legno
I Laboratori di Lindenberg
Lisa De Cristofaro

Nel quadro del SolarBau, programma di incentivazione avviato dal Governo Tedesco per incoraggiare strategie “integrate” relative alla richiesta energetica globale in edilizia, notevole interesse ha destato il progetto realizzato a Lindenberg dallo Studio Lichtblau di Monaco di Baviera (D) che ha scelto di impiegare per le valutazioni ecologiche il software LEGEP basato sulla gestione digitale dei dati tramite il “metodo degli elementi costruttivi” , sviluppato tramite alcuni precedenti progetti di ricerca finanziati dal Ministero per l’Istruzione e la Ricerca e dalla Fondazione Tedesca per l’Ambiente (DBU). L’edificio in questione sorge alla periferia est di Lindenberg, una cittadina di circa 11.500 abitanti nel Sud della Germania, a pochi chilometri dal confine svizzero e da quello austriaco. Il progetto è nato dalla richiesta della committenza di raggruppare in un unico, nuovo ed efficiente organismo edilizio, diverse strutture diurne per portatori di handicap. Sotto il profilo sociale l’edificio di Lindenberg pone al centro dell’attenzione gli utenti, individui svantaggiati con diverso grado di disabilità, ma capaci di dedicarsi ad un’attività lavorativa manuale. La dimensione sociale della sosteniblità è stata considerata principalmente a livello di funzionalità e di benessere psicofisico dei fruitori degli spazi confinati. In una visione che privilegia l’incontro e la socializzazione, particolare importanza è stata attribuita alla “strada” centrale su cui si affacciano tutte le porte di ingresso ai laboratori. La sua ampiezza, la luminosità che la pervade e l’attenzione per i dettagli hanno consentito di sostituire il “corridoio” con uno spazio articolato capace di agevolare l’incontro degli utenti consentendo inoltre il facile orientamento nel complesso.
Sotto il profilo distributivo, l’edificio si articola su tre corpi di fabbrica:
• a sud, la zona delle officine e dei laboratori artigianali destinati alle attività lavorative dei portatori di handicap (ad un piano);
• a nord, la zona che ospita (a piano terra) i magazzini di stoccaggio e i laboratori per la lavorazione dei metalli e (al primo piano) gli uffici amministrativi con 40 postazioni di lavoro);
• ad est, il volume (a due piani) destinato alla sala comune della mensa-caffetteria e ad un appartamento per l’amministratore dell’intero complesso.
Come accennato, i tre corpi sono collegati da un unico ampio e luminoso percorso centrale coperto, denominato “la strada”. Quest’ultima, dotata di un canale attrezzato interrato per installazioni impiantistiche, funge da connettivo sia funzionale-distributivo che tecnico. L’intero complesso è finalizzato a definire uno spazio piacevole per il lavoro e il soggiorno dei 140 disabili, che quotidianamente raggiungono il Centro per trascorrervi un’intera giornata lavorativa. Nei laboratori, il dialogo tra i diversi ambienti interni è ottenuto grazie a pareti divisorie vetrate che - facilitando il rapporto visivo tra gli spazi contigui - evitano l’insorgere di emozioni spiacevoli negli utenti più sensibili, come il senso di oppressione e di solitudine. Al contempo, eliminare soglie visive, agevola il compito degli educatori nello stabilire contatti e nel controllo del decorso delle attività lavorative e ricreative. È stata, inoltre, evitata ogni possibile barriera architettonica. Apprezzabile in diversi punti del fabbricato è anche la relazione di continuità tra lo spazio costruito e il contesto naturale circostante che offre un panorama piacevole e ricco di vegetazione. Il ruscello che costeggia l’edificio verso nord, oltre a contribuire al reinserimento nel ciclo naturale dell’acqua piovana raccolta dalle coperture piane a