Gli edifici passivi sono attualmente gli edifici energeticamente più efficienti. Il loro fabbisogno termico non supera i 15 kWh/(m2a). Questo bassissimo fabbisogno termico rende superfluo l'impianto di riscaldamento convenzionale e consente il riscaldamento tramite il sistema di ventilazione senza dover immettere nei locali aria troppo calda.
Gli esempi finora costruiti hanno dimostrato che un edificio passivo può essere realizzato a costi concorrenziali rispetto a quelli degli edifici normali che corrispondono alle normative sul risparmio energetico.
Lo standard di un edificio passivo si ottiene tramite gli stessi accorgimenti e dispositivi descritti nel documento "Edifici a basso consumo energetico", quali:
- orientamento dell'edificio verso Sud
- ottimale rapporto tra superficie dell'involucro e volumetria (S/V)
- efficace isolamento termico dell'involucro
- impermeabilità dell'involucro
- finestre con telai e vetri termici
- ventilazione meccanica controllata
Requisiti supplementari
Le caratteristiche che differenziano un edificio passivo da uno a basso consumo energetico sono le seguenti:
Sistema costruttivo
Non esiste una preferenza per particolari sistemi costruttivi. Di notevole vantaggio è una costruzione a secco, perché così l'immissione di umidità nell'edificio è molto limitata e il periodo di asciugamento molto breve. Costruendo inoltre con elementi prefabbricati, il periodo di costruzione può essere ridotto a poche settimane. Tutti questi vantaggi li troviamo, per esempio, nelle costruzioni a telaio in legno.
Compattezza della forma
La compattezza dell'edificio incide sul fabbisogno energetico, perché si riscalda (o si raffredda) un volume e lo scambio termico con l'ambiente esterno avviene tramite la superficie. Conferendo all'edificio una forma compatta, il rapporto tra superficie (S) e volume (V) diventa più vantaggioso. Il rapporto S/V di un edificio energeticamente efficiente dovrebbe essere < 0,6.
Isolamento termico
L'isolamento termico degli involucri edilizi degli edifici passivi è ancora più efficace rispetto a quello degli edifici a basso consumo energetico. La trasmittanza termica U dell'involucro è generalmente < 0,15 W/m2K. Questo implica l'applicazione di uno strato termoisolante di elevato spessore. L'alto costo dell'isolamento termico viene però controbilanciato dai risparmi energetici nell'esercizio dell'edificio.
Assenza di ponti termici
I ponti termici aumentano notevolmente il fabbisogno termico e pertanto devono essere accuratamente evitati. Balconi ed altri elementi che normalmente sporgono dalla facciata possono essere costruiti anche senza diretto contatto con l'edificio.
Impermeabilità dell'involucro
Per essere certificato come edificio passivo, l'impermeabilità dell'involucro (n50) deve essere compresa tra lo 0,2 e lo 0,6/h ed accertata tramite un Blower-Door-Test.
Finestre
Le finestre di un edificio passivo devono garantire apporti solari che controbilanciano le perdite giornaliere di calore per trasmissione. Le finestre di edifici passivi possiedono un'elevata proprietà termoisolante (U < 0,8 W/m2K) e vetri con una trasmittanza energetica globale di almeno lo 0,55%. Per evitare eventuali surriscaldamenti degli ambienti e anche in riguardo al costo elevato, la superficie delle finestre esposte a Sud si deve limitare a quella indispensabile per procurare gli apporti solari necessari.
Installazioni
Ventilazione controllata
La ventilazione negli edifici passivi è meccanica e controllata. L'impianto deve fornire un ricambio di almeno 30 m3/h e persona, ossia un tasso di ricambio di 0,4/h. Il ricambio d'aria deve essere regolabile individualmente: per esempio, in presenza di fumatori deve essere possibile aumentare la ventilazione.
L'impianto fornisce in inverno aria con una temperatura di circa 20°C. Il riscaldamento tramite l'aria è possibile quando la potenza termica necessaria non supera i 10 W/m2.
L'impianto di ventilazione recupera calore dall'aria in uscita tramite scambiatori che devono avere un rendimento almeno dell''80%. Altra energia termica è spesso prodotta con l'ausilio di una pompa di calore o di collettori solari.
L'impianto consiste in un gruppo monoblocco che contiene i ventilatori, lo scambiatore di calore e un calorifero (ad esempio una minipompa di calore) che riscalda l'aria e produce acqua calda sanitaria. Molti impianti sono inoltre collegati a scambiatori interrati. I gruppi monoblocco funzionano a corrente continua (24 V), hanno una potenza < 40 Watt e possono essere alimentati anche da un piccolo pannello fotovoltaico.
Recupero di calore
La ventilazione meccanica consente il recupero del calore dall'aria in uscita: Il recupero avviene per mezzo di scambiatori di calore che lo trasferiscono all'aria in entrata. Per ottenere un buon risultato di recupero, questi scambiatori devono avere un rendimento di almeno il 60-75 %.
Scambiatori di calore interrati
Il sistema di ventilazione meccanica può essere collegato anche a scambiatori interrati che consentono di riscaldare o di raffreddare l'aria in entrata, perché alla profondità di 100-150 cm, la temperatura della terra rimane quasi costante per tutto l’anno. L’aria esterna che attraversa lo scambiatore interrato si riscalda in inverno e si raffredda in estate. In inverno, l’aria esterna di 0°C può assumere una temperatura fino a 10-12°C, mentre in estate, l'aria oltre i 30°C si raffredda fino a 25-27°C.
Acqua calda sanitaria
La produzione d’acqua calda sanitaria con collettori solari riduce notevolmente i consumi energetici ed è pertanto economica. Con il risparmio energetico ottenuto i costi di un collettore si recuperano in pochi anni.
Pannelli fotovoltaici
I pannelli fotovoltaici generano corrente continua a 12 o 24 V, che, trasformata in corrente alternata a 220 V, viene normalmente immessa nella rete della società erogatrice di energia elettrica, mentre il consumatore si serve direttamente dalla rete. Il sistema ha due vantaggi per il consumatore: garantisce la disponibilità d’energia elettrica in ogni momento e anche un guadagno, perché la società acquista la kWh fotovoltaica ad un prezzo maggiore di quello di una kWh erogata. Con questo guadagno, il cliente ammortizza il costo del suo impianto.
La progettazione e realizzazione
I costi elevati di costruzione richiedono una progettazione e una realizzazione ben organizzate. La progettazione è quindi impegnativa e richiede la collaborazione di specialisti fin dall'inizio dei lavori. Per la progettazione di edifici passivi esistono vari software.