Negli edifici storici italiani, la gestione del calore radiativo rappresenta una sfida complessa, data la combinazione di vincoli architettonici, materiali tradizionali a bassa conducibilità termica e l’esposizione diretta alla radiazione solare estiva. Questo articolo approfondisce, con una prospettiva tecnica di livello Tier 2, i processi di diagnosi, progettazione e implementazione di sistemi innovativi che preservano l’integrità strutturale e termica, riducendo il carico termico senza compromettere l’identità architettonica. Verranno forniti passaggi operativi dettagliati, metodologie di misura precise e best practice derivate da casi studio di rilievo, come il Palazzo Chigi e il Duomo di Siena, con attenzione particolare ai materiali compatibili, alle schermature dinamiche e al monitoraggio intelligente.
1. Contesto storico-architettonico e criticità termiche: materiali tradizionali e comportamento radiativo
Gli edifici storici italiani si distinguono per muri a tamponamento in pietra o tufo, soffitti a cassettoni ventilati e coperture a falde rivestite in terracotta, soluzioni tradizionali che privilegiano la ventilazione naturale e l’inertia termica rispetto all’isolamento moderno. La superficie esposta alla radiazione solare diretta, in particolare loggi, finestre ad arco e copertoni non protetti, genera forti picchi di assorbimento radiante estivo, accentuati dai cicli termici giornalieri che provocano dilatazioni differenziali e microfessurazioni nelle murature. L’analisi spettrale rivela che materiali come la calce idraulica e la pietra calcarea presentano un basso assorbimento UV ma elevata emissività infrarossa nella banda 8–13 μm, favorendo il rilascio notturno del calore accumulato. Tuttavia, l’umidità di fondo, spesso non prevista nei modelli termici standard, amplifica il degrado strutturale per cicli di gelo-disgelo e condensazione interna. La caratterizzazione termoigrometrica rivela che zone esposte a radiazione solare diretta subiscono variazioni di temperatura superficiale superiori a 15°C rispetto a zone in ombra, accelerando l’invecchiamento dei materiali.
Fase preliminare: rilievo termografico notturno con camere ad alta risoluzione FLIR
La diagnosi termoradiativa inizia con un rilievo notturno utilizzando camere termiche FLIR T8200 con risoluzione 640×512 e sensibilità termica <50 mK. La notte, quando la superficie si raffredda, si evidenziano le zone con elevato accumulo e rilascio di calore radiante. Le superfici esposte a radiazione solare diretta mostrano picchi termici localizzati, soprattutto su loggi esposte a est e sud, con temperature superficiali che possono superare i 45°C, mentre zone in ombra o protette da soffitti a cassettoni mantengono valori <25°C. Il software FLIR Thermal Studio analizza i dati in tempo reale, generando mappe di emissione radiativa che evidenziano differenze di emissività tra materiali tradizionali: la terracotta presenta emissività >0.85, mentre la calce idraulica pura raggiunge 0.92, mentre i rivestimenti moderni a base di biopolimeri modulati offrono emissività regolabile tra 0.4 e 0.65. Queste mappe sono fondamentali per identificare le zone critiche termiche e pianificare interventi mirati.
2. Principi fisici del trasferimento radiativo in materiali a bassa conducibilità
Il trasferimento radiativo negli edifici storici richiede una comprensione precisa dell’interazione tra radiazione solare (UV-Vis-Infrarosso) e superfici tradizionali. La legge di Stefan-Boltzmann e la legge di Planck descrivono l’emissione spettrale: materiali come la pietra calcarea emettono fortemente nella banda infrarossa lunga (8–13 μm), definita “finestra termica”, che facilita il rilascio passivo di calore notturno. Tuttavia, l’albedo superficiale, che misura la riflettanza della radiazione solare, è cruciale: superfici chiare (calce bianca, pietra calcarea chiara) con albedo >0.6 riflettono il 60% della radiazione incidente, riducendo l’assorbimento, mentre superfici scure (terracotta scura, intonaci neri) assorbono oltre il 70%, aumentando il carico termico. L’emissività selettiva diventa un fattore chiave: materiali tradizionali presentano emissività elevata e costante, favorendo un efficace smaltimento radiativo, a differenza dei materiali isolanti sintetici, spesso con emissività ridotta e comportamento termoigrometrico instabile. L’analisi spettrale con spettroradiometri LI-190SA evidenzia che la radiazione UV-A (315–400 nm) ha un ruolo secondario nel degrado superficiale, mentre la radiazione infrarossa vicina (700–2500 nm) determina il 90% del calore assorbito nelle coperture in terracotta. Questi dati guidano la scelta di interventi non invasivi e compatibili.
Mappatura spettrale e quantificazione assorbimento/emissione con spettroradiometri
Utilizzando uno spettroradiometro LI-190SA, si effettua una mappatura dettagliata dell’assorbimento ed emissione radiante su diverse superfici esposte. Per esempio, in una zona loggia esposta a est, si registrano valori di assorbimento solare medio del 68% (UV: 12%, visibile: 35%, infrarosso: 43%) e un’emissione notturna della superficie di 22 W/m²K, con picchi nei materiali con alto contenuto di microsfere vetrose (intratto in intonaci refrattari), che aumentano la riflettanza specular >0.85. In confronto, una copertura in terracotta non trattata mostra assorbimento >85% in banda 8–13 μm e emissione notturna di 31 W/m²K, indicando un rilascio termico ritardato. Le tabelle qui riportate sintetizzano i risultati analitici per tre materiali tipici:
| Materiale | Albedo (Riflettanza) (UV-Vis) (Infrarosso) (Emissività) (Penetrazione radiazione notturna) |
0.82 | 0.68 | 0.91 | >0.88 |
|---|---|---|---|---|
| Calce idraulica modificata | 0.85 | 0.72 | 0.88 | >0.90 | Terracotta tradizionale | 0.58 | 0.94 | 0.41 | 0.89 |
| Albedo superficiale | 0.82 | 0.68 | 0.91 | >0.88 |
| Emissività notturna | 0.88 | 0.91 | 0.41 | >0.90 |
| Penetrazione radiazione termica | 0.15 | 0.12 | 0.24 | 0.18 |
- Fase 1: Rilievo e analisi termoradiante
- Fase 2: Selezione materiali compatibili e progettazione schermature dinamiche
- Fase 3: Installazione sistemi di ventilazione controllata con monitoraggio IoT
- Fase 4: Monitoraggio termoradiativo continuo e ottimizzazione
L’installazione di rivestimenti riflettenti a base di calce idraulica modificata (con microsfere di vetro) riduce l’assorbimento solare del 25% e l’emissione notturna del 15%, come dimostrato dal confronto tra dati pre/post applicazione. Le persiane ventilate, azionate da sensori solari intelligenti, regolano l’apertura in base all’irraggiamento orario, riducendo il surriscaldamento interno del 40% in estate. L’integrazione di sensori FLIR e dispositivi IoT consente il