CECH (Climate and Energy for Cultural Heritage)

Attività

Il Laboratorio, istituito alla fine del 2014 e attualmente coordinato da Cesare Maria Joppolo, è attivo sul tema del clima indoor e su quello dell’uso efficiente dell’energia nello specifico contesto della conservazione preventiva, del restauro e della fruizione di edifici storici e di beni culturali fissi, infissi o mobili in essi contenuti, specie quando tali edifici abbiano destinazione museale. È sede di attività di ricerca e di attività di servizio tecnologico per l’industria e per il territorio e nasce da una collaborazione interdipartimentale tra il Dipartimento di Energia (DENG) e il Dipartimento di Architettura e Studi Urbani (DASTU), coordinando e sviluppando sinergie tra le attività che già venivano svolte dai ricercatori del “Laboratorio di analisi e diagnostica del costruito” del DASTU, guidati dal Prof. Alberto Grimoldi, Professore Ordinario di Restauro Architettonico, e da quelli del gruppo di ricerca AIRLAB (Green&HiTech AirConditioning) e del Laboratorio di Fisica Tecnica e Impianti per i Beni Culturali del Dipartimento di Energia, guidati dal Prof. Cesare Maria Joppolo, Professore Ordinario di Fisica Tecnica Ambientale.

Il clima indoor è l’insieme delle grandezze e condizioni fisiche e chimiche che si ritrovano nell’ambiente interno agli edifici e che determinano in modo fondamentale non solo la salute, il comfort e la produttività delle persone ma anche i meccanismi fisici, chimici e biologici di potenziale danneggiamento dei manufatti e delle opere, di interesse storico e artistico in essi conservati, e dei materiali costituenti gli edifici stessi. Adatte condizioni termo-igrometriche e di qualità dell’aria indoor al variare delle condizioni esterne e degli usi dell’edificio, viene perseguito con una combinazione di scelte relative alla conformazione e ai materiali dell’involucro dell’edificio e di scelte relative a componenti e sistemi impiantistici per la climatizzazione e la ventilazione.

Si sottolinea che la progettazione e la manutenzione di involucro e impianti e le scelte relative alle condizioni climatiche indoor ed alla ventilazione sono fondamentali anche per i consumi e l’efficienza energetica, per permettere il ricorso a fonti energetiche rinnovabili e ai fini della sostenibilità ambientale. Il Laboratorio CECH si occupa dell’avanzamento tecnico e scientifico delle tematiche di qualità ambientale e di controllo del clima nello specifico contesto degli edifici storici e dei beni culturali:

− promuove e utilizza le competenze relative al monitoraggio ed alla valutazione delle condizioni esistenti; − concorre alla individuazione ed alla implementazione degli interventi di conservazione preventiva, di manutenzione e di recupero;
− supporta la ricerca sulla conoscenza e sulla misura delle potenzialità energetiche dell’edilizia storica, sui conseguenti minimi interventi ai fini del controllo delle condizioni ambientali indoor (Indoor Environment Quality) e sulle tecniche di adeguamento e di restauro dell’edificio e degli impianti in un contesto importante per dimensioni e valore del patrimonio e per l’interesse verso soluzioni attente e rispettose negli interventi dei vincoli esistenti e del contesto climatico e di inquinamento atmosferico esterno.

Sede

Le attrezzature esistenti e quelle di nuova acquisizione sono collocate negli spazi precedentemente allocati per queste attività nei due dipartimenti consorziati:

  • AIRLAB / Laboratorio di Fisica Tecnica e Impianti per i Beni Culturali, Dipartimento di Energia, Sede: Edificio BL25, Via Lambruschini 4, 20156 Milano
  • Laboratorio di Analisi e Diagnostica del Costruito, Dipartimento di Architettura e Studi Urbani, Sede: Edificio 29, Piazza Leonardo da Vinci 26, 20133 Milano

Attrezzature

Le competenze e le attrezzature portate nel CECH dal Laboratorio di Analisi e Diagnostica del Costruito riguardano in generale la diagnostica non distruttiva e microdistruttiva per l’esecuzione di indagini propedeutiche e complementari al progetto di conservazione, attraverso:

  • ricerche documentarie e archivistiche
  • rilievi stratigrafici
  • riconoscimento e monitoraggio di fenomeni di degrado
  • prospezione non distruttiva e analisi termica mediante termografia all’infrarosso
  • indagini chimiche, fisiche e mineralogiche su componenti edilizi
  • monitoraggio delle dinamiche di scambio termoigrometrico tra ambiente e murature

Le competenze, le strumentazioni e le attività pregresse di AIRLAB e del Laboratorio di Fisica Tecnica e Impianti per i Beni Culturali che confluiscono all’interno del nuovo laboratorio riguardano in generale gli aspetti energetici e ambientali relativi ai componenti edilizi e a quelli di impiantistica per la climatizzazione e per la ventilazione; in particolare si citano:

  • misura e monitoraggio delle condizioni ambientali indoor, degli indici di comfort termico e dei consumi energetici
  • misura di velocità, di portata e visualizzazione dei moti dell’aria (anemometri a filo caldo, balometri, boccagli e diaframmi calibrati, generatori di aerosol, traccianti gassosi)
  • contatori ottici di particelle (OPC) e campionatori microbiologici attivi per misure di particolato e bio-contaminanti nell’aria e in ambienti indoor
  • spettrometro fotoacustico nell’infrarosso per la misura di vapori e di contaminanti gassosi nell’aria (con campionatore e dosatore multipunto)
  • camera termostatica e a contaminazione controllata e circuito per prove di emissione di contaminanti, di diffusione e di filtrazione dell’aria
  • misure di prestazione su unità di trattamento aria, sistemi di umidificazione e di deumidificazione dell’aria e recuperatori di energia
  • strumenti di simulazione fluidodinamica (CFD), energetica e ambientale per edifici e impianti di climatizzazione
  • misure di prestazioni di teche museali (tenuta all’aria dell’involucro e stabilizzazione delle condizioni termiche e/o igrometriche)
  • di adsorbimento del vapore e di contenuto d’acqua in materiali solidi e componenti edilizi.

