Confronto tra modelli di valutazione per la stima dell'impatto energetico e macroeconomico dello standard Passivhaus

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limiti imposti dalla legge, ed in secondo luogo dallo scarso controllo degli organi
preposti a della poca sensibilizzazione ed informazione a riguardo.
Al fine di attuare una politica attiva in campo energetico si deve tener conto
del’eficacia del’intervento sia soto il profilo dela redditività potenziale
del’investimento, che può essere una riqualificazione termica o costruzione ex-novo,
sia dei tempi entro i quali si otengono i benefici del’intervento stesso. Sarebbe 
infatti infruttuoso affrontare lunghi studi e costosi lavori se i benefici prospettati non
si rivelassero essere godibili fin da subito.
A diferenza che al’estero, in cui vengono adotati standard energetici molto più 
spinti, in Italia si è diffusa la convinzione che la soluzione più efficace per ridurre i
consumi per riscaldamento sia l’utilizzo di impianti autonomi che permetano di 
gestire i tempi di funzionamento della caldaia e la temperatura degli ambienti, molto
spesso al di sotto del livello di accettabilità per il comfort interno, e sulla stessa linea
di principio che per soddisfare il fabbisogno termico per il raffrescamento estivo la
soluzione più eficace sia  l’instalazione di un impianto di climatizzazione del tipo 
“split”.
Lo scopo di questo lavoro è dimostrare come sia possibile ottenere dei brillanti
risultati in entrambi i campi estendendo agli edifici compresi nel’arco alpino una 
serie di interventi volti al raggiungimento del target Passivhaus che non comportino
rifacimenti o modifiche di parti consistenti del’edificio e che presentino una 
convenienza adeguata.
Per effettuare questa analisi sono necessari i dati statistici riguardanti il numero di
edifici ad uso abitativo, il numero di abitazioni ad uso civile in tali edifici ed i
relativi consumi, per la zona climatica di interesse. Si utilizza un “edificio medio” 
rappresentativo delle varie tipologie costruttive e si simula il suo comportamento
termico prima e dopo l’applicazione degli interventi di riqualificazione termica 
tecnologicamente ed economicamente più validi. Il livello di coibentazione adottato
risponde al’esigenza particolare di raggiungere i liveli di trasmitanza tipici dele 
Case Passive già realizzate nel clima alpino estendendo a tutte le componenti
del’edificio gli interventi che presentano un buon livelo di redditività, otenendo il 
massimo risparmio energetico senza compromettere i risultati economici. Viene
anche svolta l’analisi dela realizzazione di un intervento di riqualificazione termica, 
basata sulla simulazione su un edificio esistente del comune di Schio in provincia di
Vicenza, volto al raggiungimento del target Passivhaus, studiandone il
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comportamento e le risposte termiche ed i possibili risparmi conseguibili in relazione
ad ogni particolare intervento.
Nel primo capitolo è descritta brevemente la filosofia su cui si basa lo standard
energetico Passivhaus e dettagliatamente la tecnologia adottata dalla Casa Passiva
nei suoi componenti principali, mettendo in risalto i risultati operativi delle
esperienze già studiate nella Comunità Europea.
Nel secondo capitolo si descrivono diffusamente le metodologie impiegate nei
quatro software in un’analisi trasversale per ogni componente. Si ilustrano i criteri 
per la definizione delle differenti procedure di determinazione del fabbisogno
energetico del’edificio considerato facendo alcune distinzioni di carattere
tecnologico ed organizzativo tra i diversi software utilizzati.
Nel terzo capitolo si descrive la simulazione effettuata col programma TRNSYS
ilustrando brevemente la metodologia d’indagine utilizzata. 
Nel quarto capitolo si descrivono alcuni strumenti, che ci vengono proposti dalla
matematica finanziaria, e viene mostrato come essi siano stati utilizzati
nel’implementazione del’analisi per la determinazione dela convenienza 
economica degli interventi stessi.
Il quinto capitolo è una relazione suddivisa per tipologia di intervento del’analisi 
svolta,  ilustrando brevemente la procedura d’intervento e successivamente 
presentando i risultati della simulazione.
Il sesto capitolo presenta una classificazione dei materiali isolanti considerati negli
interventi, vengono riportate le caratteristiche fisico-tecniche e applicative anche di
quei materiali il cui impiego non è stato considerato redditizio.
Nel settimo capitolo si studiano i consumi del panorama edilizio italiano, si
elaborano i dati statistici e si descrive l’edificio medio; si determinano i consumi di 
quest’ultimo e si simulano una serie di interventi, otenendo i costi da sostenere ed i 
risparmi conseguibili.
Nel’otavo capitolo si analizzano i risultati otenuti, mettendo in risalto i benefici
otenibili sia per l’economia nazionale sia per l’utenza.
