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La nozione di casa passiva è una norma energetica (tedesca) per le costruzioni oltre che il nome usato per alcuni tipi di casa. Si tratta di una casa a bassissimo consumo energetico. Per tutto l'anno, questa casa offre una temperatura ambiente piacevole senza l'applicazione di un impianto di riscaldamento convenzionale - al contrario di una casa di costruzione convenzionale.

Passivhaus section en

Principio della casa passiva, in questo caso con pozzo canadese.

Cos'è una casa passiva? Modifica

Norma energetica Modifica

La casa passiva è un mezzo per ridurre il consumo di energia (low-energy-house, o casa a basso consumo, o casa a bassa energia). In genere, si definisce casa passiva un edificio che è praticamente autonomo relativamente al bisogno di riscaldamento. Si accontenta degli apporti solari, degli apporti metabolici (abitanti, macchine) e di un buon isolamento, cose che relegano il ruolo del riscaldamento a un livello secondario. La norma tedesca "Passivhaus" viene applicata a partire da un bisogno di riscaldamento inferiore a 15 kWh/m²/annui e da un bisogno di meno di 50 kWh/m²/annui di energia finale (i 15 kWh/m²/annui di riscaldamento + l'energia necessaria per riscaldare l'acqua + l'elettricità consumata per la ventilazione, il climatizzatore, l'elettricità domestica). Un bisogno calorifero così basso significa che in pratica le abitazioni utilizzano il sistema di riscaldamento solo per qualche giorno all'anno (e non che hanno bisogno di una caldaia più piccola). Gli alloggi degli anni 1960 e 1970, invece, necessitano in media di 320 kWh/m²/annui.

La norma, inoltre, fissa delle esigenze minime a livello di resistenza termica dei diversi elementi dell'opera (muri, finestre, tetti, etc.); tuttavia, è possibile ottenere le performance di una casa passiva senza il pieno rispetto di queste esigenze. Ci sono, infatti, due modi per ridurre il bisogno energetico:

  • il primo consiste nell'isolare il fabbricato per diminuire le perdite; si tratta del superisolamento che utilizza, per esempio, i tripli vetri e degli spessori di isolante di molte dozzine di centimetri.
  • Il secondo consiste nell'aumento dell'apporto solare; si tratta del bioclimatismo che cerca di carpire meglio invece di perdere di meno (dato che l'energia è gratuita e rinnovabile).

Nella maggioranza dei casi, la casa passiva è la combinazione di questi due modi, ma la norma Passivhaus e l'etichetta MinergieP svizzera (praticamente uguale) pendono entrambe più sul superisolamento. Il limite di questo procedimento è il suo costo, dato che gli isolanti molto spessi e i vetri performanti non sono a buon mercato.

Infine, dato che i bisogni sono diminuiti, la parte di contributo interno dovuto agli occupanti delle abitazioni e alle loro attività non è più trascurabile, e al contrario diventa un contributo importante. Per queste ragioni si utilizza il termine "passivo", in quanto la maggior parte dei bisogni di riscaldamento sono soddisfatti automaticamente, senza apparecchi meccanici, sorveglianza o programmazione. L'inconveniente è che le performance della casa diventano di colpo dipendenti dal modo di vita degli occupanti: infatti, questi potrebbero far crollare il bilancio finale utilizzando male per esempio le finestre o il sistema di ventilazione.

Principio di funzionamento Modifica

Principio I - ridurre al massimo le perdite di calore Modifica

  1. Diminuire le dispersioni termiche per trasmissione: per fare questo, il coefficiente di trasmissione termica delle pareti esterne del fabbricato (coefficiente U) deve essere inferiore a 0,15 W/m²K, o 0,10 W/m²K per le case unifamiliari. Il coefficiente di trasmissione termico della finestra, costituita dal vetro, dall'intercalare e dal telaio (Uw), deve essere inferiore a 0,8 W/m²K. Il fattore solare del vetro deve essere superiore al 50% per poter beneficiare ancora delle entrate di energia solare in inverno.
  2. Diminuire le dispersioni termiche per ventilazione: l'approvvigionamento di aria fresca è assicurato da una ventilazione meccanica controllata (VMC) a doppio flusso. L'alimentazione e l'estrazione meccanica permettono di ottimizzare la ventilazione a seconda dei bisogni, e questo indipendentemente dalle condizioni climatiche esterne. Per ridurre le dispersioni legate alla ventilazione, la «casa passiva» sarà obbligatoriamente equipaggiata di un ricuperatore di calore (sistema a doppio flusso). Il tasso di ricupero dello scambiatore deve essere almeno uguale all'80%. Per rispettare l'obiettivo di efficacia energetica, l'energia di ventilazione deve essere imperativamente inferiore o uguale a 0,4 Wh per metro cubo di aria incanalata. L'efficacia termica del sistema di ventilazione può essere migliorata con l'utilizzo di uno scambiatore aria/sole (pozzo canadese o pozzo provenzale) che preriscalda in inverno e preraffredda in estate l'aria nuova. Così sono soppressi quasi del tutto i rischi di congelamento dell'acqua condensata nello scambiatore ricuperatore.

