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#1 Quanto varia la cessione di calore in funzione dell’attività?

Il metabolismo energetico è una potenza termica, solitamente espressa in W o W per m² di superficie corporea, anche se talvolta ci si riferisce ad una unità di misura incoerente, il met, pari a 58.1 W per m² di superficie corporea.

 

Il metodo utilizzato per la misura del metabolismo energetico è la cosiddetta calorimetria indiretta respiratoria, per mezzo del quale si riesce a determinare la quantità di calore ceduto dal corpo in base alla misura della quantità di ossigeno consumato durante l'attività.

 

Questo metodo viene utilizzato per valutazioni ambientali e su di esso si basa la norma ISO 8996, che riporta tabelle relative al tasso metabolico in funzione dell'attività svolta come quella qui di seguito:

 

Occupazione

Energia metabolica (W/m²)

Artigiani

 

Muratore

110 – 160

Falegname

110 – 175

Vetraio

90 – 125

Imbianchino

100 – 130

Panettiere

110 – 140

Macellaio

105 – 140

Orologiaio

55 – 70

Industria

 

Fabbro

90 – 200

Saldatore

75 – 125

Tornitore

75 – 125

Operatore alla fresa

80 - 140

Meccanico di precisione

70 - 110

Agricoltura

 

Giardiniere

115 – 90

Conduttore di trattore

85 – 110

Professioni varie

 

Insegnante

85 – 100

Commessa

100 – 120

Segretaria

70 – 85

 

Nella stessa norma sono presenti altre tabelle per suddividere ulteriormente le potenze emesse in base ad attività ancora più dettagliate.

 

 

#2 Esistono solo i criteri o anche edifici Passivhaus realizzati in zone estreme?

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#3 Sai che una Passivhaus da 150 m² si scalda con un phon?

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#4 Ma si possono invitare gli amici a cena durante il periodo estivo?

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#5 Come si può spiegare facilmente il concetto di tenuta all’aria al committente?

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#6 Perché non si devono specificare tassi di occupazione variabili in un edificio residenziale?

Nella sua tesi di dottorato Wolfgang Feist, ideatore del concetto Passivhaus, effettuò un'analisi parametrica sugli edifici in modo da ottenere un tool estremamente preciso per rappresentare i fenomeni fisico-edili su base oraria, da cui derivò successivamente l'approccio mensile semi-stazionario chiamato PHPP.

 

Uno degli aspetti da lui investigati era proprio l'entità degli apporti interni, andando a investigare se fosse necessario specificare per gli edifici residenziali un pattern orario di utilizzo e di occupazione per descrivere correttamente gli apporti interni su base stagionale, ovvero sul periodo di riscaldamento (inizialmente, l'analisi era effettuata solamente sull'inverno), oppure se si ottenesse un risultato analogo ipotizzando un determinato valore medio degli apporti interni sul periodo di riscaldamento.

 

L'analisi parametrica permise di dimostrare su numerosi casi presi in considerazione che per gli edifici residenziali l'impegno progettuale di determinare un idoneo pattern di utilizzo non fosse giustificato rispetto ad assumere un valor medio degli apporti interni, ottenuto dopo opportune ricerche.

 

Recentemente, l'ipotesi è stata ulteriormente corretta per rappresentare meglio il caso di edifici caratterizzati da superfici utili di modesta entità, come descritto nel libro.

 

 

#7 Ma quindi non si devono più mettere i radiatori sotto le finestre!?

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#8 Non si può quindi fare una Passivhaus in clima caldo-temperato coibentando tanto verso terreno?

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#9 Perché usare sistemi costruttivi certificati Passivhaus?

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#10 Perché dare tutta questa importanza ai ponti termici? Non basta risolvere in cantiere?

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#11 Vuoi approfondire le potenzialità della ventilazione naturale in una Passivhaus?