verde dell’edificio, risulta luogo ideale per passeggiate e movimento fisico nei momenti di pausa. Soluzioni progettuali di diverso tipo sono state adottate per riuscire a utilizzare nel migliore dei modi la radiazione solare nell’illuminazione naturale dei locali interni più sfavoriti. La scelta di ridurre, ai fini di rispamio di energia termica, il rapporto tra superficie disperdente e volume riscaldato (S / V) ha indotto infatti la formazione di zone lontane dalle pareti esterne vetrate e quindi non sufficientemente illuminate. Per fornire luce naturale ai magazzini e ad alcuni laboratori disposti nella zona nord al pian terreno, sono stati così inseriti dei camini di luce, prefabbricati, delle dimensioni di 230 x 60 x 650 cm. Tali condotti verticali partono da uno shed posto in copertura, orientato verso nord, captano la radiazione solare diffusa, la riflettono poi lungo le proprie pareti rivestite internamente con una pellicola ad alta riflessione (Radiant Mirror Film della 3M, riflessione 99%) fino agli spazi a pian terreno. La restante quota parte di radiazione solare diffusa, captata dal lucernario e non “canalizzata”, serve invece gli ampi corridoi del primo piano lungo i quali sono disposti i servizi igienici per gli impiegati del settore amministrativo del Centro. I servizi sono collocati in volumi scatolari, privi di aperture vetrate verso l’esterno. Per consentirne l’illuminazione naturale, le chiusure orizzontali di copertura dei bagni sono state realizzate in vetro retinato. In questo modo la luce che filtra dagli shed di copertura consente l’illuminazione indiretta dei locali-toilette. Anche nella zona ospitante i laboratori, verso sud, gli ambienti di lavoro risultano avere una profondità consistente. Ciò ha richiesto l’inserimento di una serie di lucernari a cupola per l’illuminazione naturale puntuale delle zone più svantaggiate. Per il controllo del livello di illuminamento nei diversi ambienti e l’individuazione di soluzioni economiche in termini di consumi di corrente, sono state operate simulazioni a computer volte a verificare la capacità di autonomia da energia elettrica del fabbricato, nelle ore diurne.
Una volta definite le caratteristiche formali del complesso - dettate da esigenze funzionali, dall’idea di massimo utilizzo della radiazione solare e di minimizzazione del rapporto S/V tra superficie disperdente e volume riscaldato - gli architetti dello Studio Lichtblau hanno eseguito un confronto tra due alternative progettuali: una a struttura portante in c.a. e una a struttura lignea. Le due soluzioni (che indicheremo come “soluzione standard” e “soluzione ecologica”) si differenziano sia per gli elementi costruttivi componenti, che per il tipo di impianti adottati. La verifica termico-energetica della variante “standard”, inoltre, è stata effettuata nel rispetto della normativa ordinariamente impiegata in Germania (Energieeinsparverordnung EnEV/2001), mentre la variante “ecologica” è stata verificata applicando il calcolo delle “prestazioni energetiche integrate” proposto dal programma SolarBau.
La soluzione “standard” (a struttura in c.a.) proponeva materiali e soluzioni tecniche ampiamente duffuse sul mercato edilizio tedesco:
- travi e pilastri in c.a.
- solai in c.a., a soletta piena, dello spessore di 20 cm
- solai di copertura in c.a., isolamento in lana di roccia, guaina e strato di ghiaia
- pareti esterne opache in cls silicocalcico in blocchi dello spessore di 17,5 cm e isolamento a cappotto in polistirolo espanso da 80 mm, completato con intonaco cementizio e tinteggiatura
- tramezzi in cls silicocalcico in blocchi da 11,5 cm
A completamento:
- impianto termico con caldaia alimentata a gas
- verifica termica secondo la normativa EnEV/2001.
