Casa Passiva: cos’è, come funziona e vantaggi

Una Casa Passiva, conosciuta anche come Passivhaus in tedesco e passive house in inglese, rappresenta un tipo di abitazione che ottimizza l’efficienza energetica attraverso l’uso di dispositivi passivi. Questo tipo di edificio è progettato per soddisfare gran parte del suo fabbisogno energetico per riscaldamento e raffrescamento utilizzando il calore passivo proveniente dall’irraggiamento solare tramite le finestre, nonché il calore generato dagli elettrodomestici e dagli occupanti stessi. Pertanto, non richiede sistemi di riscaldamento tradizionali come caldaie o termosifoni.

Il concetto di Casa Passiva è stato sviluppato da ingegneri e architetti con l’obiettivo di coniugare sostenibilità ed efficienza energetica. Questo tipo di abitazione è diventato un punto di riferimento nell’edilizia sostenibile grazie alla sua capacità di garantire un comfort termico ottimale senza ricorrere a significative fonti energetiche esterne. L’idea è emersa nel 1991 in Germania, con la costruzione delle prime abitazioni nel quartiere Kranichstein a Darmstadt, progettate dal Dr. Wolfgang Feist.

In questo articolo forniremo una guida completa per comprendere cos’è una casa passiva, i suoi vantaggi e come può integrare il fotovoltaico. Toccheremo punti rilevanti come i principi di funzionamento, l’efficienza energetica, i materiali utilizzati, e il ruolo delle energie rinnovabili. Analizzeremo anche i costi, i finanziamenti disponibili e gli esempi pratici di case passive. Infine, esploreremo le prospettive future e le tendenze del settore. Scopri come una casa passiva può rappresentare un investimento sostenibile per il futuro.

Dispositivi Passivi: di cosa si tratta e come funziona una Casa Passiva

Un sistema di guadagno passivo è un dispositivo per il riscaldamento ambientale classificabile come “passivo” quando riesce a riscaldare l’edificio senza richiedere forniture energetiche esterne. Esempi di dispositivi passivi per il riscaldamento invernale includono le serre solari, i muri di Trombe, i sistemi Barra-Costantini, i muri di accumulo, i collettori solari termici ad acqua o ad aria con circolazione naturale, e le vetrate esposte a sud. Questi sistemi sfruttano l’irraggiamento solare per offrire un contributo energetico positivo all’edificio durante tutto l’anno.

La definizione di un dispositivo di raffrescamento passivo è più complessa. Mentre i dispositivi per il riscaldamento possono funzionare senza energia esterna, quelli per il raffrescamento spesso richiedono l’uso di pompe, ventilatori o altri apparecchi ausiliari, purché non facciano ricorso a cicli frigoriferi. L’architettura passiva utilizza una serie di dispositivi passivi per coprire i fabbisogni energetici degli edifici attraverso flussi di caldo e freddo tratti dall’ambiente esterno.

Per mantenere il comfort termico in ogni stagione, le Case Passive sfruttano le masse di accumulo termico, cioè materiali con elevata capacità termica come pietra, calcestruzzo e laterizio, o materiali di nuova concezione come i PCM (phase change materials). Questi materiali, esposti all’ambiente interno, assorbono e rilasciano calore in base alle necessità.

La ventilazione controllata è un elemento chiave nelle Case Passive, garantendo un ricambio continuo di aria senza perdita di calore o fresco, migliorando la qualità dell’aria e il comfort abitativo. Inoltre, l’uso di energie rinnovabili, come i pannelli solari termici e fotovoltaici, consente di catturare e trasformare l’energia solare in energia termica o elettrica, mentre l’energia geotermica può essere recuperata tramite pompe di calore.

Requisiti e Test di qualità per Case Passive

L’Istituto delle Case Passive tedesco (PHI) di Darmstadt stabilisce che un edificio può essere considerato una Casa Passiva se soddisfa i seguenti requisiti quantitativi:

• Fabbisogno energetico utile richiesto per il riscaldamento ≤ 15 kWh/(m²a);
• Carico termico invernale ≤ 10 W/m²;
• Fabbisogno energetico utile richiesto per il raffrescamento ≤ 15 kWh/(m²a);
• Carico termico estivo ≤ 10 W/m²;
• Tenuta all’aria n50 ≤ 0,6/h;
• Fabbisogno energetico primario ≤ 120 kWh/(m²a).