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INTRODUZIONE
Riguardo ale protezioni del’uomo dale condizioni esterne, siano esse freddo, caldo, 
pioggia o vento nei paesi “evoluti” e/o tecnologicamente più avanzati, tale ruolo è 
afidato al’involucro edilizio ed ai processi di climatizzazione degli stessi ed agli
impianti di sevizio. A tali processi, nelo specifico per l’iluminamento artificiale, il 
riscaldamento e la produzione di acqua calda ad uso igienico sanitario, e sempre più
per il condizionamento, è dedicata una buona parte, circa un terzo, del consumo
mondiale di energia, per la maggior parte importata dai paesi produttori.
Pertanto il benessere globale degli utenti e il risparmio energetico sono requisiti
essenziali per ogni tipologia di edificio, soprattutto quelli carattere residenziale,
obiettivi questi da perseguire non solo nelle nuove costruzioni, ma anche nelle
ristruturazioni e pure nel’esistente.
Occorre adottare un atteggiamento di consapevolezza e impegno per riuscire a
ridurre i consumi nel settore edilizio, che è responsabile di circa un terzo dei consumi
energetici nazionali, è proprio in questo ambito che si potranno ottenere sensibili
risparmi di energia in tempi brevi, sia per quel che riguarda il fabbisogno termico per
riscaldamento sia sopratuto nel’esigenza, manifestatasi sempre più in espansione
negli ultimi anni, del condizionamento estivo.
Nel perseguire risparmi energetici assicurando al contempo benessere agli utenti, non
esiste una soluzione ottimale, in quanto occorre conciliare le esigenza contrastanti di
qualità globale ambientale e contenimento energetico, ma un “giusto” compromesso.
Per raggiungere questa situazione intermedia occorrono appropriate scelte progettuali
sia dele tecnologie costrutive che degli elementi del’involucro, in primis finestrea
bassa dispersione termica ed uso di isolanti termici in forti spessori per gli elementi
opachi ed impianti a loro servizio ed integrazione.
A livello internazionale esistono già esempi significativi in tal senso che hanno
inteso percorrere questa strada in realizzazioni edilizie esemplari in varie parti del
Mondo.
Risparmiare energia fino al’80% rispeto ad una costruzione tradizionale, mediante 
una progettazione ed una costruzione mirate si può ottenere senza apportare
significativi cambiamenti tecnico-costrutivi al’involucro edilizio e senza 
comportare extra-costi significativi.
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1CAPITOLO 1: PASSIVHAUS
1.1 PERCHÉ COSTRUIRE CASE PASSIVE
Lo standard edilizio denominato “Casa Passiva”  ofre un criterio vantaggioso per 
minimizzare la richiesta energetica degli edifici, siano essi oggetto di una costruzione
ex-novo sia di una ristrutturazione, in accordo con il principio globale della
sostenibilità e migliorando il comfort percepito dagli occupanti degli edifici stessi. Si
genera così la base su cui è possibile rispondere all'esigenza di soddisfare il
fabbisogno energetico di queste nuove costruzioni completamente con fonti
rinnovabili, compatibilmente con i limiti derivanti dalla scarsa disponibilità di tali
risorse e dai costi aggiuntivi che queste comportano.
Ciò che rende lo standard PassivHaus così redditizio è che, seguendo il principio di
semplicità, conta sull'ottimizzazione di quei componenti di una costruzione che sono
necessari in ogni caso: l’involucro edilizio, i componenti finestrati ed il sistema 
automatico di ventilazione. Quest’ultimo può non sembrare necessario ma è 
sicuramente conveniente per motivi igienici.
Migliorare l'efficienza di questi componenti fino al punto in cui un sistema separato
di distribuzione di calore non è più necessario porta ad ottenere significativi risparmi
con i quali è possibile finanziare i costi supplementari oggetto del miglioramento.
Lo standard Casa Passiva è definito in modo che gli extra-costi di costruzione siano
ripagati in un periodo di tempo ragionevole attraverso una riduzione delle bollette,
quella del riscaldamento su tutte.
Le soluzioni adottate vengono facilmente integrate nei progetti degli edifici, che non
differiscono significativamente dagli edifici attuali in termini di estetica,
distribuzione del calore e tecniche di costruzione. Esse sono pertanto ben accette
dalle famiglie e attrattive per i promotori immobiliari.
1.2 DEFINIZIONE DELLO STANDARD CASA PASSIVA
Con il termine "Casa passiva", che deriva dalla “passivhaus” tedesca, si fa
riferimento ad uno standard costruttivo che può essere ottenuto usando una
molteplicità di tecnologie, design e materiali.