Le perdite di calore per trasmissione del rivestimento sono ridotte di molto grazie a un isolamento termico rinforzato, tanto che le perdite di calore per «infiltrazione» d'aria possono diventare preponderanti e costituire la causa principale di perdita di calore. Perciò si deve prestare un'attenzione particolare alla realizzazione della tenuta stagna dell'edificio, dei muri e soprattutto delle aperture come porte e finestre. E' quindi indispensabile utilizzare una VMC per rinnovare l'aria consumata dagli abitanti. In effetti, in una casa stagna si deve rinnovare l'ossigeno e far uscire il diossido di carbonio e il vapore acqueo, così come tutti gli odori e le emissioni create all'interno del fabbricato (cucina, prodotti per la pulizia, residui della costruzione come i solventi delle vernici, le vernici o le colle, gli aerosol e in generale tutti i composti organici volatili, abbreviati con COV). La ventilazione permette quindi di impedire l'accumulo di elementi tossici nell'aria, che renderebbero l'interno particolarmente malsano.

Nella maggior parte delle case passive, l'aria esterna viene prima di tutto pre-riscaldata in uno scambiatore di calore aria/sole (un pozzo canadese o pozzo provenzale). Poi, quest'aria pre-riscaldata si scalda di nuovo nel ricuperatore di calore che estrae il calore dell'aria uscente (un vantaggio maggiore dello scambiatore aria/sole è che assicura una temperatura > 0°C all'ingresso del ricuperatore aria/aria evitando totalmente il rischio di congelamento). Infine, è ancora possibile aggiungere un sistema di riscaldamento all'uscita dello scambiatore per raggiungere gli ultimi °C necessari (e potrebbe trattarsi di una batteria ad acqua calda o una resistenza elettrica).

Il bisogno di calore è così basso (inferiore a 10W/m²) che può essere colmato con un semplice apporto metabolico, con gli apparecchi per cucinare, con gli apparecchi elettrici (hifi, computer, televisione,...) e con il recupero di calore per ventilazione (se lo scambiatore della VMC recupera i 4/5 del calore che esce, è sufficiente che gli abitanti e gli apparecchi di casa producano il restante quinto affinché la temperatura resti stabile). Una fonte supplementare (come la stufa a legna, il radiatore per il riscaldamento solare) non è necessario.

Principio II - Massimizzare le entrate di calore Modifica

Il riscaldamento generale ha luogo passivamente tramite:

  • l'utilizzo del riscaldamento solare passivo attraverso le finestre o le facciate in vetro;
  • il calore perduto dagli apparecchi elettrici e dagli abitanti.

Sulla base dei bassi bisogni di energia di riscaldamento, una casa passiva dovrebbe poter funzionare senza riscaldamento convenzionale, ma con un semplice sistema di emergenza.

Vantaggi Modifica

  • Conservazione del valore a lungo termine (con riserva di utilizzare materiali isolanti durevoli).
  • Molti meno problemi di umidità (con riserva di una buona manutenzione della VMC).
  • Più confort grazie a un migliore equilibrio della temperatura e dell'umidità (riserve identiche).
  • Una migliore qualità dell'aria (riserve identiche).
  • Economicamente attraente grazie a dei costi di riscaldamento minimi. Si deve comunque tenere presente che ci vogliono dai 5 ai 10 anni per rendere redditizio il sovrapprezzo iniziale.
  • Ecologico: protezione delle risorse, emissione ridotta di CO2.

