I 10 must + 1 per la casa green perfetta
Il decalogo delle caratteristiche essenziali di un edificio green
Scopriamo, insieme agli esperti della redazione di Ingenio, i dieci must have (più uno) per progettare e costruire una casa a emissioni zero.
di Sergio Pesaresi, ingegnere e collaboratore esterno di Ingenio
/Sergio_Pesaresi_2%5B1%5D.jpg "bigmat decalogo edifici green Sergio Pesaresi")
Tutte le cose sono figlie del proprio tempo. Anche l’idea di casa ha sempre risentito della temperie che in ogni periodo storico ha determinato le aspettative, le esigenze e le aspirazioni rivolte a essa.
Se nei primi anni del secolo scorso il sogno era di vivere in città per avere finalmente l’acqua corrente e l’elettricità in casa e i negozi a portata di mano, negli anni successivi le aspettative si sono concentrate prima sui servizi igienici privati (e non più comuni nel ballatoio), poi sul riscaldamento indipendente che dava la libertà di decidere come, quando e quanto riscaldare la propria abitazione e di avere, finalmente, acqua calda a piacimento. Dalla seconda metà del ’900 le aspirazioni si sono via via concentrate su requisiti figli delle mode e degli stili di vita imperanti in quel periodo: i balconi da godere come un piccolo cortile privato, i doppi servizi per evitare le file mattutine in corridoio, i rivestimenti del bagno in stile villa di Versace per vivere in una telenovela, i condizionatori per non soffrire il caldo estivo, l’antenna satellitare, l’allaccio a internet, l’idromassaggio e, infine le piante rampicanti sul fronte, stile Bosco Verticale, per vivere, o illudersi di vivere, immersi nel verde della natura.
Nel periodo storico che stiamo vivendo le case devono essere a energia ed emissioni zero, non per una svogliatura modaiola, questa volta, ma per un’urgente e stringente necessità: diminuire del 55%, entro il 2030, le emissioni di diossido di carbonio rispetto al 1990 e arrivare alla neutralità climatica, cioè a una società a emissioni zero, nel 2050. Lo dobbiamo soprattutto ai nostri figli e ai nostri nipoti che potrebbero trovarsi a vivere in un pianeta reso inospitale per via delle conseguenze dei cambiamenti climatici: siccità e alluvioni, aumento della temperatura globale, scioglimento di ghiacciai, carestie e, purtroppo, tanto altro.
Perché chiedere alle case di essere a energia e a emissioni zero? Perché le case rappresentano, al contempo, il problema, dato che consumano il 40% dell’energia totale utilizzata in Europa ed emettono il 36% delle emissioni clima-alteranti totali, ma anche la soluzione, dato che un parco immobiliare decarbonizzato ci porterebbe all’auspicata neutralità climatica. I cittadini italiani ed europei hanno compreso l’importanza delle case a emissioni e a energia zero (che nel proseguo chiamerò per brevità case green), tanto che nei report, anche molto recenti, delle associazioni di agenzie immobiliari risulta che l’efficienza energetica è in cima alle priorità di coloro che intendono acquistare una nuova casa (si veda il sondaggio YouGov 2022 da cui risulta che ciò vale per il 95% degli italiani, per la convenienza economica 50% e per la tutela ambientale 40% e il report FIAIP, ENEA, I-Com di marzo 2023). Questa nuova sensibilità è anche dovuta al fatto che i cittadini hanno ormai capito che la vera efficienza energetica è sempre associata a un alto comfort abitativo, alla salubrità degli ambienti e alla sostenibilità ecologica, perché richiede una progettazione accurata e olistica.
Vediamo allora quali caratteristiche deve possedere la casa green del 2023.
/UP38_Casa_totale_icone%5B1%5D.png "bigmat decalogo edifici green")
/1.jpg "bigmat imgenio casa green coibentazione termica efficiente")
1. COIBENTAZIONE TERMICA MOLTO EFFICIENTE
Il fabbisogno energetico di una casa per il riscaldamento invernale Qh si può calcolare con questa formula:
Qh= (Qt+Qv)-η (Qi+Qs) [kWh/a]
dove
- Qt perdita per trasmissione: quantità di calore che attraversa per trasmissione l’involucro riscaldato (pareti, solaio controterra, copertura e finestre quando sono chiuse);
- Qv perdita per ventilazione: quantità di calore persa per il necessario ricambio dell’aria esausta interna cioè quando apro la finestra fuoriesce l’aria esausta ma calda ed entra aria pulita ma fredda;
- Qi apporti interni: calore proveniente dalla presenza degli abitanti, dalle loro attività e dagli elettrodomestici presenti nella casa;
- Qs apporti solari: l’energia solare che entra dalle superfici vetrate;
- η: fattore di utilizzazione degli apporti (interni e solare) ed è maggiore in caso di costruzioni pesanti e inferiore per costruzioni leggere.