In ambito Passivhaus, si definisce “naturale” la ventilazione diretta degli ambienti interni con l’aria esterna, tramite l’apertura totale o parziale delle finestre dell’involucro termico.  Contrariamente a quanto si crede, tale ventilazione non solo è “possibile” in una Passivhaus, ma ha consistenti potenzialità che un progetto deve saper valutare e sfruttare, quali :

(1)    come ventilazione addizionale estiva notturna può risultare determinante nel ridurre la frequenza delle ore di surriscaldamento dell’involucro e, in presenza di un sistema attivo di raffrescamento, può limitare il fabbisogno di energia per il raffrescamento.
Nello specifico, in climi non troppo umidi, ove nel periodo notturno la temperatura esterna cala sensibilmente rispetto a quella diurna, tale ventilazione, sempre coniugata da un utilizzo attento delle schermature solari, può rendere addirittura non necessario un sistema di raffrescamento attivo nell’edificio. In una Passivhaus, a causa della limitata capacità di dissipare per sola conduzione il calore accumulato negli elementi dell’involucro termico e della elevata tenuta all’aria con cui è realizzata, la ventilazione può essere il metodo più rapido ed efficace per “scaricare” l’energia termica contenuta in essi. Rispetto alla ventilazione meccanica, se opportunamente progettata, la ventilazione naturale può raggiungere tassi di ventilazione più alti e, conseguentemente, smaltire una maggiore quantità di calore.

(2)    in periodi in cui la temperatura esterna è prossima a quella di comfort, la ventilazione naturale può essere alternativa al sistema di ventilazione meccanica nell’assicurare la ventilazione igienica di base degli ambienti interni aiutando non solo a contenere i costi per l’energia elettrica dei ventilatori, ma “sfatando” anche la convinzione che la Passivhaus possa funzionare solo “sigillata” e solo tramite una ventilazione meccanica.  Anche se il sistema meccanico è in funzione l’apertura delle finestre non causa danni al sistema VMC, anche se le portate sicuramente non saranno più in equilibrio. Con le finestre aperte la VMC non è quindi semplicemente più necessaria e può essere spenta.

In entrambi i casi è fondamentale la quantificazione del tasso di ricambio del volume d’aria, conseguente ad una o più configurazioni di apertura delle finestre dell’edificio. Questo tasso, per edifici la cui geometria non sia troppo complessa, può essere stimata con buona approssimazione tramite il foglio “VentEstiva” del PHPP 9.6. Nel caso di edifici dalla geometria più complessa,  si consiglia l’utilizzo di  un software di simulazione CFD (Computational Fluid Dynamics).

 



Deve essere chiaro che una Passivhaus (o un edificio EnerPHit) realizzato in località ove vi siano brezze significative (v>2 m/s) o con temperature notturne significativamente inferiori a quelle diurne (T<23-24 °C). avrà maggiori possibilità di sfruttare la ventilazione naturale che un edificio realizzato ad esempio in Pianura Padana ove, generalmente, l’aria tende ad essere più ferma e le temperature notturne estive possono essere, per certi periodi, prossime ai 28-29 °C.

 

 

Figura 1 – Utilizzo della ventilazione naturale: edificio per uffici, Wagner & Co., Cölbe

 

In ultima analisi, valutato orientamento ottimale, ombreggiamento ottimale, problematiche di sicurezza e reale utilizzo (diurno e notturno) delle aperture dell’edificio, è una ottima cosa valutare fin dall’impostazione preliminare la potenzialità che avrebbe il vostro edificio Passivhaus di utilizzare la ventilazione naturale come ulteriore aiuto all’involucro prima di “arrendersi” al raffrescamento attivo.

 

 

#12 Ma allora una macchina di ventilazione risolve anche eventuali errori su ponti termici e tenuta all'aria?

In certe condizioni “limite” di temperatura e di umidità relativa interne, una macchina di ventilazione può indirettamente essere un aiuto per limitare l’innalzamento del contenuto assoluto di umidità negli ambienti e, di conseguenza, innalzare la temperatura superficiale interna a cui si formano condensa e muffe superficiali.

Ma  questa possibilità, peraltro di difficile valutazione data l’estrema variabilità di tali condizioni al contorno, non dovrebbe essere mai presa in considerazione da un progettista Passivhaus come “uscita di sicurezza” per eventuali errori sulla tenuta all’aria o sulle temperature superficiali conseguenti a ponti termici non risolti.

I motivi sono i seguenti:

(1)    Senza una tenuta all’aria idonea (n500,6 h-1), il sistema di ventilazione non lavorerà in condizioni ottimali, quindi la temperatura dell’aria di immissione sarà, in inverno,  più bassa di quella teoricamente garantita dal recuperatore di calore, con conseguente discomfort per gli occupanti e un aumento del fabbisogno energetico per riscaldamento dell’edificio.

(2)    Senza una adeguata tenuta all’aria, la filtrazione dell’aria immessa del sistema di ventilazione sarà altrettanto poco efficiente in quanto parte dell’aria interna dell’edificio sarà aria esterna che, attraverso le lacune dello strato di tenuta all’aria, entrerà direttamente negli ambienti abitati.

