“Risparmio energetico negli immobili storici vincolati: l’impianto di illuminazione a gestione domotica della Cattedrale di Nardò (Lecce)”
di Cristina Caiulo e Stefano Pallara
Per prima cosa ci siamo posti un obiettivo: trasformare la Cattedrale di Nardò, tramite la Domotica, in uno “smart building”, un edificio “intelligente”: in questo modo si è compiuto un primo passo verso la creazione di una “smart city”. In un immobile vincolato come la Cattedrale l’inserimento delle dotazioni impiantistiche è un problema non di poco conto, stante la storica invasività delle infrastrutture tecnologiche: la domotica attualmente rappresenta la filosofia progettuale più innovativa ma, soprattutto, più “leggera” dal punto di vista sia quantitativo sia qualitativo.
Cenni storici
Alcuni brevi cenni storici, tratti dalla bibliografia corrente, utili a comprendere la complessità stilistica dell’edificio sacro. L’impianto originario della Cattedrale Maria SS.ma Assunta di Nardò risale presumibilmente ai secoli VII-XI; i primi importanti rifacimenti furono eseguiti dai monaci Benedettini in seguito al terremoto del 1245; più o meno allo stesso periodo risale il crocefisso in legno di noce, montato su di una croce più antica in legno di quercia, conosciuto come il “Cristo Nero”, uno tra i più antichi crocefissi lignei del sud Italia. Ulteriori rifacimenti furono attuati dopo i terremoti del 1350 e del 1456; successivamente vi furono modifiche apportate direttamente da vari Vescovi, tra i quali il Vescovo napoletano Antonio Sanfelice (1708-1736) che si avvalse dell’opera del fratello Ferdinando, celebre architetto. Nel 1892 il Vescovo Giuseppe Riccardi decise di dare inizio alla demolizione della Cattedrale, ma, appena rimossi i primi paramenti murari, apparve la struttura medievale originaria: asportati gli stucchi barocchi, che avevano nascosto l’antica Basilica di Nardò per seguire i gusti del tempo, Mons. Riccardi incaricò l’insigne pittore senese Cesare Maccari, il quale affrescò il coro, l’abside e la volta ogivale nel presbiterio.
Il progetto di illuminazione
Appare evidente quanto la progettazione della luce nella Cattedrale fosse intrinsecamente complessa: a quale stile prevalente riferirsi, quale elemento artistico o architettonico privilegiare senza mettere in secondo piano gli altri? In un edificio sacro così ricco di stratificazioni, il pericolo è che per cercare di valorizzare tutto si rischi di non valorizzare nulla. La soluzione a questo problema, che condiziona la progettazione della luce in tutti gli immobili di rilevante interesse storico, artistico e architettonico, scaturisce da un criterio fondamentale in base al quale effettuare le scelte del “cosa”, del “come” e del “quanto” illuminare. Il criterio, al di là delle sempre prevalenti esigenze liturgiche, è quello di elaborare una gerarchia di importanza dei varî elementi che compongono e caratterizzano l’edificio, per come storicamente riconosciuti da eminenti studiosi della materia ma anche per come emotivamente percepiti dalla comunità all’interno della quale l’edificio è stato costruito e modificato nel tempo, e illuminare ciascun elemento secondo la rilevanza attribuitagli. Più in generale, il primo criterio progettuale da seguire presuppone uno studio della luce diurna nelle varie ore della giornata con una documentazione fotografica ad hoc, per comprendere quali effetti luminosi dovuti alla luce solare hanno caratterizzato la Cattedrale nel corso delle sue vicende storiche e costruttive. Ciò premesso, un progetto di illuminazione che si rispetti non deve mai tralasciare un elemento determinante per la buona riuscita dello stesso: la “regia luminosa”, che consiste nella mappa preordinata della contemporaneità delle accensioni, cioè la progettazione dei diversi “scenari” per ogni esigenza, nella convinzione che una buona luce possa conferire qualità. I criteri di base salienti che si sono tenuti presenti nella progettazione dell’impianto di illuminazione della Cattedrale di Nardò riguardano il contenimento dei consumi energetici e la rispondenza delle caratteristiche illuminotecniche degli apparecchi alle specifiche esigenze, attraverso una opportuna scelta dei corpi illuminanti, di idonei efficienza luminosa, indice di resa cromatica, durata, flusso luminoso e temperatura di colore, in base alle specifiche necessità di ogni ambiente, da posizionare ed orientare in modo da ottenere il livello di illuminamento ottimale per ciascuna esigenza. I corpi illuminanti prescelti possiedono intrinseche caratteristiche di flessibilità, e sono pertanto dotati di possibilità di variazione dei flussi luminosi mediante regolazione