Pertanto, avere un fabbisogno energetico basso o quasi nullo, avere cioè Qh≈0, significa bilanciare la somma delle Perdite (Qt+Qv) e la somma degli Apporti (Qv+Qi) affinché queste siano (quasi) uguali, e cioè: Qt+Qv ≈ η(Qi+Qs).
Il termine che gioca il ruolo determinante in questo equilibrio Perdite≈Apporti risulta essere Qt perché rappresenta sempre il valore numerico più elevato: in pratica l’equazione risulta soddisfatta se, e solo se, Qt assume un valore numerico molto basso.
Qt, abbiamo visto, rappresenta le perdite per trasmissione, ossia quanto calore attraversa l’involucro riscaldato. Quindi possiamo dire che il modo per tenere (molto) basso il valore di Qt consiste nella formazione di un efficiente isolamento termico che vada a coibentare l’intero involucro disperdente composto dalle pareti verticali, dal solaio controterra e dalla copertura.
In una casa green la coibentazione deve essere, ragionevolmente, molto “spinta” in modo da determinare una bassissima dispersione termica e, quindi, un bassissimo fabbisogno energetico.
Il discrimine, così come richiesto dalla normativa, sta nel rapporto costi-benefici poiché oltre un certo livello di isolamento l’extra costo richiesto per un ulteriore miglioramento, costo inteso in termini di energia richiesta per la fabbricazione del materiale isolante da utilizzare e come spesa economica per la sua installazione, non viene più compensato dal beneficio energetico ottenuto.
/2.jpg "bigmat imgenio casa green ponti termici")
2. PONTI TERMICI RISOLTI O CORRETTI
Chiamiamo “ponte termico” la perturbazione dell’andamento del flusso termico che, in condizioni normali, fluisce da una zona calda verso una zona fredda con andamento perpendicolare alle facce delle pareti esterne degli edifici. Un ponte termico va “risolto” e cioè evitato in fase di progettazione di edifici da costruire ex-novo e va invece “corretto”, cioè indebolito o reso inoffensivo, nella ristrutturazione di edifici esistenti. Perché? Perché un ponte termico comporta quattro ordini di problemi tutti particolarmente gravi:
- un surplus di perdita di calore con conseguente spreco energetico;
- una diminuzione della temperatura superficiale interna che può determinare la formazione di condensa superficiale (presenza di acqua liquida) o favorire l’attecchimento di muffe. Gli spigoli verticali dei muri o orizzontali fra pareti e solai rappresentano, proprio per la loro conformazione geometrica, un ponte termico che, se non corretto, provoca il ben noto annerimento dello spigolo e la formazione di muffa;
- la formazione di condensa superficiale, provocata dalla presenza del ponte termico, può determinare patologie evidenti e problematiche alla superficie della muratura;
- la diminuzione di temperatura superficiale può determinare una diminuzione del comfort abitativo.
L’attenzione ai ponti termici è particolarmente importante tanto che il protocollo CasaClima, che significa alta qualità progettuale e costruttiva, ritiene che la presenza anche di un solo ponte termico non corretto comporti l’impossibilità del rilascio del Certificato di qualità.
/3.jpg "bigmat imgenio casa green tenuta aria")
3. TENUTA ALL’ARIA
Da anni gira ossessivo uno slogan che insinua, in modo subdolo, che “la casa salubre è la casa che respira” e che, pertanto, anche le sue pareti devono “respirare”. Ma non è proprio così. Anzi, è proprio vero il contrario: la casa salubre è proprio la casa che non respira ma che, invece, traspira. Questa distinzione, che può apparire quasi un gioco di parole, nasconde invece un concetto molto importante: “respirare” significa introdurre ed espellere “aria” mentre “traspirare” significa farsi attraversare unicamente dal “vapore acqueo” che è contenuto nell’aria. Il concetto funzionale della tenuta all’aria (che impedisce alla casa di respirare) è ancora poco conosciuto sia dai progettisti sia dalle imprese e dai committenti, principalmente perché, almeno fino al giugno 2022, non è stato un adempimento richiesto dalle leggi edilizie né impiantistiche statali. È invece presente nei protocolli di qualità quali CasaClima, Passivhaus e Minergie.
Con il Decreto 23 giugno 2022 n. 256, la tenuta all’aria è stata inserita nella revisione dei CAM, cioè i Criteri Ambientali Minimi da applicare agli appalti pubblici.
