1.1. Dalle origini agli sviluppi attuali e futuri...» 12 Bibliografia...» 17

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1 Indice Prefazione... Pag. 5 Presentazione...» 9 1 Introduzione allo Standard Passivhaus...» Dalle origini agli sviluppi attuali e futuri...» 12 Bibliografia...» 17 2 Il comfort abitativo...» 19 Bibliografia...» 32 3 I criteri Passivhaus...» Condizioni al contorno per il calcolo PHPP...» Lo scenario nzeb : il requisito sull energia primaria rinnovabile...» 48 Bibliografia...» 53 4 I 5 Pilastri Passivhaus: dalla teoria al progetto...» L'involucro termico...» I serramenti...» La tenuta all aria...» I ponti termici...» L impianto di ventilazione...» 102 Bibliografia...» Impianti in una Passivhaus / EnerPHit...» Sistemi di produzione del calore (riscaldamento e produzione ACS)...» I sistemi di riscaldamento tipici di una Passivhaus...» La generazione del calore per la produzione di ACS...» Sistemi di raffrescamento e deumidificazione...» 169

2 4 INDICE I sistemi di raffrescamento e deumidificazione tipici di una Passivhaus... Pag. 179 Bibliografia...» I dati climatici...» 193 Bibliografia...» Il Pacchetto di Progettazione Passivhaus (PHPP) e la modellazione Passivhaus 3D...» Il PHPP...» Plugin per il PHPP: dalla modellazione 3D al PHPP...» 211 Bibliografia...» Ristrutturazioni: lo standard EnerPHit...» EnerPHit per i vari climi...» Progettare la ristrutturazione: EnerPHit step-by-step...» 223 Bibliografia...» Edifici non residenziali...» 229 Bibliografia...» La convenienza economica degli edifici Passivhaus: LCCA (Life Cycle Cost Analysis)...» 239 Bibliografia...» Certificazione Passivhaus: la garanzia di qualità...» 247 Bibliografia...» Come si vive in una Passivhaus...» 251 Introduzione...» 251 Nuovo Polo Scolastico a Collecchio, Parma...» 254 Centro di aggregazione giovanile La Provvidenza, Pergine Valsugana...» 259 Fiorita Passive House, Cesena...» 263 Edificio monofamiliare a Barga, Lucca...» 267 Eco Hotel Bonapace...» 270 Edificio plurifamiliare a Putignano, Bari...» 274 Edificio Ex Post, Bolzano...» 278 Edificio monofamiliare a Castiglione Torinese...» 281 Edificio plurifamiliare a Lavis, Trento...» 284 Asilo nido di Civezzano, Trento...» 287

3 2. Il comfort abitativo Uno degli obiettivi alla base della costruzione degli edifici e dell installazione di sistemi di condizionamento dell aria è creare e mantenere condizioni di benessere abitativo a salvaguardia della salute e del comfort degli occupanti. La conoscenza dei parametri di comfort ambientale, la loro influenza sugli occupanti e l effetto dell involucro e degli impianti su questi parametri è a tutt oggi ben nota e stabilita all interno di standard internazionali. Il benessere abitativo dipende in larga misura da fattori esterni come la temperatura operativa e quella media radiante, la velocità dell aria, l umidità, la radiazione solare, l inerzia termica e la quantità di apporti interni, ma anche da fattori relativi alla persona come ad esempio l attività fisica, l abbigliamento e la capacità di adattamento degli occupanti alle condizioni ambientali mutevoli, specialmente in edifici in cui non si utilizzino impianti meccanici attivi durante il periodo estivo. Tutti questi aspetti sono stati recepiti dalle norme e dagli standard internazionali più diffusi come ad esempio la UNI EN ISO 7730, lo standard ASHRAE 55 [ASHRAE55] e la UNI EN Purtroppo non si è mai giunti ad un documento univoco che attesti in ogni parte del mondo quali possono essere i parametri o le direttive per creare condizioni di comfort: nella maggior parte dei casi, ci si orienta piuttosto nel prescrivere a livello normativo dei tassi minimi di ricambio dell aria interna per garantire la salubrità dell aria indoor. Anche in questo caso, però, sono diverse le normative e gli standard, fra cui possiamo ricordare l ASHRAE 62.1 [ASHRAE62] ed il CR 1752 [CR1752], in cui sono stati aggiunti importanti criteri ad esempio sulla protezione acustica. In tutti gli standard sono state definite delle classi di qualità dell ambiente indoor, che hanno dato chiaramente origine a diverse regolamentazioni a livello nazionale e quindi diversi parametri per dimensionare impianti ed involucro. In generale si può affermare che il benessere termoigrometrico è quella condizione psicofisica per cui si esprime soddisfazione nei confronti del microclima, non percependo alcuna sensazione di troppo caldo né troppo freddo, in altre parole quando la situazione è termoigrometricamente neutra. Tradurre questa semplice definizione in termini fisiologici non è tuttavia banale e richiede un introduzione approfondita ai concetti che regolano i meccanismi di scambio del calore fra corpo umano ed ambiente circostante. La valutazione del comfort viene quindi fatta in due step: prima si caratterizza il cosiddetto comfort globale che dipende dalla variabili microclimatiche medie dell ambiente specifico e poi si esamina il discomfort locale dato da eventuali disuniformità locali delle stesse variabili.