La variante “ecologica”, a struttura lignea (ipotizzata e poi prescelta per la realizzazione) risultava così composta:
- struttura portante in legno lamellare realizzata con pilastri del diametro di 30 cm e travi accoppiate ciascuna da 16x48 cm;
- solai in “Brettstapel” (pacchetti di tavole accostate di coltello e inchiodate ), riscaldamento a pavimento, massetto lisciato o, in alcuni locali, pavimentazione in linoleum;
- solai di copertura in elementi modulari prefabbricati ad intelaiatura in legno e isolante in pannelli in fibre di cellulosa; tetto verde
- diversi tipi di pareti esterne:
- elementi modulari di facciata a intelaiatura lignea e superfici a doppi o tripli vetri (Ug=0,9 e 0,7 W/m²K );
- elementi modulari di facciata a intelaiatura lignea, pannelli isolanti in fibre di cellulosa, rivestimento in tavolato ligneo;
- elementi modulari di facciata a intelaiatura lignea, pannelli coibenti sottovuoto tipo VIP (Vakuum-Isolations-Paneel) e isolante termico trasparente (TIM o TWD, Transparente Wärmedämmung);
- tramezzi ad intelaiatura lignea, tamponatura in lana di roccia e doppio rivestimento in pannelli in cartongesso con finiture di varia natura (tavolato, piastrelle o colore)
A completamento:
- Impianto di riscaldamento alimentato a pellets e pompa di calore acqua/acqua;
- Controllo dei risultati di calcolo del fabbisogno energetico nel rispetto dei valori limite imposti dal programma SolarBau.
Il processo che ha condotto a stabilire quale delle due soluzioni fosse preferibile è stato di tipo iterativo e ha richiesto il controllo contemporaneo di fattori ecologici, energetici ed economici.
Per avere informazioni sui costi e sulla performance ecologica delle due varianti, queste sono state analizzate a varie scale: materiali, elementi costruttivi ed edificio completo. Uno degli indicatori impiegati per la valutazione del progetto sostenibile è stata la quantità di risorse impiegate, espressa in t o in kg di materia. Il peso è stato ritenuto prioritario elemento incidente sulla qualità ambientale del progetto architettonico dal momento che quantifica le risorse sottratte all’ambiente naturale ai fini edificatori. Il peso complessivo dell’opera in elevato influisce, inoltre, sul dimensionamento delle fondazioni, elementi fortemente incidenti sulla qualità globale del progetto. Inoltre negli ecobilanci le quantità input / output vengono rapportate sempre all’unità di peso delle diverse sostanze (per esempio le emissioni causa di effetto serra, sono espresse in termini di CO2-equivalente per t o Kg di materiale analizzato).
Come nel settore energetico, anche per i materiali la sostituzione, lì dove possibile, di materie prime non rinnovabili (ed in particolar modo di origine fossile) con materie di origine vegetale influisce positivamente sulla qualità ecologica del progetto. Le nazioni ricche di legname, come la Germania, stanno progressivamente incrementando l’uso nel settore edile di materiali di origine vegetale , sperimentando e perfezionando tecniche costruttive di prefabbricazione in grado di sfruttare legname giovane, possibilmente di provenienza regionale, per componenti portanti massicci ed economicamente convenienti. L’analisi della quantità in “peso” di risorse impiegate non fornisce però informazioni sui consumi energetici legati alla produzione dei materiali edili, né sulle emissioni inquinanti e clima-alteranti legate alla fabbricazione degli stessi. Per ottenere questi e altri dati utili per la valutazione del progetto, lo Studio Lichtblau ha operato il confronto tra elementi costruttivi di pari funzionalità (due solai, due pareti e così via). Sia la variante “standard” che quella “ecologica” risultano composte ciascuna da circa 40 elementi costruttivi. Confrontando elementi alternativi per pareti esterne, tramezzi, infissi, solai e così via (sia dal punto di vista dei costi che degli aspetti ecologici più importanti) è stata facilitata la selezione per gradi dei componenti edili più adatti a rispondere alla qualità complessiva del progetto. È risultato che la spesa maggiore indotta dagli elementi rigenerabili è dovuta alla sostituzione completa del rivestimento esterno in tavole di larice, da compiersi all’incirca dopo 45 anni di vita della facciata. Gli altri interventi manutentivi riguardano la ripetizione ciclica del trattamento protettivo del legno e dei pannelli OSB.