Si parla di:
- tenuta all’aria quando si intende evitare che l’aria interna fuoriesca o che penetri nelle pareti d’ambito;
- tenuta al vento e alla pioggia quando si vuole evitare che gli agenti atmosferici esterni penetrino all’interno dell’edificio o all’interno delle pareti.
La tenuta all’aria serve per:
- evitare la fuoriuscita non controllata dell’aria fra l’ambiente interno e l’ambiente esterno, perché:
- in regime invernale l’aria interna viene riscaldata e pertanto la sua fuoriuscita comporta un elevato dispendio energetico;
- la mancata ermeticità può compromettere il corretto funzionamento dell’impianto di VMC che si basa su un corretto bilanciamento fra l’aria immessa e quelle espulsa;
- evitare che l’aria interna penetri all’interno delle stratigrafie delle pareti d’ambito, perché l’aria contiene vapore acqueo che nel meccanismo di trasmissione per convezione può condensare all’interno della parete causando seri problemi di carattere strutturale (specie negli edifici in legno), e una notevole riduzione della resistenza termica (perché il materiale bagnato ha una conduttività più alta di quello asciutto) e quindi spreco energetico.
La tenuta al vento e alla pioggia viene realizzata per:
- evitare l’ingresso non controllato del vento e della pioggia dall’ambiente esterno all’ambiente interno;
- evitare che il vento e la pioggia penetrino all’interno delle stratigrafie delle pareti d’ambito.
Il compito della tenuta all’aria e della tenuta alla pioggia e al vento sono affidate alle pareti perimetrali, al solaio controterra, alla copertura e ai serramenti.
/4.jpg "bigmat imgenio casa green serramenti ad alta prestazione")
4. SERRAMENTI AD ALTA PRESTAZIONE
La finestra è un ossimoro di sé stessa perché rappresenta contemporaneamente il punto debole e il punto di forza di un edificio.
Rappresenta il punto debole perché garantisce una resistenza termica inferiore alle pareti nelle quali è inserita, per cui disperde più calore ma, nel contempo, è il punto di forza perché attraverso di essa penetrano all’interno della casa la luce, il vento e, soprattutto, la preziosa energia solare che riscalda gratuitamente. Una casa green, dato che ha un bassissimo fabbisogno energetico, può scaldarsi utilizzando unicamente gli apporti solari! La finestra diventa pertanto la “caldaia” della casa green garantendo l’apporto solare che nella formula del fabbisogno energetico di un edificio, vista sopra, abbiamo indicato con Qs.
Non importa quale sia il materiale utilizzato, ciò che conta sono le prestazioni che un serramento deve garantire nei riguardi delle seguenti caratteristiche:
- impermeabilità all’aria ovvero la capacità di un serramento chiuso di non lasciar passare aria (spifferi), un buon infisso deve invece essere “ermetico” quindi non permeabile;
- tenuta all’acqua ovvero la capacità di un serramento di essere impermeabile all’acqua sotto l’azione della pioggia battente e in presenza di un vento a una determinata velocità;
- resistenza ai carichi di vento ovvero la capacità di un serramento, sottoposto a forti pressioni e depressioni a causa del vento, di resistere all’azione del vento e di conservare le sue proprietà e le sue caratteristiche di sicurezza;
- trasmittanza termica Uw [W/m2K] che rappresenta la capacità di lasciar passare il calore attraverso un m2 della sua superficie; in questo caso occorre tener conto dell’incidenza specifica di ciascuno dei tre elementi che lo compongono (il vetro, il telaio e il distanziatore) che sono costituiti da materiali e da spessori diversi. È quindi necessario fare riferimento alla “media pesata” dei tre contributi specifici;
- isolamento acustico;
- proprietà radiative delle vetrate ovvero la capacità di un serramento di far entrare nell’ambiente l’energia solare incidente sulla sua facciata esterna e la luce;
- assenza di sostanze pericolose ovvero la presenza in un serramento di prodotti che possono essere soggetti – durante il normale impiego previsto – a emissioni o migrazioni nell’ambiente potenzialmente pericolose per l’igiene e la salute degli occupanti o per l’ambiente.
/5.jpg "bigmat imgenio casa green vmc ventilazione meccanica recupero calore")
5. VMC – VENTILAZIONE MECCANICA CONTROLLATA CON RECUPERO DI CALORE
Nella formula del fabbisogno energetico di un edificio abbiamo visto il termine Qv che rappresenta la perdita per ventilazione, cioè la quantità di calore persa per il necessario ricambio dell’aria esausta interna.
