Come ridurre i consumi invernali in un edificio

Questo articolo è tratto da “Abitare una casa naturale”, il podcast di Pronema. Puoi leggere il testo oppure ascoltare l’episodio.

UN  PO’ DI NUMERI SUI CONSUMI ENERGETICI

Non a tutti è noto che il 40% dell’energia globalmente generata viene consumata dagli edifici abitativi. Ben più di quella necessaria all’industria e ai trasporti, comparti tradizionalmente percepiti come forti inquinatori.

In Europa i soli edifici sono responsabili per oltre il 30% della totalità delle emissioni di gas climalteranti, che contribuiscono all’aumento della temperatura terrestre. Se poi pensiamo che circa l’80% dei consumi di un’abitazione sono da attribuire al mantenimento del comfort climatico, viene da sé che intervenire per migliorare l’efficienza degli immobili può salvaguardare i risparmi di tante famiglie e la salute del pianeta.

Il principio che guida tutte le politiche energetiche europee risiede infatti nella consapevolezza delle notevoli opportunità derivante dal miglioramento dell’efficienza energetica e dall’innalzamento della quota di utilizzo delle energie rinnovabili.
 

I FATTORI SU CUI AGIRE PER ABBATTERE I CONSUMI ENERGETICI

Proviamo a pensare all’edificio come a un sistema che trasforma in calore l’energia primaria, generalmente rappresentata da combustibili di origine fossile. Gran parte dell’energia che produciamo per riscaldare gli ambienti viene però dissipata e dispersa tramite tutte le componenti dell’involucro termico, ossia la pelle che avvolge le zone riscaldate dell’edificio.

Per diminuire il fabbisogno energetico di una costruzione - e quindi le spese economiche da sostenere per riscaldarla - bisogna tenere conto di alcuni aspetti fondamentali: 

A) Innanzitutto bisogna limitare le dispersioni che avvengono per trasmissione termica tramite l’involucro. Un risultato che si ottiene migliorando le prestazioni delle pareti perimetrali, dei solai, dei serramenti e delle coperture e in genere di tutte le strutture edilizie che confinano con l’ambiente esterno o con i locali non mantenuti a temperatura controllata.

B) In secondo luogo è necessario, nella stagione invernale, agevolare l’ingresso delle radiazioni solari tramite tutti i componenti finestrati. In estate, al contrario, bisogna limitarne fortemente l’accesso, per evitare il surriscaldamento degli ambienti, installando tende da sole, frangisole o dispositivi di schermatura solare in genere. Si tratta infatti di sistemi che permettono l’ideale modulazione dei raggi solari in tutte le stagioni dell’anno.

C) Da ultimo è utile limitare le dispersioni termiche dovute alla ventilazione igienica dei locali, ossia ottimizzando l’apertura delle finestre o adottando sistemi di ventilazione meccanica controllata.
 

IL BILANCIO ENERGETICO

In sintesi, per risparmiare energia termica bisogna ridurre le dispersioni e massimizzare gli apporti solari.
Tramite un’approfondita analisi di tutte le componenti dell’edificio è possibile calcolare la quantità di dispersioni termiche e di apporti solari ricevuti. Dal bilancio energetico che ne deriva è quindi possibile quantificare l’energia termica utile a mantenere un adeguato livello di comfort negli ambienti.

Conoscendo a fondo i termini del bilancio energetico, e analizzandoli mediante specifici software, è possibile identificare una strategia di intervento energetico capace di agire sugli elementi maggiormente responsabili degli elevati consumi. In linea generale si può dire che: applicare in maniera corretta materiali isolanti a bassa conducibilità termica; installare infissi a elevata resistenza termica; schermare gli edifici proteggendoli dall’irraggiamento solare; installare impianti di ventilazione meccanica in grado di recuperare il calore e, sfruttare le fonti di energia rinnovabile, sono strategie molto efficaci e redditizie, oltre a essere oggetto di forti agevolazioni fiscali concesse dallo Stato.
 

PROGETTARE DA ZERO IL RISPARMIO ENERGETICO

Naturalmente il discorso è diverso nel caso in cui si intenda realizzare un nuovo edificio, oppure se parliamo di riqualificare uno stabile esistente. Un edificio, con un fabbisogno di energia termica inferiore a 30 kWh/mq annuo, necessario a garantire una condizione costante di 20 °C durante il periodo di riscaldamento, può definirsi a basso consumo.

