Edifici a prova di blackout: Case Passive ad alta costante di tempo

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Con la nevicata del 6 febbraio scorso, abbiamo avuto una prova tangibile di quanto siano fragili le nostre infrastrutture – in particolare, la nostra rete elettrica.

Mentre stiamo scrivendo questo articolo, a quattro giorni di distanza dalla nevicata, oltre 1.000 abitazioni in provincia di Reggio Emilia risultano ancora senza corrente elettrica, lasciando oltre 4.000 persone al freddo.

Questo articolo spiega come si può rimediare a questo problema.

Visto che a mancare è la corrente elettrica, la prima idea che viene in mente è “risolvo il problema installando il fotovoltaico con batterie di accumulo”, ossia rendo la mia abitazione più indipendente dalla rete. Questo ragionamento non è sbagliato, tuttavia, a prescindere da blackout imprevedibili, quando si progetta un impianto fotovoltaico con accumulo, si procede in modo diverso: si progetta l’accumulo per ottimizzare l’autoconsumo in condizioni normali (ossia, con rete Enel funzionante).

In casi di blackout, un accumulo elettrico normale è in grado di fare fronte ad un numero limitato di ore, pertanto non costituisce una soluzione esaustiva del problema.

Vogliamo cogliere questa occasione per spiegare in termini non troppo tecnici una caratteristica molto importante dei nostri edifici: la costante di tempo.

Vi siete mai posti (prima di questo blackout) la domanda:

Se spengo il riscaldamento, per quante ore rimane calda la mia casa?

Questo dipende da due fattori: da quanto calore è immagazzinato nelle strutture della vostra abitazione, e da quanto calore questa disperde.

Il calore utile è indicativamente quello immagazzinato nei primi 10 cm delle vostre strutture (pareti, solai ecc.), misurati dall’interno della casa (scrivo “indicativamente”, perché se ad esempio la casa è isolata dall’interno, conta solo ad esempio il cartongesso o l’intonaco all’interno dell’isolante).

Le dispersioni termiche sono rappresentate da tutte le perdite di calore della casa, attraverso pareti, solai, serramenti, spifferi eccetera.

Il rapporto tra calore immagazzinato nelle strutture e le dispersioni termiche è detto, appunto, “costante di tempo” dell’edificio.

Qual’è la migliore costante di tempo per un edificio? Dipende dalla destinazione d’uso.

Per un edificio riscaldato in modo continuo, come ad esempio una prima abitazione, è consigliabile avere una costante di tempo alta (ad esempio, casa in muratura capace di immagazzinare molto calore, ben isolata sul lato esterno).

Per una casa vacanze, usata solo nei fine settimana, è meglio avere dei valori bassi (ossia, avere delle strutture ben isolate, ma che immagazzinano poco calore sul lato interno, così che occorra poco tempo per scaldarle).

Affinché la massa dell’edificio possa fornire calore agli ambienti in caso di blackout/spegnimento del riscaldamento in inverno, occorre che questa sia in diretto contatto con l’ambiente stesso da scaldare: è il caso di strutture in muratura o cemento armato, con isolamento posto all’esterno (vale anche nel caso di ristrutturazioni di edifici in muratura, con sistema di isolamento a cappotto esterno).

Se la massa dell’edificio è separata dall’ambiente interno da uno strato di isolante (è il caso delle case in legno o in cemento armato con doppio cassero in polistirene), la massa non è in grado di cedere all’ambiente il calore immagazzinato, pertanto la costante di tempo rimane bassa.

In caso di blackout, tanto più grande la costante di tempo dell’edificio, tanto più a lungo rimarrà calda la casa.

Oltre alla massa delle strutture dell’edificio, un ruolo fondamentale è svolto dal contenere le dispersioni termiche, ossia dall’evitare che l’edificio perda calore verso l’esterno: questo vale sia per l’isolamento delle pareti, tetto, solai ecc., che per i serramenti, ed altrettanto per gli spifferi (a seconda della classe energetica, gli spifferi “pesano” dal 10 al 30% delle dispersioni totali).

Per ottenere un edificio che sia confortevole anche in caso di blackout, occorre quindi necessariamente che questo sia isolato termicamente, e che abbia una buona tenuta all’aria (assenza di spifferi). Lo stato dell’arte a livello mondiale in questo settore è rappresentato dalle Case Passive, delle quali diamo la definizione in questo nostro articolo.

Prendiamo per come esempio le Case Passive da noi progettate, attualmente in costruzione a Cavriago:

Se spengo il riscaldamento in gennaio, con temperatura esterna media (giorno+notte) pari a 0 °C, quanto tempo occorre prima che la casa passi da 20°C a 18°C? 

  • Casa tradizionale non isolata: 3,5 ore;
  • Casa passiva in legno: 10 ore;
  • Casa passiva in muratura: 20,5 ore.

Questa simulazione considera una ventilazione meccanica con recupero di calore (efficienza 85%, con aria in ingresso in ambiente a 16,3 °C), ma senza considerare in alcun modo gli apporti di calore interni (dati dalle persone ecc.), o gli apporti solari.

In una situazione reale, una Casa Passiva rimane calda ancora più a lungo grazie agli apporti gratuiti (sole+persone).

Questo dimostra che al di là degli ovvi vantaggi in termini di comfort e risparmio energetico, una Casa Passiva è anche garanzia di affidabilità in casi eccezionali di emergenza.

Questo standard riguarda sia le nuove costruzioni che le ristrutturazioni/riqualificazioni energetiche integrali, con i dovuti accorgimenti da valutarsi in base alle specifiche necessità del singolo progetto.

Altri benefici legati ad una costante di tempo alta riguardano:

– La stagione di riscaldamento viene notevolmente accorciata: per una Casa Passiva in muratura, in zona climatica E (Reggio Emilia), i giorni totali di riscaldamento sono indicativamente 140 anziché 183 (il riscaldamento si accende indicativamente al 10 novembre anziché al 15 ottobre);

– Le temperature interne sono molto più costanti, durante tutto l’arco dell’anno, pertanto diminuisce drasticamente il fabbisogno di raffrescamento in estate (premesso che i serramenti vanno ombreggiati in ogni caso).

8 responses to Edifici a prova di blackout: Case Passive ad alta costante di tempo

    • Enrico Bonilauri Post Author

      Hi Nick! Panels such as photovolaic cells (to produce electric power) or solar hot water panels do not work when they are covered in snow.

      In fact, the article refers only to the heat that is stored by the mass of the building structure (walls, slabs and so on): this “hidden” heat is always present in our homes: it is the level of insulation that determins how long it is going to take before it all goes away if the heating goes off for any reason.

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    • Mariana Pickering

      To add to Enrico’s comment, in the estimates of energy production when you install a system like that, there is a certain amount of loss assumed due to snow cover. That estimate, however, can vary greatly depending on what kind of installation, how steep the tilt is, etc. And, of course, you can always get up there and clean them off after a big snow if you want. There’s an interesting paper on the subject here: http://www.academia.edu/3193083/The_Effects_of_Snowfall_on_Solar_Photovoltaic_Performance

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