4 20 2 IL COMFORT ABITATIVO Il bilancio di energia termica sul corpo umano Tutti gli organi periferici del corpo umano inviano segnali ed informazioni al sistema nervoso centrale, sia che si tratti di sensazioni visive, tattili, sonore, olfattive e termiche. Nel caso delle esperienze termiche, gli stimoli al sistema nervoso centrale provengono dagli organi periferici facenti parte del sistema di termoregolazione. Esso cerca di effettuare costantemente azioni fisiologiche sul nostro corpo per mantenere la temperatura interna costante ed annullare qualsiasi variazione di energia interna. Questo avviene compensando i flussi di energia termica e meccanica che originano dai processi biochimici interni al corpo (il cosiddetto metabolismo ) con i flussi di calore e lavoro che vengono scambiati fra il corpo e l ambiente circostante, in funzione chiaramente del tipo di attività svolta. I processi metabolici sono essenzialmente di tipo esotermico: l energia potenziale chimica contenuta negli alimenti viene trasformata principalmente in lavoro meccanico muscolare ed in calore, dando origine ad un flusso termico netto cosiddetto metabolico ed indicato con M, misurato in Watt ma espresso più comunemente in termini di met, un unità di misura pari a 58.1 W per m² di superficie corporea e corrispondente al flusso metabolico di una persona seduta in condizioni di relax. Come detto, il sistema di termoregolazione ha il preciso compito di mantenere costante la temperatura del corpo omotermia, cfr. Figura 2.1, in particolare quella del nucleo più interno dove si trovano gli organi vitali e che si attesta intorno ai 37.1 C con oscillazioni giornaliere massime non superiori a 0.5 C. Si possono distinguere due meccanismi principali di termoregolazione: naturale ed artificiale. Nel primo caso avvengono modificazioni involontarie del flusso sanguigno in prossimità della superficie epidermica, denominate vasocostrizione o vasodilatazione, andando a regolare gli scambi termici fra il nucleo e la pelle ed a sua volta fra la superficie del corpo e l ambiente circostante. Se il meccanismo vasomotorio non riesce a ripristinare lo squilibrio termico, si innescano meccanismi comportamentali come la sudorazione ed il brivido. Nel secondo caso, si modifica l abbigliamento oppure ci si affida ad un impianto di climatizzazione che modifichi le condizioni termoigrometriche ambientali. È proprio durante l azione dei meccanismi di termoregolazione che si percepiscono le sensazioni di caldo e freddo. Applicando il primo principio della termodinamica al corpo umano e trascurando vari altri contributi come energia cinetica, potenziale, etc., il bilancio termico prende questa forma: du dt = M P L Q (2.1) dove du dt è la variazione di energia interna al corpo umano nell unità di tempo [W], P L è la potenza meccanica generata dal corpo verso l ambiente (lavoro) [W] e Q la potenza termica scambiata dal corpo verso l ambiente [W], caratterizzata da una componente sensibile ed una latente, che comprende tutti i meccanismi di scambio termico che si verificano fra la superficie esterna del corpo umano e l ambiente circostante ed all interno della cavità polmonare.

5 2 IL COMFORT ABITATIVO 21 Figura 2.1 Attivazione dei sistemi di termoregolazione mediante variazione della temperatura interna del corpo umano per adattarlo alle condizioni ambientali. (Fonte: Transsolar Energietechnik GmbH, Stuttgart) Esplicitando tutti i termini, si ottiene la seguente equazione del bilancio termico fra corpo umano ed ambiente circostante: du dt = M P L Q c Q r Q k Q trasp Q sw Q resp,s Q resp,l (2.2) dove: Q c è la potenza termica sensibile scambiata per convezione [W], Q r è la potenza termica sensibile dispersa per irraggiamento [W], Q k è la potenza termica sensibile scambiata per conduzione [W], Q trasp è la potenza termica latente scambiata per diffusione del vapore attraverso la pelle (traspirazione) [W], Q sw è la potenza termica latente scambiata per evaporazione del sudore presente sulla superficie della pelle [W], Q resp,s è la potenza termica sensibile dispersa nella respirazione [W], Q resp,l è la potenza termica latente dispersa nella respirazione [W]. I due termini Q trasp e Q sw sono stati descritti storicamente seguendo due approcci diversi, quello che fa capo alla scuola danese dell Università di Copenhagen (prof. P.O. Fanger [Fanger70]), ripreso dalla UNI EN ISO 7730 per la sua semplicità di impostazione, e quello che fa capo alla scuola statunitense della J.B. Pierce Foundation (A.P. Gagge [Gagge71]), adottato dallo standard ASHRAE 55.

