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La mia Casa Elettrica 2.1 – come la costruirei?

    Abitiamo felicemente nella nostra casa elettrica costruita nel 2013. La consapevolezza acquisita col tempo e l’evoluzione di tecnologia e standard mi porterebbero a fare scelte differenti in caso di una nuova costruzione: casa passiva Passivhaus Premium o CasaClima Gold, nZEB, aggregato compatto, fotovoltaico con batteria di accumulo e wallbox di ricarica per auto elettrica.

    Manifesto per la mia nuova abitazione

    Sicuramente i miei obiettivi, per quanto siano passati gli anni, non sono cambiati:

    • ridurre l’impronta ecologia della mia famiglia
    • minimizzare i costi di esercizio
    • massimizzare il comfort
    • controllare i costi di costruzione
    • misurare ed ottimizzare ovunque mediante automazione e domotica (ma non dovrei nemmeno dirvelo)

    Questi sono alcuni degli spunti che mi affascinano e pervadono, soprattutto per il connubio di ecologia ed evoluzione di tecnologie e standard di costruzione:

    Involucro

    • casa passiva Passivhaus Premium (o CasaClima Gold)
    • serramenti quadruplo vetro

    Benessere

    • aggregato compatto a tutt’aria
    • scambiatore termico interrato (preriscaldamento geotermico)

    Energia

    • Fotovoltaico
    • Batteria di accumulo
    • Wallbox auto elettrica V2H
    • turbina eolica domestica

    Ottimizzazione

    • domotica
    • cisterna recupero acqua piovana
    • recuperatore di calore per acque reflue
    • cappa cucina con recuperatore di calore

    In generale molte delle soluzioni e dei prodotti possono essere trovati su Component Database – Passive House Portal.

    Casa passiva: Passivhaus Premium o CasaClima Gold?

    Quello che segue è un semplice schema riassuntivo degli obiettivi energetici che si possono raggiungere con una casa passiva costruita secondo lo standard Passivhaus:

    Passivhaus Premium
    Passivhaus Premium
    Offerta Passivhaus

    Involucro per casa passiva

    Le pareti di una casa passiva deve soddisfare prima di tutto queste tre caratteristiche di base:

    • isolamento termico con una trasmittanza termica U < 0,15 W / (m²K)
    • tenuta aria per superare il Blower door test con un valore inferiore a 0,6
    • ponti termici da eliminare o comunque minimizzare

    Nel caso italiano occorre anche aggiungere quest’ulteriore criterio per mantenere i medesimi livelli di comfort e consumi per raffrescamento:

    • inerzia termica elevata

    Mi sono focalizzato sulle principali tecnologie costruttive che potrebbero essere applicate nella costruzione di un una nuova casa passiva:

    • calcestruzzo cellulare
    • laterizio con isolante
    • cassero ICF isolante

    Ho escluso volutamente il laterizio con cappotto isolante per i motivi seguenti:

    • richiede un lavoro più lungo ed accurato nella costruzione
    • più adatto alla ristrutturazione energetica di una vecchia abitazione esistente

    Ci sarebbero anche da prendere in considerazione le case prefabbricate in legno.

    I principali parametri con i quali confrontare le diverse soluzioni costruttive sono i seguenti:

    • spessore: determina l’ingombro finale delle pareti
    • trasmittanza termica: rappresenta la capacità di isolare
    • massa volumica: determina la velocità del flusso termico

    Oltre all’ovvio isolamento termico, l’inerzia termica assicurata dalla massa volumica è altrettanto importante:

    • in inverno per accumulare calore che viene trattenuto dall’isolamento elevato assicurando temperature interne costanti
    • in estate per scaricare l’energia in eccesso

    Ho inserito le soluzioni identificate in questa tabella riepilogativa:

    Spessore
    (cm)
    Trasmittanza termica U
    (W/m2K)
    Massa volumica
    (kg/m³)
    YTONG CLIMAGOLD480,15300
    Gasbeton Active500,14300
    Porotherm PLANA+420,18660
    Normablok Più HP400,15580
    Thermoplan MZ70490,14550
    Unipor W07 CORISO490,14650
    T2D Tris510,14740
    Izodom 2000 Super King Blok450,10
    Pontarolo Climablock500,13
    ICF Rexwall610,10
    Bioisotherm Argisol450,13
    Plastbau500,11

    Calcestruzzo cellulare

    Tra le soluzioni commerciali migliori ho selezionato:

    Perché costruire con GASBETON - Una scelta intelligente, conveniente e rispettosa dell ambiente

    Laterizio con isolante

    Tra le soluzioni commerciali migliori ho selezionato:

    Linea Normablok Più HP

    Cassero ICF isolante

    I sistemi ad armatura diffusa (SAAD) o Insulated concrete form (ICF) permettono di realizzare edifici con una struttura a setti portanti in cemento armato isolati utilizzando casseri a rimanere in polistirene espanso sinterizzato o EPS, coniugando così la resistenza meccanica del calcestruzzo gettato in opera con l’elevata capacità di isolamento termico dell’EPS.