continua del carico (“dimmerabili”) e sono dotati sia di lampadine alogene che di L.E.D. (Light Emitting Diode), con doppia supervisione KNX e D.A.L.I. (Digital Addressable Lighting Interface), al fine di consentire l’adozione della illuminazione più idonea anche per qualsivoglia eventuale futuro fabbisogno. La scelta del sistema BUS consente una notevole economia nella quantità dei materiali necessari e una ottimizzazione dei percorsi delle canalizzazioni, oltre a permettere in qualunque momento modifiche veloci e semplicissime con l’esclusione o l’inserimento di apparecchi illuminanti in uno “scenario”, o la creazione ex novo di altri “scenari” con una programmazione elementare dal pannello di comando, senza l’ausilio di tecnici, ai quali è demandata la gestione della centralina e gli eventuali aggiornamenti della configurazione richiesti dal Committente. Nel caso della Cattedrale di Nardò, i cui lavori sono tuttora in corso, la riqualificazione passa attraverso lo studio di un sistema che, oltre a dotare la Cattedrale di un nuovo e moderno impianto di illuminazione, sia anche in grado di ottimizzare i consumi producendo un sensibile risparmio energetico: per questi motivi è stato scelto un impianto domotico, impianto che abbiamo già realizzato nel lontano 1998 nel Santuario di San Giuseppe da Copertino, tra i primi in Italia ad utilizzare la Domotica in un edificio sacro vincolato. In estrema sintesi, un impianto domotico è un sistema di controllo e gestione delle apparecchiature o dispositivi elettrici o comunque elettrificabili, che consente – tra le altre – di ottimizzare i consumi. Mediante un insieme integrato di sensori e di attuatori digitali gli impianti possono essere comandati, anche a distanza, tramite software secondo determinati protocolli di trasmissione dati. Impianti di illuminazione, di riscaldamento, di irrigazione, ovvero tapparelle e finestre elettrificate, sistemi antifurto, tutto può essere gestito con la domotica, un sistema “intelligente”, chiamato così perché è in grado, programmato appositamente mediante software, di rispondere automaticamente ad un evento o ad un cambio di stato dell’apparecchio comandato. Un esempio banale: se l’impianto di irrigazione è dotato di un sensore digitale di umidità installato nel terreno, partirà solo quando il sensore rileverà un livello di umidità insufficiente e si spegnerà in caso di pioggia, oppure, se l’impianto di illuminazione è dotato di un sensore crepuscolare, le luci che vogliamo si accendano automaticamente al calar della sera lo faranno autonomamente e con un livello di illuminamento bilanciato in base alla luce esterna o in base alle nostre esigenze. Ecco perché un impianto domotico si può considerare ad oggi il sistema migliore per il controllo dei consumi energetici. Se a ciò si abbinano apparecchi a bassissimo consumo come i L.E.D. e regolatori continui di carico (“dimmer”) per calibrare i livelli di intensità luminosa, si possono ottenere risultati notevoli e facilmente misurabili dal punto di vista del risparmio energetico. Nello specifico della Cattedrale di Nardò si è progettato un sistema elettronico di interconnessione e di gestione BUS, e cioè un sistema di comunicazione seriale su conduttori di opportuna sezione, di opportuno isolamento perché si possano alloggiare nelle stesse canalizzazioni dell’impianto di potenza, a protocollo (aperto) D.A.L.I. per la gestione dell’illuminazione della Cattedrale ed un sistema elettronico di interconnessione e di gestione BUS, su doppino intrecciato non schermato (UTP), di opportuno isolamento perché lo si possa alloggiare nelle stesse canalizzazioni dell’impianto di potenza, a protocollo (aperto) KNX per la supervisione, per l’illuminazione dei vani accessori e per la gestione di oltre il 50% delle prese poste in tutti gli ambienti, sacri e ausiliari, che risultano comandate o regolate da “dimmer” per una gestione ottimale dei consumi energetici. I due sistemi domotici, inoltre, comunicano tra di loro tramite opportuni gateway KNX/D.A.L.I. e sono programmabili tramite PC, collegabile mediante interfacce dedicate KNX/USB, anche al fine di provvedere ai necessari salvataggi delle configurazioni per una facile riproducibilità degli “scenari” realizzati in caso di guasto. In aggiunta, tramite ulteriori interfacce dedicate (KNX/Internet Gateway e KNX/GSM), i sistemi possono essere accesi, spenti e monitorati anche da remoto. Il tutto supportato da un sistema di allarme antintrusione/antifurto misto filare e wireless in RF (radiofrequenza) costituito da idonee centraline, sensori, sirene, comunicatori e così via, dotato di interfaccia dedicata