I cicli manutentivi più o meno a cadenza regolare per il secondo tipo di facciata riguardano il rinnovo dell’intonaco, della pittura interna ed esterna e, dopo 35 anni, la sostituzione completa dell’isolamento a cappotto.
L’analisi è stata attuata ponendo a confronto i singoli elementi costruttivi, ma anche la combinazione di più elementi costruttivi e di diverse componenti tecnico-impiantistiche.
Complessivamente il bilancio dal punto di vista ecologico degli effetti da associarsi alla realizzazione e al funzionamento delle due soluzioni progettuali, comprende informazioni sia per la fase di realizzazione che per il ciclo di vita, su:
- quantità di materiali (in peso);
- effetto serra (espresso in kg di CO2 equiv.);
- acidificazione (espressa in kg di SO2 equiv.);
- energia primaria rinnovabile e non rinnovabile (espresse in MJ);
In particolare l’effetto serra determinato dalla costruzione dell’edificio a struttura in legno risulta negativo grazie agli accrediti incentivanti di CO2 (bonus) previsti dal programma SolarBau. L’approfondimento ecologico è stato a questo punto confrontato con valutazioni economiche: sono stati comparati non solo i costi di costruzione delle due diverse soluzioni di progetto, ma anche i costi di utilizzazione / gestione dei fabbricati. I costi di costruzione della variante “ecologica” sono risultati, dalle valutazioni, superiori di circa il 6% rispetto ai costi stimati per la soluzione “normale”. Se l’analisi si fosse fermata a questo livello, cioè alla considerazione esclusiva dei costi di investimento iniziale, avrebbe avuto maggiori chance realizzative la variante “standard”, comunque rispondente ai requisiti dettati dalla normativa tedesca sul risparmio energetico EnEV/2001. Ma confrontando anche i costi di gestione, è risultata maggiormente conveniente la variante “ecologica”, rispondente ai più severi criteri di contenimento dei consumi energetici globali, SolarBau. La stima dei costi di manutenzione lungo tutto il ciclo di vita delle due varianti (con riferimento ad 80 anni di esercizio) ha consentito la determinazione delle spese mensili intese come “riserve”, cioè capitale accumulato mensilmente per far fronte alle future spese di manutenzione (straordinaria e ordinaria) per la programmazione economica dei cicli manutentivi.
L’edificio di Lindenberg è operativo dai primi mesi del 2005 e sono già in atto i primi confronti tra le spese effettivamente sostenute e le spese stimate.

L’impiantistica
Il rispetto dei limiti energetici dettati dal programma SolarBau è stato raggiunto anche grazie alle componenti impiantistiche di supporto. Per il riscaldamento è stato previsto un sistema composto che abbina una pompa di calore acqua-acqua (3 l/s acqua di falda con Temperatura di ingresso 10 °C.; abbassamento Temperatura 5°C.; potenza termica pompa di calore 51 kW; potenza elettrica assorbita 8,2 kW; coefficiente di prestazione C.O.P. 6) e una caldaia alimentata da pellets (potenza termica 140 kW e silos di stoccaggio da 56 m³). L’acqua riscaldata alimenta un sistema di distribuzione a pavimento (Tacqua max 45°C). Nei laboratori e negli uffici, un sistema di ventilazione artificiale consente il ricambio di 10.000 m³/h e, grazie ad un doppio scambiatore, consente un recupero di calore pari al 70,3%. La zona cucina è dotata di un impianto di ventilazione separato, a recupero di calore semplice. Il raffrescamento estivo avviene tramite acqua di falda circolante nelle stesse tubature impiegate per il riscaldamento a pavimento (Tacqua min 18°C). L’adozione di impianti tecnici altamente efficienti ed innovativi (così come previsto dal programma SolarBau) ha consentito di ridurre ad 1/3 rispetto alle tecnologie tradizionali il fabbisogno globale di energia primaria necessario al funzionamento