Nel ricambio facciamo uscire l’aria esausta ma calda (cioè carica di energia termica che viene così sprecata) e facciamo entrare l’aria esterna pulita ma più fredda che dovrò riscaldare utilizzando preziosa energia. Ventilare è costoso in termini energetici ma è necessario in termini di comfort abitativo. Per cui si deve cercare di ventilare poco per ridurre le perdite di energia Qv ma allo stesso tempo si deve ventilare abbastanza per vivere bene.
È da questa apparente contraddizione che la VMC può aiutare a trovare una brillante e innovativa via d’uscita.
La VMC garantisce vantaggi in termini di risparmio energetico e in termini di comfort abitativo:
- l’aria in entrata viene preriscaldata dal calore contenuto nell’aria esausta in uscita, questo scambio di calore gratuito determina un grande risparmio di energia;
- l’energia elettrica utilizzata per le due ventole è molto inferiore a quella risparmiata e può essere fornita (preferibilmente) dall’impianto fotovoltaico;
- l’impianto ricambia automaticamente l’aria per tutte le 24 ore (anche di notte!) a un tasso volumetrico corretto e gestibile dall’utente;
- abbassa l’umidità relativa interna e previene così la formazione di condensa superficiale e della muffa.
/6.jpg "bigmat imgenio casa green fotovoltaico batteria accumulo colonnina ricarica auto elettrica")
6. FOTOVOLTAICO + BATTERIA ACCUMULO + COLONNINA DI RICARICA PER L’AUTO ELETTRICA
Una casa green non deve avere emissioni di CO2 e deve alimentarsi, esclusivamente, con energia rinnovabile pulita prodotta o stoccata in loco o nelle vicinanze per evitare che, nel trasporto, si possano determinare perdite di carico e per limitare, il più possibile, la costruzione di infrastrutture che sono costose e possono arrecare danni o alterazioni al paesaggio (pensiamo ai tralicci per le linee elettriche disseminati nei nostri territori). L’energia fotovoltaica risponde appieno a queste esigenze. Le sue carenze dovute alla dipendenza dalla presenza non costante del sole (che non c’è di notte e nelle giornate nuvolose) possono essere ovviate ricorrendo all’accumulo di energia solare, quando la casa non ne fa richiesta, e al suo utilizzo in momenti di necessità. Anche la ricarica della batteria di un’auto elettrica può fungere da accumulo dell’energia fotovoltaica.
/7.jpg "bigmat imgenio casa green pompa di calore aggregato compatto")
7. POMPA DI CALORE O AGGREGATO COMPATTO
Una casa green garantisce, quindi, un bassissimo fabbisogno energetico Qh che può essere facilmente coperto da un impianto che sviluppa meno potenza rispetto a una caldaia a metano tradizionale e che può essere alimentato con l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico installato sul tetto. In una “casa tradizionale” questo non sarebbe possibile poiché ha un fabbisogno energetico Qh annuale che va dai 250 ai 400 kWh/m2 e richiede la presenza di una caldaia con una potenza di 24 kW che deve essere alimentata a metano (energia fossile non rinnovabile e quindi climalterante) che produce 24 kW di energia termica. Una casa green ha un fabbisogno energetico annuo Qh di 10-30 kWh/m2 e può essere riscaldata con una pompa di calore di 1,5 kW di potenza alimentata da energia elettrica (energia rinnovabile a emissioni zero) che produce 4 kW di potenza termica! Questa è la particolarità e il contributo che una pompa di calore offre alla casa e all’ambiente: prende solo un quarto della propria energia dalla corrente elettrica e i tre quarti rimanenti dal calore presente nell’ambiente.
Al supermercato scriverebbero: prendi 4 e paghi 1. Niente male!
Una casa green con fabbisogno termico particolarmente basso (le cosiddette case passive) non necessitano neppure di un impianto termico tradizionale ma possono riscaldarsi solamente attraverso l’aria, preriscaldata da un piccolo impianto elettrico, e messa in circolo dalla VMC.