La costruzione di una Casa Passiva richiede una maggiore attenzione alla qualità rispetto alla costruzione di una casa tradizionale. Tutti i componenti utilizzati devono essere appropriati e conformi alle specifiche tecniche, dalla fase di progettazione fino alla realizzazione e gestione dell’edificio. Durante la progettazione, è essenziale calcolare il bilancio energetico per evitare ponti termici.

Durante la costruzione, il Blower-Door-Test (secondo la norma UNI EN 13829) viene utilizzato per verificare la tenuta all’aria della struttura grezza.

Il valore n50 ottenuto dal test non deve superare 0,6 h⁻¹, assicurando che tutti i collegamenti e i componenti siano quasi ermetici. Al termine dei lavori, in Germania, il costruttore può ottenere un certificato da un ente certificatore per circa 200 euro, che riporta la perdita di energia e il guadagno energetico dell’edificio.

Costruzione di una Casa Passiva

La perdita di calore attraverso le pareti esterne dell’edificio viene minimizzata mediante l’impiego di tecniche di captazione termica. La trasmittanza termica deve raggiungere valori compresi tra 0,10 e 0,20 W/m²K, garantendo così una bassa dispersione di calore. Grazie alle alte temperature delle superfici interne delle pareti esterne, si ottiene anche una piacevole sensazione di comfort. Durante l’estate, l’efficiente coibentazione permette di mantenere temperature più basse.

Per evitare deterioramenti o danni alla costruzione, è indispensabile che tutte le parti dell’edificio siano ermetiche a tutti i livelli. L’ermeticità interna può essere facilmente ottenuta durante la fase di costruzione attraverso l’ermeticità dell’involucro edilizio. Nelle costruzioni tradizionali (Massivbau), un opportuno strato di intonaco è sufficiente per garantire l’ermeticità della parete. Per le parti critiche come finestre e porte, esistono prodotti standard come Anputz-Leisten e überputzbare Anschlussbänder che realizzano l’ermeticità in modo semplice.

Anche le prese elettriche possono essere rese ermetiche utilizzando metodi collaudati, come praticare un incavo di 5 mm di diametro e incassare una normale scatola di derivazione con i cavi già cablati, o impiegare apposite scatole di derivazione ermetiche reperibili sul mercato. Nelle costruzioni leggere (Leichtbau), come le case in legno strutturale, si utilizzano pannelli in legno (Holzwerkstoffplatten) e carta rinforzata con fibre (faserverstärkte Papiere oder Folien).

Quando si impiegano elementi prefabbricati, questi devono essere resi ermetici utilizzando sistemi collaudati come EPDM-Dichtprofile, Dichtschläuche aus in PE-Folie verpackter Mineralwolle, e nastri adesivi qualificati con sufficiente elasticità. Tutte le giunzioni delle pareti, come i cavi per l’illuminazione esterna, devono essere chiuse ermeticamente immediatamente. L’ermeticità migliora anche l’utilizzabilità degli spazi interni, riducendo il rischio di condensa e formazione di muffe.

L’energia necessaria a pareggiare il bilancio termico dell’edificio viene fornita tramite sistemi non convenzionali, come pannelli solari, fotovoltaici o pompe di calore per riscaldare l’aria dell’impianto di ventilazione controllata a recupero energetico. L’impianto di riscaldamento convenzionale può essere eliminato se il carico termico necessario per il riscaldamento invernale è inferiore a 10 W/m². Queste prestazioni si ottengono con una progettazione attenta, specie riguardo ai ponti termici, con spessi strati di materiali isolanti termici su murature perimetrali, tetto e solai inferiori, e mediante l’adozione di sistemi di ventilazione controllata a recupero energetico per minimizzare le dispersioni di calore.