dell’edificio. Per quanto possibile si è cercato di far ricorso a forme di energia primaria rinnovabili: in copertura sono stati inseriti 132 mq di pannelli fovoltaici (potenza: 16 kWp) con orientamento sud ed inclinazione 35° per una produzione annuale di corrente elettrica di 15.048 kWh/a. È stato previsto che in 20 anni di funzionamento i pannelli eviteranno il rilascio di 180.576 kg di CO2. Un’ulteriore serie di pannelli fotovoltaici con doppia funzione (66 mq, a 10° di inclinazione) è stata inserita sulla facciata sud dei laboratori e,oltre a produrre annualmente una quantità di corrente elettrica pari a 6.899 KWh/a, nel periodo estivo fungono da sistema di ombreggiamento delle superfici vetrate. I compensi relativi all’energia elettrica prodotta e immessa in rete, oltre a coprire totalmente le spese per l’illuminazione artificiale dei locali, consentono all’Amministrazione del Centro un’entrata annua di circa 1.000 €. Il fabbisogno della caldaia alimentata con pellets viene “premiato” dal programma SolarBau da un fattore fp (en.primaria / en.finale) pari a 0,2 che tiene conto dalla rinnovabilità del materiale ligneo. L’utilizzo di energia elettrica viene invece penalizzato da un fattore di passaggio, da energia finale a primaria, pari a 3. Questo evidenzia l’importanza ambientale del rispetto dei limiti SolarBau non solo in termini di energia finale, ma anche in termini di energia primaria. Se ad esempio il riscaldamento fosse stato alimentato da corrente elettrica (fp = 3) o da gasolio (fp = 1,1) si sarebbe riusciti comunque a far rientrare il fabbisogno d’energia finale nei limiti ammessi da Programma, ma tradotto questo consumo in termini di consumo energetico primario, i limiti prestabiliti sarebbero stati ampiamente superati.

Monitoraggio
La fase di monitoraggio del complesso di Lindenberg si concluderà nel 2007. Si calcola che, a seguito del consistente aumento dei prezzi energetici avvenuto a partire dai primi mesi del 2005, l’ammortamento degli extra-costi di costruzione della variante ecologica possa avvenire in un arco di tempo inferiore a quello previsto. Probabilmente in 10-12 anni, contro i 18 inizialmente stimati. Sin dalle prime fasi d’uso del fabbricato, sia gli utenti che gli amministratori del Centro, hanno espresso giudizi favorevoli sulle condizioni microclimatiche indoor e sulla funzionalità degli spazi. Anche i dettagli e la qualità materica delle superfici (ad esempio dei pilastri in legno nei laboratori) contribuiscono a creare a Lindenberg un ambiente gradevole per i fruitori e per i visitatori. Stabilendo “autolimitazioni ecologiche” non previste dal pur innovativo programma SolarBau gli architetti dello Studio Lichtblau hanno “fatto un passo in più” verso l’inscindibilità delle valutazioni economiche, ecologiche e sociali dalla concezione formale e compositiva del progetto.

Così in Germania
Il Ministero tedesco dell’Economia e del Lavoro, attraverso il programma decennale SolarBau avviato nel 1995, ha tentato di incoraggiare l’individuazione di strategie di risparmio energetico di tipo “integrato”, strategie cioè che ponessero al centro dell’attenzione non solo la riduzione del fabbisogno termico ma anche la prestazione energetica globale degli oggetti edilizi. A tale scopo il programma incentivava:
- l’uso di energia solare per l’illuminazione naturale, per la produzione di acqua calda e per la generazione di energia elettrica;
- il miglioramento, rispetto alla prassi architettonica, delle relazioni tra superfici vetrate, illuminazione naturale e apporti termici gratuiti;
- la scelta di sistemi di riscaldamento e di ventilazione supportati da energia solare e ad alta efficienza;
- l’impiego di strumenti e di metodi di lavoro innovativi (software e progettazione integrata).