2Lo standard Casa Passiva sostanzialmente è un perfezionamento dello standard già
conosciuto “Low Energy House”. Le Case Passive sono costruzioni che assicurano 
un elevato comfort climatico interno sia d’estate che d’inverno senza avere bisogno
di un sistema convenzionale di distribuzione di calore. La casa passiva è un edificio
in cui i requisiti relativi al comfort termoigrometrico interno sono raggiunti e
controllati senza l’ausiliodi sistemi di climatizzazione convenzionali (Carletti &
Sciurpi, 2003). I requisiti energetici di un edificio passivo, stabiliti dal
Passivhaus Institut di Darmstadt [25], consistono in un fabbisogno energetico per
riscaldamento non superiore a 15 kWh/m2 al’anno; il fabbisogno energetico
complessivo (riscaldamento domestico, produzione di acqua calda per usi sanitari,
illuminazione ed altri usi domestici) non deve invece superare i 42 kWh/m2
al’anno. Gli edifici passivi sono caratterizzati da un involucro edilizio fortemente
isolato caratterizzato da elevate prestazioni fisico-tecniche dei singoli componenti,
dalla sensibile limitazione dei ponti termici nei collegamenti tra elementi
costruttivi diversi e da una elevata tenuta al’aria (n50 ≤ 0,6h-1). L’analisi
degli edifici passivi europei e di quelli italiani ha mostrato notevoli differenze per
quanto attiene i sistemi costruttivi, a fronte di un sistema impiantistico che, nella
sua concezione generale, mantiene pressoché costanti tutti i principali componenti.
La Casa passiva non è soltanto uno standard di performance energetica, ma anche e
soprattutto un criterio sviluppato per ottenere migliori condizioni di benessere
termico a costi contenuti.
Il dott. Wolfgang Feist, direttore del PHI di Darmstadt [25] ha elaborato la seguente
definizione:" Una casa passiva è una costruzione, per la quale il benessere termico
(ISO 7730) può essere ottenuto solamente tramite un piccolo postriscaldamento o un
postraffreddamento della massa d'aria fresca richiesta per raggiungere sufficienti
condizioni di qualità dell'aria interna (DIN 1946) senza bisogno di aria riciclata".
Questa è una definizione puramente funzionale. Non ha bisogno di alcun valore
numerico ed è independendte dal clima. Da questa definizione è chiaro che la Casa
Passiva non è uno standard arbitrario promulgato da qualcuno, ma un concetto. Le
Case Passive non sono state inventate, sono state invece scoperte quelle condizioni
nelle le quali è possibile utilizzare il principio stesso.
Lo standard è stato chiamato "Casa passiva" per via del fato che l'uso “passivo” dei 
guadagni gratuiti di calore, costituiti dal’iradiazione solare atraverso le finestre ed 
3internamente dalle emissioni di calore degli apparecchi e degli occupanti, è
sufficiente a mantenere la costruzione a temperature confortevoli durante il periodo
di riscaldamento.
Per riuscire a minimizzare le altre fonti di consumo di energia della costruzione, in
special modo l’eletricità per gli eletrodomestici, lafilosofia alla base dello standard
Casa Passiva favorisce l’impiego dele tecnologie più eficienti .
Usare solamente misure passive potrebbe essere possibile in alcuni climi, ma non è
sicuramente ragionevole nella maggior parte di essi.
Possiamo fare alcune semplici considerazioni pratiche:
1) Tutte gli edifici che intendano essere energeticamente efficienti devono
essere chiusi ermeticamente; in case chiuse ermeticamente si necessita
sempre di un sistema di ventilazione . Ciò significa che nel concetto di
Casa Passiva il componente tecnico “sistema di ventilazione", del quale 
si necessita comunque, sarà sufficiente per riscaldare (e raffreddare) la
costruzione senza bisogno di condotti supplementari, diametri delle
condutture più ampi,ventilatori supplementari etc...
2) L’applicazione delo standard Casa Passiva rende possibile costruire gli 
edifici con un recupero molto efficiente di calore e farlo in modo
redditizio. Ciò è difficile con altre tipologie edilizie, perché i sistemi di
recupero di calore diventano un investimento supplementare al sistema
di riscaldamento abbastanza costoso e diventa quindi difficile avere un
ritorno ragionevole. Per questo motivo è necessario ridurre i costi di
almeno uno dei due sistemi: o del sistema di ventilazione o del sistema
di riscaldamento. Se si riducono solo i costi per il sistema di
ventilazione, scegliendo per esempio una ventilazione operata solo
tramite un ventilatore di scarico, allora le perdite di calore per
ventilazione saranno abbastanza elevate e la costruzione avrà bisogno di
un sistema di riscaldamento convenzionale; in questo caso il miglior
risultato ottenibile potrebbe essere una casa a bassa energia.