I quattro pilastri del modello «casa passiva» Modifica

Rispetto a un edificio tradizionale, una «casa passiva» presenta dei vantaggi. Comporta un grande risparmio nel riscaldamento, offre un migliore confort termico e garantisce un'eccellente qualità dell'aria.

Così, mentre in una classica casa nuova il bisogno di energia per il riscaldamento (secondo le norme attualmente in vigore) arriva fino a circa 110 kWh per metro quadro di superficie riscaldata per anno, in una casa passiva questo bisogno si riduce a 15 kWh annui per metro quadro. Come arrivare a questa performance? E' sufficiente tenere presenti i quattro principi seguenti, che vengono chiamati i quattro pilastri della «casa passiva».

Primo pilastro: l'isolamento termico Modifica

Imballata al caldo in uno spessore elevato di isolante termico, la «casa passiva» subisce una limitata perdita di calore. I bisogni di riscaldamento ancora necessari sono praticamente annullati. Qui, dei «radiatori» che passano di solito inosservati - il calore umano, gli elettrodomestici, l'illuminazione - diventano importanti. Di solito, questo calore di funzionamento è trascurabile negli edifici che sono poco, se non del tutto, isolati, ma qui non è perduto, anzi viene valorizzato.

Là dove l'isolante termico tradizionalmente è spesso dagli otto ai dieci centimetri, nella «casa passiva» supera i trenta centimetri. Non si deve comunque credere che solo lo spessore dell'isolante sia importante. Conta anche la sua posizione all'interno del muro. Così, nella casa passiva, l'isolante si trova verso l'esterno. Ricopre l'integralità della casa senza presentare dei punti deboli (i ponti termici). L'isolante all'interno è proscritto, in quanto, giustamente, "produce" intrinsecamente dei ponti termici (a livello dei pavimenti, dei tramezzi, dei balconi,...); quindi, superare i 10 cm d'isolante quando si usa l'isolamento interno non è utile, in quanto rinforza solamente le perdite di queste zone. L'isolante può anche essere ripartito, in questo caso è lo stesso materiale del muro che è isolante (per esempio nelle case a ossatura in legno o a mattoni monomuro), ma uno spessore minimo deve comunque essere rispettato!

L'assenza di investimento in un sistema di riscaldamento convenzionale comporta una diminuzione considerevole dei costi annuali di riscaldamento. Ciononostante, il risparmio ottenuto non colma il sovrapprezzo dell'isolamento rinforzato. C'è quindi un sovracosto all'acquisto (che può essere reso redditizio in seguito).

Secondo pilastro: la ventilazione Modifica

Il secondo pilastro del concetto di «casa passiva» è la ventilazione in funzione dei bisogni. Questa assicura continuamente una perfetta qualità dell'aria interna indipendentemente dalle condizioni climatiche esterne. In un certo senso è il cuore della «casa passiva».

Una ventilazione meccanica controllata (VMC) a doppio flusso con recupero del calore diffonde dell'aria fresca negli spazi di vita (camera, soggiorno, studio) e estrae l'aria viziata dagli spazi utili (antibagno e bagno, cucina, wc). Mediante uno scambiatore di calore efficiente, l'aria fresca è preriscaldata dal calore dell'aria viziata espulsa senza che i flussi si mischino.

Una buona ventilazione a doppio flusso assicura un rinnovo d'aria che si adatta all'occupazione della casa ed è indipendente dal clima o dalle condizioni meteorologiche. Tuttavia, affinché il sistema funzioni bene, è indispensabile lasciare chiuse le porte e le finestre. Infatti, l'aria è diffusa in alcuni ambienti e aspirata da altri, circola dagli uni agli altri passando sotto le porte interne (che, per questa ragione, devono avere almeno 1 cm di spazio tra il fondo e il pavimento). Se una porta o una finestra esterna è aperta, il flusso d'aria tra i locali verrà modificato completamente, gli scambi così creati non passeranno più dallo scambiatore e, quindi, il calore recuperabile non potrà essere recuperato. In una casa equipaggiata con un buon VMC doppio-flusso, la ventilazione per apertura delle finestre è inutile, in quanto i debiti sono superiori ai bisogni di rinnovamento. Questo non significa che è proibito aprire le finestre, ma solo che questo piacere deve essere breve. Infine, le finestre a ribalta che possono essere socchiuse sono proibite nelle case passive. Anche i comportamenti degli abitanti possono abbassare in maniera importante le performance del sistema a causa di un cattivo uso dello stesso.