6 COME SI VIVE IN UNA PASSIVHAUS Edificio plurifamiliare a Lavis, Trento Il monitoraggio di un edificio Passivhaus nei primi 3 anni di utilizzo Tipologia intervento: Nuova costruzione Tipologia edificio: Edificio privato indipendente plurifamiliare Indirizzo: I Lavis (TN) Edificio certificato: ID 2958 Sup. utile netta da PHPP: 148 m² Tipologia di costruzione: Costruzione in legno Anno di costruzione: 2013 Committente: Privato Progetto architettonico: Ing. Leonardo Vulcan Progetto impianti: Per. Ind. Marco De Pinto Fisica edile: Per. Ind. Mirko Taglietti Progetto strutturale: Ing. Claudio Cattich Azienda costruttrice: Armalab Srl, Caresia Costruzioni Snc, Premac Srl Dati PHPP Tenuta all aria: n 50 = 0.50 h -1 Fabb. termico annuale: Carico termico: Energia primaria: 13 kwh/m²a 12 W/m² 80 kwh/m²a

7 12 COME SI VIVE IN UNA PASSIVHAUS 285 Descrizione del progetto L edificio plurifamiliare di Lavis è situato in un contesto collinare, in un lotto precedentemente destinato a vigneto. È stato concepito fin dall inizio in base ai principi Passivhaus, a partire dall orientamento del fabbricato sul lotto per massimizzare gli apporti solari passivi. L edificio è composto da 4 unità immobiliari, configurate come case a schiera separate, di cui al momento soltanto una è abitata e certificata secondo lo standard Passivhaus. Abbiamo chiesto all Ing. Leonardo Vulcan, progettista e committente dell edificio, come si vive nell edificio a distanza di 3 anni dall insediamento, sia da un punto di vista del comfort che dei consumi energetici. Intervista a Leonardo Vulcan, progettista e committente L attenzione progettuale è stata rivolta a massimizzare il comfort abitativo e il livello di consumo energetico dell edificio, partendo dai 5 pilastri fondamentali Passivhaus. Uno degli obiettivi principali è stato quello di sfruttare al massimo gli apporti solari passivi e contemporaneamente di proteggersi dal surriscaldamento solare estivo nella facciata esposta a sud. Per un corretto dimensionamento degli sporti sono state realizzate analisi mediante simulazioni dinamiche, si sono resi inoltre necessari studi approfonditi sulle superfici vetrate e sull aspetto strutturale dei balconi che fungono anche da sporti di ombreggiamento. Lo studio sui ponti termici è stato invece semplificato dal fatto che si sono utilizzati dettagli costruttivi già studiati dal team di progettisti per altri edifici Passivhaus e nei quali i ponti termici erano già adeguatamente risolti. Questo a dimostrazione del fatto che nel momento in cui si acquisisce l esperienza per la realizzazione di edifici Passivhaus la progettazione, e di conseguenza i tempi ed i costi, possono essere ottimizzati ed in qualche modo standardizzati. A distanza di 3 anni dall utilizzo è interessante apprendere dall Ing. Leonardo Vulcan, progettista ma anche committente dell unità immobiliare, che le prestazioni dell edificio sono molto positive sia in termini di comfort che di consumo energetico. Per quanto riguarda il comfort, in particolare, è percepito in maniera talmente positiva da avvertire un fastidioso discomfort nel momento in cui si trascorre il tempo in ambienti non adeguatamente progettati, come ad esempio l ufficio. Sull edificio è stato condotto un monitoraggio preciso per verificarne i consumi nei primi tre anni di esercizio, come illustrato dall Ing. Vulcan durante la 4^ Conferenza Nazionale Passivhaus a Novembre I risultati rivelano non solo che le previsioni sono state rispettate, ma che i consumi sono La risoluzione dei ponti termici è stata relativamente semplice perché si è cercato di utilizzare dettagli costruttivi già sviluppati in altri progetti Passivhaus, con una ottimizzazione di tempi e costi. Mi rendo conto che per utenti meno esperti sarebbe indispensabile un assistenza continua da parte di progettisti o impiantisti per i primi anni di utilizzo per poter gestire al meglio gli impianti.