(3)    Ventilare eccessivamente un ambiente, con tassi maggiori di quelli igienicamente corretti, solo per contenere  il tasso di umidità relativa a valori molto bassi, ha una serie di conseguenze igieniche (aria troppo secca), acustiche ed energetiche (aumento del fabbisogno per riscaldamento e del consumo dei ventilatori) sulla vostra Passivhaus.

(4)    I ponti termici non sono solo causa di condense e muffe superficiali, ma anche di discomfort (temperature superficiali inferiori ai 17 °C) e di consumi maggiori: per questi due fattori un impianto VMC non può essere di aiuto.

Concludendo, una Passivhaus deve essere progettata come un “ecosistema” in cui ogni criterio deve essere pienamente soddisfatto. Seppur entro certi limiti una debolezza può essere mitigata dalla qualità costruttiva del resto dell’edificio, deve essere sempre  ricercata una piena rispondenza ai criteri di coibentazione, tenuta all’aria e condizioni di comfort stabiliti dal protocollo.

#13 Quale è il sistema di ventilazione meccanica più economico quando la temperatura esterna è molto vicina a quella di comfort?

Il sistema di ventilazione più economico in assoluto in tali condizioni di temperatura, anche in una Passivhaus, sono le finestre!

Se la temperatura esterna è prossima a quella interna, il recuperatore di calore ha una minima (se non nulla) influenza sulle condizioni di temperatura immessa dal sistema VMC. Inoltre la VMC, seppur lavorando in bypass, cioè escludendo il recuperatore dai flussi d’aria in ingresso ed in uscita, ha un (relativamente basso) consumo elettrico dei ventilatori che, tramite la ventilazione naturale, può essere evitato.

Nel capitolo 4.5 del libro sul sistema di ventilazione in una Passivhaus sono inoltre specificate sia le tecnologie (ventilazione con sola estrazione) che le configurazioni degli ambienti interni (ventilazione “a cascata”) ottimali per ridurre al minimo i consumi energetici ed ottimizzare, in generale, il sistema di distribuzione dell’aria.

Una Passivhaus non è totalmente ed in ogni condizione “adiabatica” rispetto all’ambiente in cui è collocata. Anche in una Passivhaus possono (e devono!) essere aperte le finestre e saranno i suoi occupanti a scegliere se, in determinate condizioni climatiche, preferiscono affidarsi all’affidabilità di un sistema meccanico oppure ventilare gli ambienti semplicemente aprendo, senza nessun timore, le finestre della loro abitazione.  

#14 Quindi non è vero che non si possono aprire le finestre in una Passivhaus?

Al capitolo 4.5 del libro si evidenzia come la ventilazione tramite apertura di finestre viene considerata come una ventilazione “casuale”, che molto difficilmente può soddisfare i requisiti di affidabilità ed efficienza che vengono richiesti ad un ambiente residenziale. Ma in una Passivhaus la ventilazione tramite l’apertura di finestre ha degli aspetti  “unici” che vanno ad integrare (a volte in modo significativo) quelli specifici (affidabilità e efficacia) del ricambio attuato tramite ventilazione meccanica. Ci riferiamo soprattutto alla ventilazione estiva e alla ventilazione notturna che, in determinate condizioni climatiche, può portare vantaggi dal punto di vista energetico e, a volte, la possibilità di rinunciare ad un impianto di raffrescamento attivo senza rinunciare a condizioni di comfort ottimali.

Il fraintendimento deriva dall’associare le finestre ad una ventilazione degli ambienti che, in una Passivhaus, è già assolta in modo più affidabile dal sistema meccanico. È un errore pensare che tale gap si ripercuota anche alle altre funzioni che le finestre hanno come  ad esempio:

(1)        Durante i periodi caldi: l’apertura delle finestre è il modo più facile ed efficiente per raffrescare l’edificio. Questo vale soprattutto nei climi o microclimi in cui la temperatura notturna è fresca (per esempio la zona climatica fresco-temperata). Questa possibilità inoltre permette di non sovradimensionare le portate igieniche del sistema di ventilazione meccanico a tale scopo (raffrescamento notturno).

(2)        Come connessione con l’esterno: questo è per moltissime persone un bisogno fondamentale.

(3)        Per la pulizia delle vetrate e la loro manutenibilità.