per l’integrazione nel sistema KNX. Ed ancora con l’ausilio di un sistema di TVCC costituito da un web server integrato che permette facilmente di collegare 4 ingressi video composito e una fonte audio rendendoli disponibili su internet tramite un indirizzo IP raggiungibile, al fine anche di effettuare riprese ed archiviazioni sia on-site che da remoto. In questo modo tutte le accensioni e gli spegnimenti dei corpi illuminanti e di ogni altra utenza elettrica presente saranno potenzialmente automatizzabili, tramite idonei sensori, “dimmer” ed attuatori. Ed ancora tutti gli impianti potranno essere inseriti nella gestione domotica dell’immobile, al fine di consentire tutta la supervisione e la integrazione necessarie. Nel caso di un edificio sacro, inoltre, l’impianto domotico risponde perfettamente alle esigenze liturgiche per come espresse in una serie di Note Pastorali ad hoc emanate dalla C.E.I., per esempio in quella del 18 febbraio 1993 su “La Progettazione delle nuove chiese”, dove si elencano gli “scenari” più frequenti, come celebrazioni quotidiane, feriali, festive, fruizione artistica o di preghiera, liturgie sacre come la messa di Natale o di Pasqua, ovvero eventi straordinari come veglie di preghiera o rappresentazioni sacre, etc., o ancora nella Nota Pastorale del 31 maggio 1996 su “L’adeguamento delle chiese secondo la riforma liturgica”, dove si ribadisce l’importanza della progettazione della luce nella valorizzazione degli edifici sacri, che presuppone un accurato studio della luce naturale e della luce adatta a quel determinato edificio a secondo dell’epoca storica prevalente (di costruzione o di trasformazione). Gli “scenari funzionali” progettati secondo le esigenze, liturgiche e non, della Cattedrale, ciascuno attivabile tramite l’azionamento di un unico comando, si realizzeranno mediante apparecchi di illuminazione comandati da attuatori per mezzo di una centralina di programmazione che conferirà a ciascuno “scenario” una configurazione precisa ma sempre modificabile senza cambiare nulla della infrastruttura impiantistica: gli apparecchi sono comandabili via software e possono essere in qualunque momento eliminati da uno “scenario” e inseriti in un altro e, comunque, possono sempre appartenere contemporaneamente a diversi “scenari” con livelli di illuminamento differenti: la Domotica lo consente. Così in futuro, qualora le esigenze della Cattedrale dovessero mutare, sarà sufficiente aggiornare gli “scenari” in base alle nuove esigenze senza effettuare opere murarie o impiantistiche ma semplicemente riprogrammando l’impianto, con un indiscutibile beneficio in termini di riduzione dei disagi materiali e dei costi.
Il cantiere
Non secondario l’impatto fisico delle infrastrutture impiantistiche sulla preziosa tessitura muraria e sull’apparato decorativo della Cattedrale.
Al di là delle dovute prescrizioni da parte della Soprintendenza competente, la responsabilità di ricercare sempre più lievi soluzioni di installazione di canalizzazioni, dispositivi, quadri elettrici e cavistica varia, quando impossibilitati ad utilizzare le tubazioni sottotraccia esistenti, ci ha portato ad un risultato che ha riscontrato l’apprezzamento di molti e la nostra soddisfazione come professionisti ed esperti di Restauro.
Abbiamo posto la massima attenzione ai percorsi delle tubazioni esterne, privilegiando quando possibile posizioni che seguissero spigoli interni e, in ogni caso, le stesse tubazioni e le canaline in plastica sono state sempre dipinte dal nostro Restauratore nel colore del supporto e nella tessitura del materiale, rilevando il RAL corrispondente di persona. Allo stesso modo abbiamo proceduto con il colore di tutti gli apparecchi illuminanti, che la ditta fornitrice ha realizzato come pezzi speciali non solo perché dotati di alimentatori DALI ma anche perché forniti del colore scelto da noi con la modalità innanzi accennata.
Particolare cura abbiamo posto nella soluzione illuminotecnica riservata all’altare maggiore: è stata realizzata e montata, affiancandola a quella originaria, una leggera struttura di travi scatolari progettata ad hoc in pannelli sottili di legno lamellare per l’incasso degli apparecchi illuminanti a LED, poi dipinta dal nostro Restauratore ad effetto marmorizzato nello stile delle travi originarie. Il risultato è duplice: da un lato non è stato minimamente intaccato il baldacchino originario sopra l’altare e l’effetto finale è quello della luce che arriva misteriosamente dal nulla, dall’altro lato la struttura nuova è mimetizzata ma perfettamente riconoscibile e rimovibile, rispettando così i principi basilari di un buon Restauro.
