Gli elementi indispensabili nelle terme antiche erano una cospicua e continua disponibilità di acqua per alimentare piscine e vasche, e una costante affluenza di calore tale da intiepidire o riscaldare molti degli ambienti termali, rendendo piacevole e benefica la prolungata permanenza al loro interno; laddove tali elementi non scaturivano in modo naturale dalla terra, subentrarono l’ingegno e la perizia dei Romani.
La loro abilità ingegneristica infatti, che proprio negli impianti termali raggiunse i massimi livelli, seppe sviluppare dei sistemi di approvvigionamento idrico e di riscaldamento in grado di garantire il perfetto funzionamento di imponenti complessi.
Alla base del rifornimento idrico, tanto nelle terme che nelle piscine e nelle fontane delle città, vi erano gli acquedotti romani, in grado di trasportare, sfruttando la forza di gravità, grandi quantità di acqua da sorgenti e laghi verso i centri urbani, dove veniva incanalata su un sistema di archi e attraverso dei condotti fino agli impianti di destinazione.
Il primo acquedotto costruito a Roma per alimentare uno stabilimento termale fu quello dell’Aqua Virgo, voluto da Agrippa nel I sec. a.C. per garantire abbondanza di acqua alle proprie terme nel Campo Marzio; da allora in poi ogni complesso termale fu collegato ad un acquedotto. L’acqua veniva convogliata in grandi cisterne costruite nelle vicinanze e portata nello stabilimento attraverso tubazioni di piombo o terracotta; giunta a destinazione necessitava però di essere scaldata, in quanto alla base del pratica termale era proprio l’alternanza e la disponibilità tanto di acqua fredda che calda: il riscaldamento era ottenuto mediante apposite caldaie ospitate nel settore delle terme adibito a forno, alimentate con grandi quantità di legna; il mantenimento dell’acqua all’interno delle piscine alla temperatura desiderata era ottenuto con un geniale espediente, la cosiddetta testudo alvei, una caldaia dalla singolare forma a testuggine, riscaldata direttamente ed ininterrottamente dal forno ed inserita nella muratura di fondo della vasca.
Per quel che riguarda invece la tecnica di riscaldamento degli ambienti, basata sulla produzione e sulla circolazione continua del calore, sembra sia stata messa a punto tra il II e il I sec. a.C. a Baia, nei pressi di Pozzuoli, da un certo Caio Sergio Orata, scaturita dal fenomeno naturale delle esalazioni di calore tipico dell’area dei Campi Flegrei; il tepore tipico delle terme, tanto piacevole quanto salutare per il corpo, era ottenuto mediante la semplice circolazione di aria calda al di sotto dei pavimenti, dotati di vespai sottostanti, e al di là delle pareti fornite di intercapedini.
Le medesime caldaie provvedevano sia al riscaldamento dell’acqua delle piscine che degli altri ambienti termali, garantendo un avvolgente calore in tutto l’impianto, mitigato nelle sale adibite al relax e alle discipline sportive, accentuato nelle saune.
Con il tempo gli ingegnosi Romani riuscirono a perfezionare gli impianti di riscaldamento per rispondere alle esigenze di complessi termali che divenivano sempre più imponenti e dotati di innumerevoli ambienti; la tecnica per la costruzione del doppio pavimento e delle intercapedini era semplice ma impeccabilmente funzionante: il vespaio sotto il pavimento era realizzato tramite piastrini disposti a scacchiera fatti di mattoni, terracotta o pietra refrattaria sopra ai quali poggiava uno strato di mattoni, uno di malta cementizia idraulica ed infine il pavimento; all’interno dello spazio che si creava circolava continuante aria calda generata dal forno comunicante con il vespaio stesso.
Il medesimo principio assicurava la trasmissione del calore attraverso le pareti: si costruivano pareti doppie per permettere all’aria calda di circolare nell’intercapedine venutasi a creare; inizialmente il vuoto tra la parete esterna e quella interna era realizzato mediante appositi mattoni sporgenti che insistevano sulla parete interna con funzione di sostegno; in seguito lo stesso risultato venne ottenuto con il meno dispendioso utilizzo di tubi in laterizio che collegavano le pareti dalla base all’imposta della copertura.
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