Alternativamente si può intervenire su tuti i componenti del’edificio 
per facilitare il sistema di distribuzione del calore fino al punto in cui
4possa essere integrato nel sistema di ventilazione; in questo caso la
costruzione sarà una casa passiva.
I consumi straordinariamente bassi delle case passive sono una conseguenza diretta
del concetto sopra esposto, infatti soddisfare la ridotta richiesta termica per il
riscaldamento riscaldando l'aria di rifornimento nel sistema di ventilazione può
funzionare soltanto se le perdite di calore generali sono molto basse.
Le Case Passive hanno bisogno così di circa l’ 80% in meno di riscaldamento 
rispetto alle nuove costruzioni tradizionali, dato questo rilevato con riferimento alle
varie regolamentazioni edilizie nazionali a livello europeo vigenti nel 1999, anno in
cui sono stati progettati e realizzati i primi progetti CEPHEUS [16].
1.3 COSA RENDE UN EDIFICIO UNA CASA PASSIVA
1.3.1 I componenti opachi
Per l’implementazione delo standard PassivHaus sono già state testate con successo 
e possono perciò essere utilizzate tutte le varie tipologie costruttive tradizionali:
costruzioni in muratura, elementi prefabbricati, costruzioni in acciaio, costruzioni in
calcestruzzo, costruzioni leggere, e tutte le combinazioni di questi metodi.
L’involucro edilizio è composto da tute quele parti dela costruzione che separano 
l’ambiente interno da quello esterno, quello proprio di una Casa Passiva è
caratterizzato da un eccellente livello di isolamento termico.
I coefficienti di perdita di calore delle mura perimetrali e delle pareti contro terreno
sono compresi tra 0,10 e 0,15 W/m2K, con riferimento al clima del Centro Europa,
mentre per le costruzioni di tipo tradizionale i valori sono più elevati; in conseguenza
a ciò da un lato le perdite di calore per trasmissione durante la stagione invernale per
una abitazione passiva possono essere considerate trascurabili, dal’altro la 
temperatura dele superfici interne è prossima a quela del’aria interna: ciò consente 
di evitare i danni causati dala presenza di umidità nel’aria e di elevare la percezione 
del comfort interno.
Durante il periodo estivo un elevato isolamento termico rappresenta una buona
protezione contro il caldo, tuttavia per assicurarsi un elevato benessere termico un
involucro iperisolato è condizione necessaria ma non sufficicnete, sono infatti
5imprescindibili sia una corretta ventilazione che una progettazione accurata
del’ombreggiatura.
 Un’altro principio basilare è “costruire evitando i ponti termici”. L’isolamento deve 
essere applicato con continuità per tuto l’involucro del’edificio senza significativi 
ponti termici, tramite questo accorgimento non ci saranno punti freddi e nessuna
perdita extra di calore. Ciò contribuirà diretamente al’otenimento di un edificio 
confortevole e in grado di mantenere un buona qualità abitativa nel tempo.
Figura 1 Edificio Passivo - Involucro edilizio
1.3.1.1Iperisolamento termico del’involucro edilizio
Una caratteristica fondamentale della PassivHaus è quella di avere degli standard
molto elevati per quanto riguarda l’isolamento. Ciò permete di ridurre l’ammontare 
del calore disperso atraverso la strutura del’edificio ad un valore molto basso.
Dal’analisi sia energetica che costrutiva degli edifici realizzati in ambito europeo
sulla base del target passivhaus elaborato dal Passiv Haus Institut di Darmstadt e
Figura 2 Fonte : Passiv Haus Institut PHI Darmstadt
6dunque finalizzati al raggiungimento di precisi standard energetici riferiti al
riscaldamento invernale ( progetto europeo CHEPEUS[16], standard italiano
CasaClima Gold[33], linee guida del PHI [25]) emergono valori di trasmittanza
tipici di edifici a target passivhaus. Questi valori, appropriati per le regioni del nord
italia, rispecchiano soltanto la situazione del’arco alpino e più in generale di quei 
comuni delle zone climatiche E ed F. Nelle costruzioni per Case Passive in clima
alpino, si devono raggiungere circa, il valore esatto dipende infatti sempre dal
bilancio globale, i valori di trasmittanza riportati nelle figure e nella tabella
seguente:
Tabella 1 Valore U per componente - Involucro edilizio
Componenti Valore U consigliatoW/m2K
Parete esterna 0,15
Tetto 0,13
Solaio verso cantina
non riscaldata
0,17
Parete verso terreno 0,18
Pavimento verso terreno 0,20
Solaio aerato 0,15
Solaio verso sottotetto non riscaldato 0,15
Parete verso sottotetto non riscaldato 0,15
Componenti finestrati 0,8