Our goal was to use domotics to transform the Cathedral of Nardò into a “smart building”, a first step towards the creation of a “smart city”. The original system of the Cathedral of Maria SS.ma Assunta of Nardò probably dates back to the VII-XI centuries. The first significant restoration intervention was carried out by the Benedictine monks after the 1245 earthquake. The oak crucifix dates back to more or less the same period: among the oldest wooden crucifixes in Southern Italy, it is commonly referred to as the “Black Christ”. Further restoration was carried out after the 1350 and 1456 earthquakes, followed by other interventions completed at the hands of various bishops, such as the Neapolitan bishop Antonio Sanfelice (1708-1736), supported by his brother Ferdinando, a famous architect. In 1892, bishop Giuseppe Riccardi decided to start to demolish the Cathedral, but as soon as the first wall surfaces came down, the original medieval structure was unveiled: the baroque stuccos which had been disguising the ancient cathedral to follow the trends of the past were therefore removed and bishop Riccardi appointed the famous painter Cesare Maccari from Siena to fresco the chancel, the apse and the ogival vault in the presbytery. The design of the new lighting system of the Cathedral mainly focuses on energy saving systems and the compliance of the chosen illuminating devices with the real needs of the building, through a careful selection of the best solutions, in terms of luminous efficacy, Colour Rendering Index, life, luminous flux and colour temperature, to be positioned and angled according to the specific needs of each single room for the best luminous effect.
The chosen illuminating devices are characterised by extreme flexibility, allowing to modify the luminous fluxes through a continuous regulation of the load; moreover, using both halogen and LED lamps (Light Emitting Diode) with dual KNX and DALI control systems (Digital Addressable Lighting Interface), the best illuminating effect is guaranteed, even for any future requirement. Particularely, Guzzini Illuminazione provided important support and assistance in the design of custom illuminating solutions, i.e. ad-hoc devices specifically conceived for the Cathedral and equipped, following our indications, with specific DALI feeders and therefore all adjustable and adaptable to each “functional scenario”. Having chosen the BUS system allows to save material, optimise the path of the conduit pipes and carry out quick and simple modifications at any time, simply excluding or adding illuminating sources in a “scenario” or creating brand new “scenarios” by means of elementary programming operations from the console, without needing a technician, exclusively required if the control unit is to be managed or if an update of the configuration is asked by the Customer. With specific reference to the Cathedral of Nardò, the (still on-going) qualification process is based on the analysis of a system aimed at providing the building with a new, modern lighting system as well as at optimising consumptions for a remarkable energy saving. For such reasons A DOMOTIC SYSTEM WAS CHOSEN, already experimented in 1998 in the Sanctuary of San Giuseppe da Copertino, one of the first protected sacred historical buildings in Italy to use domotics.
In brief, a domotic system is a system for the control and management of electrical or electrifiable apparels and devices, allowing, among other things, to optimise consumptions. By means of an integrated combination of sensors and digital actuators, the systems can be controlled (even remote) through a software, according to given data transmission protocols. Lighting, heating, watering systems, as well as blinds and electrified windows or alarm systems: everything can be controlled through domotics, also referred to as a “smart” system in that, once programmed, it is able to automatically respond to an event or to a different status of the operated device. With specific reference to the Cathedral of Nardò, the project provides for an electronic system of interconnection and management. In other words, a system of serial communication on conductors with adequate section and isolation so to allow their installation in the same conduit pipes of the power system, with a DALI (open) protocol to manage the illumination of the Cathedral and an electronic system of management and interconnection (on UTP – Unshield Twisted Pair), adequately isolated so to allow its installation in the same conduit pipes of the power system, with a KNX (open) protocol to supervise and light the accessory areas and the managing of over 50% of all the sockets present in both the sacred and auxiliary rooms, controlled and regulated for an optimised energy consumption. The two domotic systems are connected by means of specific KNX/DALI gateways and can be programmed by PC (connected through dedicated KNX/USB interfaces), so to guarantee the necessary save of the configuration for an easy reproducibility of the conceived “scenarios” in case of failure. Moreover, further dedicated interfaces (KNX/Internet Gateway and KNX/GSM) allow the systems to be switched on, switched off or controlled (even remote). The “functional scenarios” designed according to the needs of the Cathedral (liturgic or not), each of them operated by means of ONE SINGLE CONTROL, will be carried out through lighting devices controlled by a program control unit, which will attribute a specific configuration to each single “scenario”, though always modifiable, with no changes in the system infrastructure. All the systems can be controlled via software and be eliminated at any time from one “scenario” and added to another one, or can belong to two or more “scenarios” at the same time with different illumination levels: WITH DOMOTICS THIS IS POSSIBLE! Hence, in the future, should the needs of the Cathedral change, it will be sufficient to update the “scenarios” accordingly and re-programme the system, avoiding masonry works or interventions on the systems, therefore minimising costs and inconveniences.