Impianti in una Casa Passiva

In una Casa Passiva non viene generalmente utilizzato un impianto di riscaldamento tradizionale. Tuttavia, è presente almeno una fonte di calore, e la distribuzione del calore avviene principalmente attraverso un sistema di ventilazione controllata con scambiatori a flusso incrociato. Questi scambiatori recuperano fino al 95% del calore dell’aria in uscita, garantendo un’elevata efficienza energetica. I termosifoni e le superfici irradianti non sono necessari, anche se il loro utilizzo è ammesso; in tal caso, possono essere di dimensioni ridotte.

Sistema di Ventilazione nelle Case Passive

Per realizzare l’indispensabile cambio d’aria dovuto a ragioni igieniche e al contempo perdere il minor quantitativo possibile di energia, le Case Passive sono dotate di un impianto di ventilazione con recupero di calore alimentato da un motore ad alta efficienza (circa 40 W di potenza richiesta). L’aria calda in uscita da cucina, bagno e WC viene convogliata verso uno scambiatore a flusso incrociato, dove l’aria fredda in ingresso riceve dall’80% al 95% del calore. L’aria così riscaldata viene quindi distribuita verso soggiorno e camere da letto.

In alcuni edifici, il flusso d’aria esterno viene pretrattato con una pompa di calore geotermica prima di raggiungere lo scambiatore di calore. Le tubazioni utilizzate hanno un diametro di circa 20 cm, una lunghezza di circa 40 m e sono posizionate a una profondità di circa 1,5 m. L’impianto di ventilazione è progettato in modo che nessuna corrente d’aria sia percepibile, permettendo un flusso d’aria ridotto senza necessità di un impianto di aria condizionata.

Gli impianti di ventilazione nelle Case Passive sono silenziosi e altamente efficienti, con un recupero di calore che varia dal 75% al 95%. Questi sistemi necessitano di poca energia elettrica (circa 40-50 W), ma possono causare problemi di aria troppo secca se il ricambio d’aria non è dimensionato correttamente. Oltre allo scambio termico, una micro pompa di calore estrae calore dall’aria e dall’acqua uscenti per reimmetterlo nell’aria o nell’acqua dell’abitazione. Il controllo della temperatura interna tramite la ventilazione è un elemento fondamentale dei sistemi passivi.

Pompa di calore: funzionamento ed efficienza

Il fabbisogno energetico residuo in una Casa Passiva può essere soddisfatto da una piccola pompa di calore. Gli impianti aggregati, che combinano ventilazione e pompa di calore, sono ideali per riscaldare l’aria di alimentazione necessaria per il riscaldamento. Questi sistemi compatti possono anche riscaldare l’acqua, offrendo una soluzione integrata per riscaldamento, ventilazione e produzione di acqua calda. La pompa di calore deve essere dimensionata correttamente per garantire efficienza e minimizzare il consumo energetico.

Caldaia a pellet: utilizzo e vantaggi

Una caldaia a pellet con un collettore d’acqua può produrre l’energia rimanente necessaria per una Casa Passiva. Una stufa a pellet può essere sufficiente per riscaldare un’intera villetta. Tuttavia, è importante che l’irradiazione d’aria non sia eccessiva (massimo 20%) per evitare di riscaldare inutilmente il locale caldaia. Sebbene i pellet siano una fonte di energia rinnovabile, il loro prezzo può variare in base alla domanda di legname, poiché vengono prodotti dalla segatura, uno scarto delle segherie. Un’elevata domanda di legname stabilizza il costo dei pellet, mentre una bassa domanda può aumentarne il prezzo.

Impianto ad energia solare: come sfruttarlo

Un impianto ad energia solare può essere utilizzato sia per riscaldare l’acqua che come supporto al sistema di riscaldamento in una Casa Passiva. I pannelli solari termici e fotovoltaici catturano l’energia solare, che può essere trasformata in energia termica per il riscaldamento dell’acqua o in energia elettrica per alimentare vari dispositivi domestici. L’integrazione di questi sistemi con altre.