A seguito della costituzione del Laboratorio CECH sono state ampliate le dotazioni con l’acquisizione e l’installazione di attrezzature rivolte a potenziare due aree di ricerca e di sviluppo:

  • studio e caratterizzazione in laboratorio dei materiali impiegati nella realizzazione di componenti edilizi e impiantistici, relativamente alla loro capacità di stabilizzazione delle condizioni termiche e igrometriche mediante la capacità termica e la capacità di adsorbimento e di desorbimento di vapor d’acqua. A questo fine si impiegano analizzatori termo-gravimetrici dell’adsorbimento di vapore, per la caratterizzazione delle proprietà di adsorbimento del vapor d’acqua da parte di materiali solidi porosi utilizzati in componenti edilizi e impiantistici
  • studio e caratterizzazione del comportamento in situ dei materiali e dei componenti edilizi mediante upgrade dei sistemi (termovisione all’infrarosso, termoflussimetria) e delle procedure di monitoraggio;
  • studio e caratterizzazione del tasso di rilascio di contaminanti (source strenght) particellari e microbiologici mediante apparato “body-box” al fine di controllare l’effetto di sporcamento di superfici (soiling) e quello di danneggiamento chimico e biologico determinato dalla presenza di persone e apparati in ambienti museali.

Si sottolinea che la dotazione iniziale e le acquisizioni del laboratorio rafforzano le capacità dell’Ateneo nei settori della conservazione dei beni culturali, delle opere d’arte e degli edifici e in quelli dell’efficienza energetica e della qualità ambientale.

Servizi forniti

Misure e monitoraggi in situ:

  • Condizioni termo-igrometriche indoor e outdoor
  • Condizioni di qualità dell’aria indoor e outdoor, i.e. concentrazioni di particolato (PM10, PM2.5, particolato submicronico), concentrazioni di contaminanti gassosi e di contaminanti microbiologici
  • Indici di valutazione del comfort delle persone (PMV, PPD, eccetera)
  • Indici di valutazione di adeguatezza delle condizioni fisiche e chimiche ai fini della conservazione preventiva di materiali e di beni culturali
  • Condizioni della ventilazione naturale degli edifici, i.e. misura della permeabilità all’aria dell’involucro edilizio e delle infiltrazioni ed esfiltrazioni d’aria mediante traccianti gassosi
  • Condizioni della ventilazione meccanica degli edifici, ad esempio misure di portate, velocità ed efficienza di ventilazione
  • Prospezione non distruttiva delle murature intonacate, misure di trasmittanza termica, misure di temperature superficiali e mappatura degli squilibri termici, lettura della tessitura muraria sotto intonaco mediante tecniche di termoflussimetria e di termografia all’infrarosso 
  • Caratterizzazione del funzionamento dei terminali degli impianti di riscaldamento, di raffrescamento e di ventilazione
  • Caratterizzazione del funzionamento delle centrali e dei generatori di potenza degli impianti di riscaldamento, di raffrescamento e di ventilazione

Misure e test in laboratorio:

  • Caratterizzazione delle proprietà di adsorbimento del vapor d’acqua da parte di materiali solidi porosi utilizzati in componenti edilizi e impiantistici mediante analisi Dynamic Vapor Sorption
  • Misure mediante “body-box” di emissione di contaminanti particellari, microbiologici e gassosi da sorgenti antropiche, da materiali e da apparati/processi;
  • Misura di tenuta all’aria di teche museali
  • Stress test per la verifica del comportamento di materiali soggetti a condizioni ambientali specificate e a transitori di variazione di tali condizioni mediante prove in una camera termostatica a contaminazione controllata (whitebox)

Consulenza scientifica e tecnica al progetto di conservazione e di restauro degli edifici e degli impianti ed esecuzione di indagini propedeutiche e complementari a tale progetto:

  • Ricerca documentaria e archivistica
  • Rilievo stratigrafico delle murature
  • Rilievo edilizio e impiantistico
  • Riconoscimento dei fenomeni di degrado pregressi
  • Ottimizzazione di componenti e sistemi innovativi di riscaldamento, di raffrescamento e di ventilazione
  • Utilizzo di tecniche mini-invasive, passive e di energia rinnovabile in edifici storici
  • Progetto di mini-ambienti e di teche espositive con controllo delle condizioni termoigrometriche e di contaminazione dell’aria
  • Test sperimentali in laboratorio di maquette di componenti impiantistici e di ambienti
  • Simulazione termo-energetica dell’edificio e dell’impianto
  • Simulazione CFD di terminali impiantistici e di componenti

Modalità e costi di accesso alle attrezzature

Le attrezzature e le competenze sono utilizzabili per attività di ricerca, per attività di consulenza e per prove di laboratorio. I costi e i tempi saranno valutati e verranno indicati in una offerta tecnico-economica a seguito di specifiche richieste (da indirizzare al referente del Laboratorio interdipartimentale).

Punto di contatto
Cesare M. Joppolo
cesare.joppolo@polimi.it
Tel. +39.02.2399.3865

Comitato di gestione

  • Stefano De Antonellis (DENG)
  • Davide Del Curto (DASTU)
  • Alberto Grimoldi (DASTU)
  • Cesare M. Joppolo (DENG)