Il progetto di un edificio a energia ridotta dev’essere modellato sulle caratteristiche micro-climatiche del sito su cui si interviene. I principi di progettazione bioclimatica suggeriscono alcuni criteri da rispettare: innanzitutto la costruzione dev’essere correttamente orientata rispetto al lotto di edificazione, così da sfruttare al meglio il soleggiamento in direzione est-ovest, le eventuali differenze altimetriche e la direzione dei venti.

L’edificio deve inoltre essere concepito secondo un ideale rapporto di forma e una razionale distribuzione delle funzioni interne, posizionando con attenzione le superfici vetrate.

Nei territori con clima freddo è preferibile infatti la realizzazione di costruzioni compatte, per ridurre le superfici disperdenti, mentre nelle zone a clima caldo bisogna adottare geometrie più ampie, che agevolino la ventilazione e il raffrescamento dei locali.

Tenendo a mente questi semplici principi è possibile ottenere, già dalla fase di progettazione preliminare, una sensibile riduzione del fabbisogno energetico, senza incidere sui costi di costruzione.

Il metodo progettuale di un edificio passivo, secondo lo standard del Passivhaus Institut di Darmstadt diretto da Wolfgang Feist, insegue e talvolta esaspera i concetti di bioclimatica, per realizzare una costruzione che vanta eccellenti prestazioni termiche dell’involucro.
Senza l’impiego dei tradizionali impianti di climatizzazione, ma spesso con l’utilizzo di impianti di ventilazione meccanica controllata, di pompe di calore abbinate a sonde geotermiche e di sistemi di captazione solare, la casa passiva garantisce un ottimo comfort termo-igrometrico con un fabbisogno termico invernale al di sotto dei 15 kWh/mq per anno, ossia ben venti volte inferiore rispetto alla media delle abitazioni europee.

Per realizzare un edificio a basso consumo, ma anche nel caso si tratti di intervenire su una costruzione esistente, è fondamentale il ruolo giocato dalle stratigrafie dei suoi componenti architettonici. Ogni elemento dev’essere progettato nel dettaglio, sia per evitare perdite di calore, sia per garantire il mantenimento delle sue prestazioni nel corso del tempo.

Un’errata stratigrafia muraria con materiali inadeguati o mal posizionati, come purtroppo mi è capitato di osservare in più occasioni nelle quali ero chiamato a fornire la mia consulenza, può generare più effetti sgradevoli e nocivi, di quanti ne intendesse risolvere.

L’involucro deve diventare il mediatore dei flussi di calore generati.

Sulla base di questo principio, ogni edificio esistente o di nuova costruzione, per raggiungere un’elevata efficienza energetica, necessita di garantire sia una buona tenuta all’aria e al vento - per diminuire le dispersioni causate dalle infiltrazioni - sia un efficace coibentazione, mediante l’applicazione di materiali a bassa conducibilità termica e tramite l’inserimento di serramenti con ridotti valori di trasmittanza.

La trasmittanza termica viene per convenzione rappresentata dal simbolo U ed espressa in W/mqK. Serve a definire la quantità di energia termica che fluisce attraverso i componenti edilizi, dall’interno dei locali verso l’esterno: un buon isolamento delle pareti esterne, del tetto, dei solai, dei punti di contatto con il terreno e delle finestre, si esprime con un basso valore di trasmittanza, ovvero con una buona capacità della struttura nel trattenere il calore.

Per ridurre notevolmente la trasmittanza termica delle strutture, nella definizione delle stratigrafie, vengono utilizzati, nella definizione delle stratigrafie, i materiali isolanti.

Una corretta stratigrafia, dall’interno verso l’esterno, dovrebbe infatti prevedere una diminuzione della conducibilità termica dei materiali, ossia della loro attitudine a trasmettere il calore.

Come spesso mi capita di suggerire, è opportuno osservare che nella definizione di una stratigrafia muraria o di copertura, risulta conveniente investire sullo spessore dei materiali isolanti, in quanto incidono poco sul costo complessivo dell’intervento.

I costi fissi legati ai ponteggi, all’approntamento di cantiere, alla posa dei pannelli isolanti e alle opere di finitura, rimangono invariati, pertanto il risparmio energetico che deriva dall’applicazione di materiali isolanti con un corretto spessore, si ripaga in pochi anni di utilizzo.

I materiali isolanti sono convenzionalmente caratterizzati da un coefficiente di conducibilità termica inferiore a 0,10 W/mK, che indica una scarsa propensione del materiale al trasferimento del calore.