Storia delle Case Passive

Le Case Passive hanno origine in Svezia e si sono diffuse principalmente in Germania, Austria e Paesi Bassi, oltre che in altri paesi del Nord Europa. In Italia, questo modello di abitazione è sempre più comune su tutto il territorio nazionale. A partire dal 2015, l’Austria ha adottato la Casa Passiva come standard prescritto per tutti gli edifici, con la regione del Vorarlberg che ha imposto tale obbligo già dal 1º gennaio 2007.

Il concetto di Passivhaus è nato nel maggio del 1988 grazie alla collaborazione tra Bo Adamson dell’università svedese di Lund e Wolfgang Feist, un fisico tedesco. La loro idea era quella di progettare edifici che sfruttassero l’energia solare sia in estate che in inverno, riducendo al minimo il fabbisogno energetico per il riscaldamento. Il primo edificio Passivhaus è stato costruito nel 1991 nel quartiere Kranichstein a Darmstadt, in Germania, e ha dimostrato un fabbisogno energetico di soli 10 kWh/m²a, mantenuto stabile per oltre 15 anni.

Il successo del modello Passivhaus si è rapidamente diffuso, con la costruzione di complessi residenziali in diverse città tedesche e in altri paesi europei. Progetti come CEPHEUS (Cost Efficient Passive Houses as European Standards) hanno visto la realizzazione di ulteriori 221 Case Passive in cinque stati dell’Unione Europea tra il 1999 e il 2001.

In Italia, la prima Casa Passiva certificata dal PHI è stata costruita a Malles Venosta, mentre uno dei primi edifici pubblici è stato l’Expost a Bolzano, con un consumo energetico di 7 kWh/m²a.

Le Case Passive non si limitano a ridurre il consumo energetico attraverso l’isolamento termico e l’uso di impianti di ventilazione efficienti, ma integrano anche energie rinnovabili come i pannelli solari fotovoltaici e termici. Questi impianti permettono di coprire il fabbisogno energetico residuo, contribuendo ulteriormente alla sostenibilità dell’edificio.

L’introduzione di normative come il Superbonus 110% in Italia e le direttive europee per la riduzione delle emissioni di gas serra stanno incentivando la diffusione delle case passive. Questi edifici, grazie alla loro elevata efficienza energetica, contribuiscono significativamente alla riduzione delle emissioni di CO2, rispondendo alle crescenti preoccupazioni ambientali e alle politiche di sostenibilità.

Case Passive ed Energie Rinnovabili

Le Case Passive sono progettate per massimizzare l’efficienza energetica, ma non sempre riescono a coprire l’intero fabbisogno energetico dell’abitazione. Per colmare questa lacuna, è essenziale ricorrere alle energie rinnovabili provenienti dal sole, dalla terra, dall’acqua e dall’aria.

Il tetto di una Casa Passiva spesso ospita un impianto fotovoltaico e pannelli solari termici, che catturano l’energia solare per produrre acqua calda destinata all’uso sanitario e al riscaldamento. Inoltre, l’installazione di un tetto verde può migliorare l’isolamento termico e acustico dell’edificio, contribuendo ulteriormente alla sua efficienza energetica.

Un’altra fonte di energia rinnovabile utilizzabile in una Casa Passiva è l’energia geotermica. In presenza di un giardino, è possibile installare un impianto geotermico con una pompa di calore terra-acqua collegata a sonde che catturano il calore del terreno e lo trasferiscono ai pannelli radianti all’interno dell’abitazione per riscaldare l’ambiente. Durante l’estate, il processo può essere invertito: il terreno, più freddo, cede la sua frescura ai pannelli, contribuendo a mantenere un clima confortevole in tutta la casa.

L’integrazione delle energie rinnovabili nelle Case Passive non solo migliora l’efficienza energetica complessiva dell’abitazione, ma riduce anche l’impatto ambientale, diminuendo le emissioni di CO2 e promuovendo uno stile di vita più sostenibile.

Questi edifici rappresentano un modello avanzato di edilizia sostenibile, combinando tecnologie innovative e l’uso di risorse naturali per creare ambienti abitativi confortevoli, efficienti e rispettosi dell’ambiente.