(4)        Perché una Passivhaus ti permette di farlo in quanto possiede una efficienza dell’involucro così spinta da riportare rapidamente in temperatura l’edificio a fronte di consumi energetici contenuti. L’apertura delle finestre non “rompe” una Passivhaus.

(5)        Per far entrare aria fresca rapidamente: anche questo è per molti una necessità, sia nei periodi caldi che in quelli freddi o quando i locali sono sovraffollati.

(6)        Per questioni di sicurezza: le finestre possono rivelarsi come delle rapide vie di fuga in caso di emergenza.

#15 È sempre possibile installare una ventilazione meccanica nell'ambito di una ristrutturazione?

L’impianto di ventilazione è fondamentale per assicurare un giusto e certo ricambio igienico agli ambienti interni. Questo vale sia nel caso di nuove costruzioni Passivhaus, che nell’ambito di ristrutturazioni EnerPHit.

La possibilità di installare una VMC in un edificio esistente dipende sì, da una serie di fattori dimensionali e prestazionali, ma è anche un obiettivo da perseguire fin dalle prime fase di impostazione del progetto dell’edificio.  Ed anche successivamente alla individuazione delle tecnologie e degli spazi tecnici necessari  alla sua installazione, non bisogna dimenticare il lavoro da perseguire anche sulla successiva tenuta all’aria che, al pari di un edificio nuovo, anche un edificio ristrutturato deve raggiungere. Solo l’abilità del progettista può trasformare la possibilità in realtà.

In generale, i problemi da risolvere quando si vuole installare un sistema VMC in un edificio esistente sono i seguenti:

(1)     Individuazione del vano tecnico che possa ospitare l’unità di ventilazione: non è solo un problema dimensionale, ma anche di comfort acustico. Solo alcuni apparecchi sono certificati per essere installati in ambienti abitativi quali soggiorni, cucine o vicino a delle camere da letto. Per i restanti apparecchi, è  meglio dedicare un vano tecnico separato dagli ambienti abitati.  Un altro dei criteri che deve guidare l’individuazione del possibile vano tecnico è quello della  prossimità a pareti esterne o a cavedi, al fine di collegare con tubazioni le più breve possibili l’unità ventilante, all’esterno. Non ultimo, il locale dovrà essere dotato di uno scarico per la raccolta della condensa creata dalla macchina.

(2)     Difficoltà ad inserire il sistema di distribuzione dell’aria:  le tubazioni che portano (o aspirano) l’aria dagli ambienti possono avere dimensioni non trascurabili, variabili in funzione dell’architettura del sistema, del materiale con cui sono realizzate le tubazioni stesse e della “logica” con cui sono ventilati gli ambienti. Trovare spazi tecnici per integrarle senza ridurre sensibilmente le altezze degli spazi attraversati oppure demolire pavimentazioni che si vogliono mantenere può non essere banale.

(3)     Difficoltà nel raggiungimento dell’adeguato livello di tenuta all’aria: la tenuta all’aria di un edifico esistente può risultare più difficoltosa da raggiungere che una nuova costruzione, a causa di elementi strutturali già presenti, della conformazione dei volumi, della presenza di spazi tecnici non visibili. Installare una VMC senza prima trovare la strada per garantire l’adeguato livelli di tenuta all’aria all’edificio sarebbe una fatica mal ripagata dalla scarsa efficienza che il sistema garantirà una volta messo in funzione.

Dal punto di vista tecnico, sul mercato sono disponibili una serie di sistemi di ventilazione meccanica sviluppati proprio per dare risposte a queste problematiche. In particolare, vanno valutate le seguenti tecnologie:

(1)     In relazione alle difficoltà di individuazione o realizzazione del vano tecnico possono essere valutate diverse soluzioni quali:

a.       Per portate fino a 200-250 m³/h esistono unità di ventilazione che possono essere montate in orizzontale, aprendo la possibilità di utilizzare il controsoffitto come vano tecnico di alloggiamento. Bisogna non dimenticare che oltre alla macchina bisogna alloggiare i canali di ripresa e mandata il cui intreccio, se non studiato preliminarmente, può comportare la perdita di ulteriore spazio in altezza.

b.       Se le portate lo consentono, si può optare per un sistema di ventilazione decentralizzato  a parete o anche integrato con il monoblocco degli infissi. Alcuni di questi sistemi, nati inizialmente per ventilare dei singoli locali, possono esseri integrati tra loro in un sistema unico che può assicurare una zonizzazione degli ambient ed il conseguente ricambio igienico dell’interno edificio. Il grado di efficienza ed il comfort acustico di questa tipologia di unità deve essere valutata con attenzione.

c.       Possibilità di installare un apparecchio certificato per essere montato in ambienti abitabili.