Il cocktail di soluzioni avrebbe dovuto comportare un utilizzo ottimale, sia passivo che attivo, dell’energia solare in edifici a destinazione d’uso non residenziale quali uffici, laboratori, scuole, biblioteche e ambienti industriali. Il programma non prevedeva il sovvenzionamento della costruzione dei fabbricati, quanto piuttosto la copertura finanziaria degli extra-costi connessi con l’attuazione – sviluppata sulla base di una progettazione integrata ed interdisciplinare - delle condizioni e dei limiti di consumo energetico previsti dal programma ministeriale. Tale complesso compito progettuale presumeva infatti il coinvolgimento di professionisti specializzati nei vari settori (architettura, impianti, fisica tecnica ed illuminotecnica, ecologia), l’uso di software di supporto nelle simulazioni e, dopo la realizzazione, il monitoraggio delle condizioni effettive all’interno degli edifici per verificare l’affidabilità degli strumenti di progetto impiegati (fase di monitoring). Inoltre gli scopi energetici sopra riportati dovevano essere conseguiti con il minimo carico economico possibile per il committente.
Il programma SolarBau considerava che in Germania la fase d’uso degli edifici sia residenziali che amministrativi dura circa 80 anni, per cui l’impatto ambientale di cui è responsabile la fase di esercizio costituisce l’80-90% degli impatti totali calcolati per l’intero ciclo di vita dei fabbricati. Da cui il maggior peso attribuito alla definizione di limiti di consumo energetico in esercizio piuttosto che all’impiego di materiali a basso contenuto energetico. Va sottolineato che i limiti di fabbisogno imposti dal programma ministeriale SolarBau hanno anticipato le intenzioni contenute nella direttiva europea 91/2002 che prevede la considerazione, non solo del calcolo del fabbisogno termico, ma anche del fabbisogno di energia per l’illuminazione e la climatizzazione degli ambienti, per il funzionamento di pompe e ventilatori, per la preparazione di acqua calda a scopi igienico-sanitari. Secondo il programma SolarBau, il fabbisogno globale di energia non rinnovabile necessario per l’esercizio dell’edificio doveva rispettare i seguenti valori limite:
• fabbisogno termico per riscaldamento £ 40 kWh/(m²a)
• fabbisogno energetico totale (ventilazione, climatizzazione, illuminazione, compreso riscaldamento) £ 70 kWh/(m²a)
• fabbisogno in termini di energia primaria £ 100 kWh/(m²a)
dove per superficie, espressa in m², si intende la superficie utile riscaldata.
Inoltre l’adozione di pannelli fotovoltaici e di energia da impianti di cogenerazione determinava un bonus in termini di CO2. Per il raffrescamento estivo veniva suggerito di evitare l’introduzione di impianti di climatizzazione, se non funzionanti in combinazione con impianti fotovoltaici. Per quanto concerne i materiali edili da adottare, il programma SolarBau forniva solo indicazioni generiche e non vincolanti, sotto forma di suggerimenti e consigli:
- evitare l’impiego di materiali ad alto contenuto energetico;
- evitare materiali di breve durata (tendenza alla longevità);
- preferire l’uso di materiali la cui disponibilità sul mercato è prevista a lungo termine.
La limitata considerazione degli aspetti ambientali dei prodotti e dei componenti edilizi veniva giustificata con l’assenza (nell’ormai lontano 1995) di un’ampia e completa banca dati ecologica ufficiale, a supporto del progettista. Oggi la ricerca ha favorito l’ampliamento delle conoscenze nel settore e l’inserimento sul mercato di strumenti, come ecoinventari e software, per la valutazione ecologico-ambientale.
Per quanto concerne la sostenibilità sociale, il programma SolarBau dava semplicemente per assunto il solo rispetto delle normative esistenti, per esempio a riguardo della funzionalità e della salubrità degli spazi costruiti, dell’isolamento acustico dei locali, delle condizioni microclimatiche interne e così via. Come elemento positivo va rilevato che, nonostante il programma SolarBau stabilisse specifiche regole e limiti solo in ambito energetico, ben 7 dei 22 progetti realizzati hanno fornito ulteriori informazioni anche sotto il profilo più ampiamente ecologico.