Materiali per una Casa Passiva: Legno e Altri Materiali

Le Case Passive possono essere costruite utilizzando diversi materiali, tra cui cemento, mattone e legno. Tuttavia, il legno è spesso il materiale privilegiato per queste costruzioni grazie alle sue straordinarie qualità naturali.

Il concetto di Casa Passiva si basa su una serie di principi fondamentali che garantiscono l‘efficienza energetica, come l’isolamento termico, l’eliminazione dei ponti termici, una ventilazione efficace con sistema di recupero del calore, la dimensione e qualità delle finestre e un’elevata tenuta all’aria. Questi principi possono essere applicati indipendentemente dai materiali costruttivi utilizzati.

Le case passive in legno, oltre a soddisfare questi principi, aggiungono ulteriori vantaggi. Il legno è un materiale ecosostenibile che riduce l’impatto ambientale della costruzione. Inoltre, offre un comfort abitativo superiore grazie alle sue proprietà isolanti naturali e alla capacità di regolare l’umidità interna, creando un ambiente salubre e confortevole.

Un altro vantaggio delle case in legno è la sicurezza antisismica. Gli edifici in legno sono flessibili e leggeri, caratteristiche che li rendono particolarmente resistenti ai terremoti. Questo aumenta la sicurezza degli occupanti e la durabilità della struttura.

Sebbene il legno sia un materiale privilegiato, anche il cemento e il mattone possono essere utilizzati efficacemente nella costruzione di case passive. L’importante è che i materiali scelti contribuiscano a raggiungere gli obiettivi di efficienza energetica e sostenibilità propri delle case passive.

Costi e Vantaggi di una Casa Passiva

Le Case Passive rappresentano un investimento iniziale significativo, ma i vantaggi a lungo termine giustificano ampiamente i costi sostenuti. Il costo di costruzione di una Casa Passiva è generalmente superiore rispetto a una casa tradizionale, variando in base a una serie di fattori come il progetto, la metratura, l’isolamento termico, la ventilazione, le finestre e i materiali costruttivi.

In media, il costo per metro quadrato si aggira intorno ai 2.000 euro, circa il 10-20% in più rispetto a una casa tradizionale.

Tra le voci che contribuiscono a far lievitare il prezzo ci sono:

• Impianto fotovoltaico e pannelli solari: 10.000 – 15.000 euro;
• Caldaia a pellet o biomassa: 5.000 – 8.000 euro;
• Cappotto termico del tetto e delle pareti: 50 – 70 euro al mq;
• Infissi e finestre a doppio o triplo vetro: 400 – 600 euro al mq.

Tuttavia, questi costi iniziali sono ampiamente compensati dai risparmi energetici.

Le Case Passive possono ridurre i consumi energetici fino al 90% rispetto a un’abitazione tradizionale, grazie a un’ottimale coibentazione, alla ventilazione meccanica controllata e all’eliminazione dei ponti termici. Questo si traduce in bollette energetiche quasi nulle, garantendo un ritorno dell’investimento nel lungo termine.

Oltre ai risparmi economici, le Case Passive offrono numerosi vantaggi ambientali. Utilizzando fonti di energia rinnovabile e riducendo le emissioni di CO2, queste abitazioni contribuiscono significativamente alla sostenibilità ambientale.

Inoltre, l’adozione di tecnologie avanzate e materiali di alta qualità garantisce una costruzione duratura e resistente, riducendo la necessità di interventi di manutenzione nel tempo.

Il comfort abitativo è un altro importante vantaggio delle Case Passive. Grazie all’elevata qualità dell’aria interna e alla costante temperatura mantenuta all’interno dell’abitazione, queste case offrono un ambiente salubre e confortevole, eliminando problemi come umidità e muffe.

Infine, le Case Passive tendono a mantenere un valore di mercato più elevato rispetto alle abitazioni tradizionali, rappresentando un buon investimento immobiliare. L’efficienza energetica, il comfort abitativo e i benefici ambientali fanno delle Case Passive una scelta intelligente per chi desidera investire in un futuro sostenibile.