(2)     In relazione alle difficoltà ad inserire il sistema di distribuzione dell’aria possono essere valutate le seguenti possibilità:

a.       Valutare la tipologia di distribuzione (a collettori o “a stacchi”) che meglio si adatta agli spazi disponibili. Usualmente la seconda necessita di tratte più brevi, ma i canali hanno una sezione maggiore soprattutto in partenza. Nel caso di collettori, per installarli in controsoffitti, usualmente occorrono almeno 30 cm di altezza.

b.      Un altro modo per limitare gli spazi del sistema di distribuzione è impostare una ventilazione “a cascata” in cui l’aria viene immessa solo nelle camere, mentre gli ambienti vivibili quali i soggiorni, sono a tutti gli effetti trattati come zone di trasferimento tra queste e le zone di estrazione dell’aria (cucine e bagni).

c.      Esistono diverse soluzioni di forma e materiale per i canali di distribuzione i quali possono essere circolari, rettangolari e sagomanti per limitare le altezze nelle intersezioni e negli attraversamenti. Anche i silenziatori  possono essere di forme “compatte” e “piatte” per lo stesso scopo. Non solo le tubazioni, ma anche le lastre e le strutture di sostegno stesse possono essere realizzate con spessori contenuti.

 

Figura 1 - Canali piatti nell'intersezione tra canali di espulsione ed estrazione dell'aria (Fonte: PHI)



(3)    In relazione alle difficoltà maggiori nel raggiungimento dell’adeguato livello di tenuta all’aria per un edificio esistente, il consiglio migliore che può essere dato è che la tenuta all’aria deve essere sviluppata come un vero e proprio “progetto a sé” e non può essere demandata al solo utilizzo di elementi (nastri, teli, schiume etc) di tenuta nei punti di giunzione. Ad esempio, fin dal primo programma dei lavori dovrebbe essere inserito il prima possibile un test Blower Door per la verifica del livello di tenuta raggiunto o l’individuazione di perdite che, in una analisi a vista, non siano state individuate.

#16 Quali sono i modi per regolare alla giusta portata d'aria il flusso uscente/entrante da/in una bocchetta di ventilazione?

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#17 Quanto si spende all'anno in una Passivhaus?

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#18 Ma quindi si può continuare ad usare il gas in una Passivhaus?

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#19 Ti interessa approfondire maggiormente l'utilizzo di biomasse in una Passivhaus?

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#20 Come si può sfruttare in modo ottimale l'energia prodotta da un impianto fotovoltaico per un riscaldamento diretto?

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#21 Le pompe di calore dispongono quindi di "combustibile" inesauribile?

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#22 Sai dove avvengono gli errori più comuni nella coibentazione della rete di distribuzione?

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#23 Perché all’equatore la radiazione sulla facciata sud è minima in estate?

Il sole segue orbite apparenti diverse se viste dalla terra ed in particolare appare sull'orizzonte più basso in inverno e più alto in estate.

 

Per questo una strategia progettuale che viene impiegata sovente a livello progettuale alle nostre latitudini è realizzare aggetti sul lato sud in modo da proteggersi d'estate dall'elevata radiazione solare facendo comunque entrare il sole durante il periodo invernale.

 

A latitudini più basse, più vicini all'equatore, la traiettoria solare d'estate è talmente alta che la facciata sud non viene quasi investita dalla radiazione, determinando un minimo durante il periodo estivo ed un massimo in inverno, quando il sole appare quasi perpendicolare alla facciata. La radiazione solare in estate diventa quindi massima in copertura, dovendo quindi impiegare elevati spessori di coibentazione per proteggersi dall'eccessivo surriscaldamento.

 

Ciononostante, la radiazione globale totale in estate è sensibilmente più alta all'equatore che non altrove: c'è solo questa peculiarità che, se ci si dovesse fermare solo all'analisi della facciata sud, potrebbe far pensare ad un risultato inatteso e tuttavia errato.

 

 

#24 Sai che nel mondo esistono edifici tradizionali in cui sono già stati usati concetti di raffrescamento tipici della Passivhaus?

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#25 Perché complicarsi la vita con tante fonti se si ha già la norma italiana sui dati climatici?

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#26 Si possono certificare ristrutturazioni sui singoli appartamenti?

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