Un tale sistema di ventilazione permette di controllare l'aria introdotta nella casa (perché l'entrata dell'aria è unica), cosa che permette di filtrarla e di eliminare tutte le particelle, i pollini e gli agenti allergeni. Comunque si deve fare attenzione: i filtri esigono una manutenzione regolare altrimenti si ridurranno i debiti, si aumenterà il consumo energetico e si diffonderanno nell'aria ancora più pollini che in origine. Questo sistema è costoso in energia (tra 350 e 500 kWh/annui per una casa singola) e in manutenzione (pulizia dei filtri obbligatoria una volta l'anno, pulizia delle condutture una volta l'anno sarebbe l'ideale). Sarebbe meglio alimentare la ventilazione direttamente tramite dei sensori fotovoltaici o delle batterie tampone.

Terzo pilastro: la finestra Modifica

La finestra è, dal punto di vista termico, l'anello debole della parete esterna. Attraverso la finestra si perde la maggior parte del calore. Ma, allo stesso tempo, lascia penetrare l'irraggiamento solare che partecipa al riscaldamento dell'edificio.

Nella «casa passiva», la dispersione del calore di un doppio vetro classico viene diminuita della metà dall'utilizzo di un triplo vetro a bassa emissione. Il punto debole non è più la superficie vetrata, ma il telaio della finestra, cosa che porta a preferire un numero ristretto di grandi superfici vetrate a una moltitudine di finestre piccole.

L'utilizzo di un triplo vetro aumenta il confort termico grazie alla sua temperatura di superficie vicina a quella dell'aria all'interno. D'altro canto, l'uso di finestre ampie lascia penetrare più calore e luce naturale.

L'orientamento del vetro è altrettanto importante: una finestra verticale a sud-est eccede in energia (soprattutto se di notte viene oscurata da un'imposta). Quindi, è meglio posizionare il più possibile le finestre a sud. I vetri a nord sono sempre deficitari, quindi è meglio evitare di averne. Anche i vetri a est e ovest sono deficitari: non hanno nessun apporto solare in inverno, mentre apportano molto calore in estate, quando si cerca di evitarlo. In pratica, i vetri a est comportano un minor surriscaldamento di quelli a ovest. Riassumendo, si devono massimizzare le aperture poste a sud, essere ragionevoli su quelle a est, ridurre al minimo quelle a ovest e a nord. Questi sono i principi base delle case bioclimatiche e di quelle solari.

Inoltre, la tenuta stagna (pulizia esterna) funziona meglio dove è possibile avere dei telai fissi (non a ribalta). Per i telai a ribalta, privilegiate quelli a tripla tenuta stagna. I vetri verranno collegati perifericamente alle cornici (e non appoggiati), cosa che elimina del tutto l'ingresso degli spifferi d'aria.

Per finire, un doppio vetro non oscurato di notte dalle imposte perde più energia totale di un vetro singolo oscurato (questo vale anche per i doppi e tripli vetri con o senza imposte); questo significa che è molto importante anche prevedere delle imposte isolanti (scorrevoli o a battente, ma senza persiane, aperture o fori di qualsiasi natura) e di chiuderle appena viene buio, anche in inverno. Ancora una volta, una cattiva gestione da parte degli occupanti può generare un abbassamento sensibile dell'efficacia della casa.

Quarto pilastro: i ponti termici e la tenuta stagna dell'aria Modifica

I ponti termici possono provenire, da una parte, dalla cattiva cura dei dettagli e, dall'altra, da lavori non appropriati sul cantiere. Per questo una «casa passiva» deve essere concepita e costruita in maniera meticolosa. La soppressione dei ponti termici permette di diminuire le perdite di calore, ma anche di evitare le patologie dovute alla condensa sulle pareti fredde dell'umidità contenuta nell'aria interna (muffa,..).

D'altro canto, una buona tenuta stagna dell'aria aumenta il confort, diminuisce le perdite ed evita tutti i problemi di condensa nelle pareti, quindi diminuisce i rischi di rovina dell'edificio. D'altra parte, è una buona tenuta stagna dell'aria che garantisce il buon funzionamento della ventilazione meccanica.

