Applicare i principi della Casa Passiva in diversi climi

Man mano che lo standard internazionale della Casa Passiva si è diffuso dalla Germania a tutti gli angoli del mondo, sono inevitabilmente emerse domande su quanto bene questo standard si applichi a climi che differiscono da quello fresco e temperato della Germania. L'Istituto della Casa Passiva (PHI) ha dedicato ricerche significative a questa questione e ha apportato aggiustamenti quando necessario, come l'adattamento del classico standard PH per tenere conto della domanda aggiuntiva di deumidificazione nei climi umidi. Molte altre istituzioni e organizzazioni hanno contribuito con ricerche approfondite alla progettazione e costruzione di edifici a bassissimo consumo energetico per una gamma di tipi di clima. In diversi paesi, sono stati sviluppati requisiti specifici per la Casa Passiva in risposta a preoccupazioni riguardo alla specificità climatica degli standard internazionali PH.

Indipendentemente da queste preoccupazioni, una comprensione dei principi della Casa Passiva, che sono solidamente radicati nella fisica dell'edificio, è fondamentale per la costruzione o la ristrutturazione di edifici ad alte prestazioni. Infatti, man mano che l'approccio PH si è diffuso a livello globale, ha trasformato la conversazione su ciò che è possibile raggiungere con un involucro ad alte prestazioni. Gli edifici Casa Passiva costruiti in diversi tipi di clima—soprattutto quelli che sono stati monitorati e i cui risultati sono stati pubblicati—forniscono prove inconfutabili del successo di questo approccio. Detto ciò, quasi ogni progetto PH—particolarmente quelli progettati da praticanti PH novizi—può essere visto in una certa misura come un esperimento di scienza dell'edificio, e i praticanti con la maggiore esperienza in un dato clima offrono preziose intuizioni per i nuovi progettisti.

Soluzioni per il Clima Mediterraneo

Micheel Wassouf, un designer PH certificato di Barcellona, Spagna, ha presentato i risultati del monitoraggio di due residenze PH nella sua regione alla Conferenza Internazionale PH del 2015 per affrontare i dubbi sull'idoneità della Casa Passiva per l'estate mediterranea. Un progetto era un retrofit di una piccola casa a schiera originariamente costruita nel 1918 e situata nel nord di Barcellona. Il retrofit, pianificato e guidato da architetti di Calderon Folch Sarsanedas, ha comportato l'aggiunta di isolamento a pareti, tetto e solaio, e l'installazione di nuove finestre ad alte prestazioni e a bassa emissività, inclusa una finestra sul tetto con un'orientamento sud-ovest per aumentare i guadagni solari invernali. La domanda di riscaldamento è diminuita drasticamente da 171 kWh/m²a a soli 17,5 kWh/m²a; notevolmente, la casa non aveva aria condizionata eppure manteneva temperature confortevoli.

Risultati di comfort simili sono stati riportati dagli architetti Josep Bunyesc e Silvia Prieto alla conferenza PHI del 2015 basati sul loro monitoraggio di cinque residenze PH nel nord-est della Spagna—due a Lleida e tre nei Pirenei. Hanno concluso che per nuove costruzioni e retrofit, la Casa Passiva dovrebbe essere obbligatoria o almeno lo standard che i clienti richiedono per il loro comfort, beneficio economico e il benessere della Terra. Come architetti che hanno impiegato il metodo PH dal 2009 e hanno assistito ai suoi risultati impressionanti, hanno dichiarato che troverebbero moralmente impossibile tornare ad altri approcci progettuali.

Adattamento ai Climi Umidi Misti

Adam Cohen, un esperto progettista e costruttore di Passive House in Virginia, è stato all'avanguardia nell'adattare i principi della Passive House ai climi umidi misti. Ha raggiunto molti primati in materia di Passive House negli Stati Uniti, inclusi la progettazione e la costruzione di un grande edificio per assemblaggi con una cucina commerciale all'interno dell'involucro termico e, più recentemente, una clinica dentale.

Secondo Cohen, la considerazione più cruciale in questi climi è limitare il guadagno solare diretto, specialmente durante le stagioni di transizione quando il surriscaldamento può diventare un problema significativo. È essenziale un ventilatore di recupero energetico (ERV) per ridurre l'umidità che entra nell'edificio, così come è importante installare un circuito di pre-raffreddamento e pre-deumidificazione sull'ERV per abbassare il carico latente e sensibile in ingresso. Infine, gli occupanti dell'edificio necessitano di formazione sulla gestione dei guadagni di calore interni durante i mesi più caldi attivando sistemi di ombreggiamento non automatizzati e possibilmente limitando la cottura prolungata o i carichi elettrici, poiché gli edifici Passive House trattengono il calore e il raffreddamento notturno nei climi umidi spesso non è pratico.

Considerazioni sul Clima Mite

Nei climi più miti, dove i carichi di condizionamento degli spazi possono essere ridotti attraverso un involucro di Casa Passiva, emergono diverse sfide. Combinare i sistemi di ventilazione e distribuzione del condizionamento degli spazi può creare vantaggi in termini di risparmio di spazio. Tuttavia, poiché il condizionamento degli spazi richiede tipicamente flussi d'aria più elevati rispetto alla ventilazione, questa strategia presenta sfide intrinseche.

