Che cos'è una casa passiva?
Una casa passiva si distingue per il fatto che non è necessario apportare energia termica "attiva" supplementare. La casa è così ben isolata che tutta l'energia termica viene fornita dall'irraggiamento solare, dal calore corporeo irradiato e dall'energia termica in eccesso prodotta da utenze elettriche come il piano cottura, gli elettrodomestici o l'illuminazione. Il presupposto è un impianto di ventilazione che sottrae il calore residuo all'aria espulsa verso l'esterno, riscaldando così l'aria fresca in entrata. Inoltre, l'involucro edilizio deve presentare ottime proprietà isolanti.
Lo standard casa passiva definito dal legislatore stabilisce che, in una casa passiva, il fabbisogno annuo di energia termica per il riscaldamento, compresa la produzione di acqua calda, non deve superare i 15 kWh per m² di superficie abitabile (chilowattora per metro quadrato di superficie abitabile). Anche un impianto di ventilazione consuma infatti energia e la maggior parte delle case passive dispone di un riscaldamento supplementare per l'accumulo dell'acqua sanitaria, nel caso in cui l'irraggiamento solare sul campo di collettori non sia sufficiente a produrre acqua calda. Tali utenze non devono superare il valore sopra indicato.
L'effetto delle finestre per casa passiva nell'involucro edilizio
Affinché un involucro edilizio composto da pareti, pavimenti e solai sia idoneo a una casa passiva, deve presentare un coefficiente di trasmittanza termica (valore U) non superiore a 0,15 W/(m²K). Questo valore esprime, in watt per metro quadrato e per kelvin di differenza di temperatura, quanto calore viene disperso attraverso un metro quadrato di superficie verso il lato più freddo. Le superfici vetrate non possono naturalmente essere isolate altrettanto bene, essendo aperture che consentono il contatto con l'esterno. Per lo standard casa passiva è stabilito che esse devono raggiungere o restare al di sotto di 0,8 W/(m²K). Poiché questo valore fisico è comprensibile solo a fisici e tecnici edili, riportiamo qui l'equivalente in energia termica: attraverso un metro quadrato di superficie vetrata con un valore U di 0,8 W/(m²K) si disperde, in un intero anno, solo tanto calore quanto se ne può produrre con sette litri di gasolio da riscaldamento. Poiché una finestra, con esposizione a sud e in misura minore a est o a ovest, contribuisce contemporaneamente al riscaldamento della casa grazie al calore solare captato, una simile finestra per casa passiva ha in definitiva un bilancio energetico positivo per l'edificio.
La vetratura delle finestre secondo lo standard casa passiva
Affinché una finestra possa raggiungere lo standard casa passiva, devono essere soddisfatte alcune caratteristiche costruttive. Innanzitutto è necessaria una tripla vetratura termoisolante, che raggiunga un valore Ug (la g sta per l'inglese "glazing" e indica il valore U della vetratura) nettamente inferiore agli 0,8 W/(m²K) auspicati. Ciò è necessario perché i valori Uf (f per l'inglese "frame", telaio) non raggiungono gli 0,8 W/(m²K) nemmeno con i materiali migliori. Affinché il valore complessivo della finestra (valore Uw, w per l'inglese "window", cioè finestra) raggiunga gli 0,8 W/(m²K) richiesti, la vetratura deve essere di conseguenza migliore. Nel valore Ug è indicato il coefficiente di trasmittanza termica della vetratura, compreso il bordo di sigillatura. Il bordo di sigillatura della vetratura è costituito da distanziatori che tengono insieme le singole lastre. In passato questi venivano realizzati prevalentemente in alluminio, che però, a causa della sua buona conducibilità termica, non è idoneo allo standard casa passiva. I distanziatori moderni, che consentono un assemblaggio delle lastre a "bordo caldo", sono realizzati in materiale composito plastico o in acciaio inox rivestito di plastica. L'espressione "bordo caldo" indica che la temperatura all'interno, sulla superficie del vetro al bordo, è solo di poco inferiore rispetto al centro. Ciò è necessario per il buon valore U dell'intero assemblaggio vetrato, ma fa sì al contempo che tali lastre garantiscano un clima abitativo confortevole. Un'elevata differenza di temperatura tra il centro e il bordo della lastra provoca un movimento dell'aria nell'ambiente per convezione, percepito come spiacevole corrente d'aria. Ciò viene escluso da una finestra per casa passiva a "bordo caldo". Questo significa anche che la temperatura percepita è più alta di quella effettiva, il che a sua volta comporta un risparmio energetico.
Profili del telaio per finestre di casa passiva
Quali proprietà devono avere i profili del telaio per essere idonei alle finestre per casa passiva? Innanzitutto va valutato il potere isolante del materiale in sé. Il legno possiede di per sé, come materiale, un ottimo valore U. Se posato nel modo corretto, consente di costruire una finestra secondo lo standard casa passiva. Il metallo conduce bene il calore, pertanto le finestre con telaio in metallo sono idonee alle case passive solo in combinazione con componenti in plastica che garantiscono un adeguato isolamento termico. I profili in plastica per finestre devono essere costruiti in modo che più camere d'aria chiuse in sé garantiscano un buon valore Uf.
Indipendentemente dal materiale utilizzato, è necessario che i profili della finestra, nel punto di passaggio tra telaio fisso e anta, dispongano di tre livelli di guarnizione. In questo modo si creano anche in questo punto due camere d'aria chiuse che, a finestra chiusa, garantiscono un ottimo valore Uf.
Le caratteristiche di una finestra per casa passiva in sintesi:
- Valore Uw di 0,8 W/(m²K) o migliore
- Tripla vetratura
- Distanziatori a "bordo caldo"
- Profili del telaio idonei per un ottimo valore Uf
- Tre livelli di guarnizione con due camere d'aria chiuse tra telaio fisso e anta
- Lastre con rivestimento
- Riempimento con gas nobile delle intercapedini tra le lastre
Il bilancio energetico delle finestre per casa passiva
Le lastre utilizzate in una vetratura termoisolante vengono rivestite su un lato con metallo, il che fa sì che la radiazione solare a onda lunga possa penetrare, mentre la radiazione termica a onda corta proveniente dall'ambiente non torni a disperdersi all'esterno. In questo modo le finestre funzionano ancora più efficacemente come trappola per il calore solare in entrata, di quanto non avvenga già con il vetro normale. Inoltre, le intercapedini tra le lastre vengono riempite con un gas nobile, di solito argon, il che aumenta ulteriormente la capacità isolante.
Le finestre costruite e realizzate nel modo descritto hanno un bilancio energetico positivo per una casa, a condizione che siano orientate a sud. Ciò significa che, nell'arco di un anno, captano più calore dall'energia solare di quanto ne disperdano attraverso la loro superficie. Questo chiarisce anche perché, in una casa passiva, le superfici vetrate esposte a sud vengono progettate il più grandi possibile, mentre quelle esposte a nord il più piccole possibile.