/8.jpg "bigmat imgenio casa green comfort abitativo temperatura adeguata")
8. COMFORT ABITATIVO, INVERNALE ED ESTIVO
Tanto minore è il consumo energetico di una casa tanto maggiore è il suo comfort abitativo. Quello che può apparire un paradosso rappresenta, invece, il vero motivo che fa preferire una casa green a una tradizionale energivora: si vive meglio! Il comfort abitativo è dato principalmente da un’adeguata temperatura interna (20-26 °C), da un determinato range di umidità relativa (40-60%) e dalla temperatura superficiale interna delle pareti esterne che non deve discostarsi di più di 4 °C dalla temperatura dell’ambiente: una casa green è in grado di creare tutte queste condizioni ambientali anche perché legate con filo rosso al risparmio energetico. Anche il benessere estivo garantito da una casa green, che evita il surriscaldamento delle stanze, deriva dall’impiego combinato di un sistema passivo (cioè senza l’uso di impianti che consumerebbero energia) che sfrutta le caratteristiche di capacità termica dei materiali impiegati nella coibentazione dell’edificio per diminuire e sfasare l’onda termica solare, con una strategia di apertura notturna e incrociata delle finestre che sfrutta la ventilazione notturna.
/9.jpg "bigmat ingenio casa green uso acqua riciclo fitodepurazione")
9. USO CONSAPEVOLE DELL’ACQUA
La prossima guerra sarà quella per l’acqua. Purtroppo, il bene primario più importante è messo a repentaglio dai cambiamenti climatici e da un uso dissennato che ne stiamo facendo. Una casa green è inserita nel ciclo virtuoso di un uso consapevole dell’acqua, che evita lo spreco. Se nelle zone povere e siccitose del pianeta l’acqua viene centellinata e riutilizzata più volte e viene accuratamente resa potabile, nel nostro mondo l’acqua potabile viene sprecata nelle perdite degli impianti e nella pulizia dei sanitari. In una casa green l’acqua piovana viene raccolta, filtrata e riutilizzata per la pulizia dei sanitari e per innaffiare il giardino, l’acqua saponata degli scarichi di doccia e lavandini viene trattata e riutilizzata nei sanitari e, dove possibile, le acque nere vengono trattate e immesse nuovamente nel terreno attraverso la fito-depurazione.
/10.jpg "bigmat ingenio casa green materiali sostenibili")
10. MATERIALI SOSTENIBILI
La progettazione di una casa green tiene in debito conto dell’impatto ambientale dei materiali utilizzati. I parametri che afferiscono alla sostenibilità ambientale dei materiali sono principalmente tre e sono già implementati nel protocollo CasaClima Nature:
- PEI - Energia primaria non rinnovabile;
- AP - Potenziale di acidificazione degli oceani;
- GWP - Potenziale di effetto serra.
In particolare, il potenziale di effetto serra (o di riscaldamento globale) GWP misura il contributo complessivo dell’edificio (nell’arco del ciclo di vita) alle emissioni che determinano i cambiamenti climatici. Combina le emissioni di gas a effetto serra incorporate nei materiali da costruzione con le emissioni dirette e indirette rilasciate nella fase d’uso. L’obbligo di calcolare il GWP nell’arco del ciclo di vita degli edifici nuovi è il primo passo verso una maggiore attenzione alle prestazioni degli edifici durante tutto il ciclo di vita utile e all’economia circolare.
/10+1.jpg "bigmat ingenio casa green estetica bellezza design")
10+1. LA BELLEZZA
In aggiunta alle 10 cose elencate sopra, tutte molto tecniche, che una casa green perfetta deve possedere, vorrei aggiungerne un’altra per evitare che, pensando di darla per scontata, venisse invece in qualche maniera snobbata: una casa green deve essere bella, perché la bellezza è l’essenza primaria del comfort abitativo e del rispetto ambientale.
Anche la Comunità Europea auspica un Nuovo Bauhaus europeo (citazione del Bauhaus che è stata una delle esperienze più significative e innovative dell’architettura, del design e dell’arte europea) per rendere la transizione ecologica non solo un progetto ambientale o economico ma, soprattutto, un progetto culturale europeo. In quest’ottica l’opportunità offerta dalla transizione ecologica diverrebbe un nuovo Bauhaus europeo, uno spazio creativo comune in cui architetti, artisti, studenti, ingegneri e progettisti lavorino insieme per realizzare questo obiettivo.
L’idea di “New European Bauhaus” collega quindi il Green Deal europeo alla nostra vita quotidiana e ai nostri spazi di vita. Invita tutti gli europei a immaginare e costruire insieme un futuro sostenibile, inclusivo e bello.
È un ponte tra il mondo della scienza e della tecnologia, dell’arte e della cultura che deve facilitare e guidare la trasformazione delle nostre società lungo tre valori inseparabili:
- sostenibilità, dagli obiettivi climatici alla circolarità, all’inquinamento zero e alla biodiversità;
- estetica, qualità dell’esperienza e dello stile oltre la funzionalità;
- inclusione, dalla valorizzazione della diversità alla garanzia dell’accessibilità e dell’accessibilità economica.