One Sky Homes, un'azienda di design/costruzione della California, ha sperimentato soluzioni innovative. Nella loro ristrutturazione della casa a Sunnyvale, hanno installato sia un ventilatore di recupero di calore (HRV) che una pompa di calore mini-split che insieme forniscono aria fresca e aria condizionata alle aree comuni. Invece di canalizzare uno dei due apparecchi, i corridoi funzionano come plenum di alimentazione per trasportare l'aria nelle camere da letto. Ventilatori di scarico a basso volume in funzionamento continuo con motori a commutazione elettronica (ECMs) aiutano a portare l'aria fresca e condizionata nelle camere da letto. Il monitoraggio della qualità dell'aria interna e del consumo energetico ha confermato l'efficacia di questa strategia.

Gestione dell'umidità nelle regioni piovose

Nelle aree piovose, come la regione del Pacific Northwest degli Stati Uniti, la gestione dell'acqua in volume diventa un problema critico per tutti gli edifici, comprese le Passive House. Un rivestimento per la pioggia ventilato, che fornisce un canale dove l'umidità in eccesso può drenare o evaporare, posizionato appena all'interno del rivestimento esterno, funge da dettaglio chiave in queste aree. I professionisti delle Passive House sono diventati esperti nel combinare questa caratteristica con l'isolamento esterno richiesto.

Un comune assemblaggio di pareti esterne in queste regioni include, dall'esterno all'interno, rivestimento esterno, uno spazio di ventilazione per la pioggia creato da listelli che tengono in posizione una barriera resistente alle intemperie sopra l'isolamento esterno, e infine la parete in montanti. Alcuni costruttori hanno utilizzato pannelli esterni impregnati di cera, poiché possono funzionare sia come barriera resistente alle intemperie che come barriera all'aria quando le loro giunture sono completamente sigillate.

Ventilazione meccanica specifica per il clima

Il sistema di ventilazione meccanica deve essere progettato tenendo conto del clima locale. Nei climi più freddi, l'efficienza di recupero del calore di un HRV dovrebbe essere almeno dell'80 percento, mentre nei climi temperati freschi, l'efficienza minima può scendere al 75 percento. Inoltre, l'uso di un ERV può essere necessario nei climi più freddi per mantenere livelli di umidità interna accettabili durante l'inverno, poiché l'aria fresca esterna ha tipicamente un'umidità molto bassa.

Nei climi molto miti, dove le finestre possono rimanere aperte quasi tutto l'anno, a volte sorgono domande sulla necessità della ventilazione meccanica. Uno studio recente in aree della Nuova Zelanda con climi miti ha esaminato questa questione in 15 case attraverso tre zone climatiche. Questi edifici sono stati testati per la tenuta all'aria e i livelli di contaminanti interni. I risultati hanno rivelato che anche le case molto permeabili non garantivano una buona qualità dell'aria interna, poiché i livelli di contaminanti dipendevano significativamente dalle condizioni del vento quotidiano. Questo studio conferma ciò che molti altri hanno osservato: perdite casuali in un involucro edilizio non forniscono alcuna garanzia di una qualità dell'aria interna sana.

Considerazioni sulla Qualità dell'Aria Interna

In tutti i climi, la qualità dell'aria interna deve essere affrontata attivamente. Anche con una ventilazione meccanica costante che porta aria fresca in una struttura Passive House, tutte le preoccupazioni relative alla qualità dell'aria interna potrebbero non essere risolte. Nelle case ermetiche, diventa sempre più importante utilizzare materiali da costruzione meno tossici, specialmente per i materiali con la maggiore superficie interna, come i pavimenti di un'abitazione.

Quando si utilizza legno ingegnerizzato, considera prodotti che siano a basso contenuto di formaldeide o privi di formaldeide sia per i pavimenti che per i mobili. Il California Air Resources Board (CARB) mantiene un elenco di prodotti in legno conformi; la ricerca ha dimostrato che scegliere questi prodotti può ridurre i livelli di formaldeide interna di oltre il 40 percento.

La ventilazione della cucina presenta sfide particolari nelle abitazioni Passive House. Sebbene l'approccio PH presupponga l'estrazione dell'aria dall'area cucina, non specifica necessariamente una cappa aspirante. Tuttavia, la ricerca indica che questo approccio può portare a una scarsa qualità dell'aria interna, a seconda del design del sistema meccanico e se il piano cottura è alimentato a gas, elettrico o a induzione.

Per un'estrazione ottimale degli inquinanti legati alla cottura—sia i prodotti della combustione che le particelle e i chimici generati durante qualsiasi processo di cottura—è consigliabile una cappa centrata sopra il fornello, che copra tutti i bruciatori e fornisca da 100 a 200 piedi cubi (2.83–5.66 m³) al minuto di ventilazione mirata. Le cappe a fondo piatto sono meno efficaci nel catturare i flussi di inquinanti rispetto a design più conici. Commissionare i sistemi di ventilazione dopo l'installazione e svolgere una manutenzione regolare sono fondamentali per garantire un corretto funzionamento, e gli occupanti spesso necessitano di formazione sul funzionamento del sistema.

Indipendentemente dal tipo di clima, ora esistono esempi in tutto il mondo che dimostrano l'implementazione riuscita dei principi della Passive House. L'adozione globale di questi principi continua a crescere, dimostrando che con una corretta adattamento e comprensione delle condizioni locali, il design della Passive House può offrire un comfort eccezionale, benefici per la salute e efficienza energetica in praticamente qualsiasi clima sulla Terra.