Con il modello di «casa passiva», l'inquilino dispone di un edificio che garantisce un grande confort termico e una qualità costruttiva superiore, questo grazie a una concezione intelligente e non a una infrastruttura tecnica sproporzionata. Tuttavia, resta in larga misura dipendente dal suo sistema di ventilazione, quindi da pezzi meccanici che potrebbero danneggiarsi. L'utente deve essere particolarmente attento a questo tipo di danni, in quanto, in una casa a tenuta stagna, il danno significa anche lo sviluppo di muffa, acari e problemi di umidità immediata! La soluzione è una ventilazione decentralizzata (ventilatori più piccoli e intercambiabili) che evita i cedimenti simultanei.

Possiamo costruire una casa passiva da soli? Modifica

Una casa passiva è una costruzione che non può raggiungere le sue performance ottimali se l'insieme non è perfettamente coerente.

La finezza dei calcoli termici necessari richiede una revisione delle regole attuali della concezione termica degli edifici. Possono essere utilizzate delle logiche apposite o dei modelli nuovi, che si appoggiano su conoscenze della termica degli edifici, poco diffusi in Italia. Inoltre, l'elemento più importante di una casa passiva è la sua ventilazione, e quindi si necessita anche un riesame completo delle VMC classiche. Si devono ridurre le perdite di carica (tubi con ampio diametro, utilizzo limitato degli snodi a ampio raggio), si devono scegliere accuratamente i ventilatori (a velocità variabile) e si deve determinare lo scambiatore recuperatore aria/aria che dovrà essere imperativamente controcorrente (corrente crociata esclusa dal loro rendimento massimo teorico limitato all'80%). L'auto-costruzione è delicata, ma possibile se si posseggono le conoscenze teoriche e l'abilità, e se si cercano i componenti più adatti.

Si deve essere altrettanto minuziosi dell'isolamento della copertura dell'edificio e nella ripartizione dei materiali di costruzione (inerzia termica all'interno) / materiali isolanti (all'esterno). Gli altri elementi chiave di una casa passiva sono le aperture: porte, finestre e vetri. I vetri si trovano in commercio, ma la concezione e la realizzazione dei telai delle finestre o delle porte sono delicate (resistenza meccanica, isolamento termico, tenuta stagna dell'aria). In Italia non si trovano ancora e devono essere importati. Al contrario, la scelta di una serra (parete vetrata) sulla parete sud è più semplice e permette di utilizzare i classici doppi vetri nel muro dietro la serra.

Infine, la realizzazione deve essere molto curata, in quanto realizzare una copertura perfettamente stagna per un qualcosa grande come una casa è un lavoro particolarmente difficile (per esempio, sono da evitare le schiume poliuretaniche che si riducono in polvere nel giro di qualche anno, meglio utilizzare delle giunture a schiacciamento o a labbra, o delle giunture in silicone elastico e durevole). Inoltre, fin dal progetto è importante prevedere un accesso facile ai diversi componenti per rendere agevole la loro manutenzione (dalla semplice verifica alla sostituzione 10, 20, o 30 anni dopo!).

Per concludere, è possibile costruire da soli la propria casa passiva se si è già specialisti in materia, o se ci si documenta/forma per un periodo sufficiente prima di lanciarsi in questo progetto... Ma è difficile dare delle buone indicazioni a questo scopo.

Storia Modifica

Il concetto di «casa passiva» è stato elaborato nel 1988 dall'istituto «Wohnen und Umwelt» (habitat e ambiente) di Darmstadt, in Germania, con la collaborazione dell'università di Lund, in Svezia. Il primo prototipo di casa passiva è stato realizzato a Darmstadt-Kranichstein, nel 1991. Da allora, è stata oggetto du una sorveglianza approfondita. In seguito, sono state costruite più di mille «case passive» in Europa e sono stati messi in commercio numerosi componenti tecnici e per la costruzione che rispondono alle specifiche e alle esigenze di questo tipo di edifici.

BibliografiaModifica

  • Luca Siragusa, L'energia del sole e dell'aria come generatrice di forme architettoniche, ed. Cleup, Padova, 2009.
  • Uwe Wienke, L'edificio passivo, ed. Alinea, Firenze, 2002.

Case passive su YoutubeModifica

Vedi anche Modifica

Collegamenti interniModifica

Collegamenti esterniModifica

Fonti Modifica



Abitare Portale Abitare: accedi alle voci di Verdiana-Wikia che trattano di Abitare


en:Passive house fr:Maison passive

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