    Ho selezionato i seguenti:

    IL SISTEMA COSTRUTTIVO DI POLIESPANSO - LA TECNOLOGIA PLASTBAU
    Il cassero Climablock del Sistema Costruttivo Pontarolo
    Izodom 2000 POLSKA- wizualizacja budowy

    Aggregato compatto tutt’aria

    Una casa passiva prevede un fabbisogno termico annuo per riscaldamento inferiore ai 15 kWh/m2a che, per la superficie della mia abitazione attuale, farebbero una potenza termica di picco alla temperatura di progetto per il generatore di calore di circa 1,34 kW.

    La soluzione è un aggregato compatto, ovvero un sistema unico delle dimensioni di un elettrodomestico per soddisfare tutti i bisogni di base della nostra abitazione:

    • ventilazione: estrazione dell’aria con inquinanti/umidità ed immissione di aria pulita
    • riscaldamento: immissione di aria calda negli ambienti
    • raffrescamento: immissione di aria fresca negli ambienti
    • acqua calda sanitaria: disponibilità di acqua calda sanitaria in tutta la casa

    A cui aggiungere funzionalità sempre meno accessorie:

    • filtrazione dell’aria
    • umidificazione e deumidificazione
    L'aggregato compatto... unico componente impiantistico negli edifici nZEB

    Come funziona un aggregato compatto

    Un aggregato compatto è l’evoluzione della ventilazione meccanica controllata con recupero di calore passivo in cui la climatizzazione viene realizzata trattando direttamente l’aria ambiente, con una quota d’aria di rinnovo, in modo attivo mediante una pompa di calore integrata.

    Aggregato compatto, quando puoi pensarlo per casa tua

    Aggregato compatto migliore

    Utilizzando l’elenco delle pompe di calore certificate Passivhaus e grazie alla frequentazione di forum con persone ben più esperte del sottoscritto ho stilato il seguente elenco:

    Aggregato compatto Nilan Compact PAggregato compatto Brofer Compact 0.6Pichler PKOM4 & PSOL+
    CARATTERISTICANilan
    Compact P
    Brofer
    Compact 0.6
    Pichler
    PKOM4
    Ventilazione
    Riscaldamento
    Raffrescamento
    Acqua Calda Sanitaria
    Umidificazione
    Deumidificazione
    FiltrazioneG4 o F7F7ISO ePM10
    Accumulo ACS (l)180200212
    Recupero calore passivo
    Recupero calore attivo
    Inverter / On-OffOn-OffInverter
    CompressoreAlternativo On/OffTwin Rotary
    RefrigeranteR134AR32
    Contributo carichi ambiente (kW)
    @ T esterna -5 °C
    0,514,450,8
    Portata aria rinnovo (m3/h)< 300100-20085-250
    Smart

    Per ora solo in nota aggiungo:

    Per le considerazioni successive per le potenze ringrazio PID_Block.

    Aggregato compatto Nilan Compact P

    2020 04 09 Webinar Exrg

    Per l’aggregato compatto Nilan Compact P fornisce tre curve di prestazione con portata d’aria di 98, 179 e 220 m3/ora con i dati seguenti:

    • potenza fornita totale
    • potenza recuperata dal recuperatore statico

    in funzione della temperatura esterna con temperatura ambiente di 21 °C.

    Possiamo estrapolare i dati puntuali da tali grafici.

    Per disporre dei medesimi dati con temperatura ambiente di 20 °C effettuiamo una proiezione.

    Per ottenere il contributo ai carichi ambiente dobbiamo sottrarre la quota di potenza per ventilazione, ovvero per portare l’aria dalla temperatura esterna alla temperatura ambiente (aria neutra).

    Effettuiamo il calcolo per una temperatura esterna di 7 °C e -5 °C.

    Prestazioni con temperatura esterna 7 °C

    T ambiente98 m3/ora179 M3/ORA220 M3/ORA
    Potenza fornita totale (kW)21 °C1,101,581,80
    Potenza fornita totale (kW)20 °C1,181,701,94
    Quota ventilazione (kW)0,440,800,98
    Contributo carichi ambiente (kW)0,740,900,96

    Prestazioni con temperatura esterna -5 °C

    T ambiente98 m3/ora179 m3/ora220 m3/ora
    Potenza fornita totale (kW)21 °C1,201,902,28
    Potenza fornita totale (kW)20 °C1,251,972,39
    Quota ventilazione (kW)0,841,531,88
    Contributo carichi ambiente (kW)0,410,440,51

    Aggregato compatto Brofer Compact 0.6

    La Brofer Compact 0.6 è il modello di aggregato compatto che ha preso il posto della Brofer HPU600.

    I dati successivi sono riferiti al vecchio modello Brofer HPU600.

    Prestazioni con temperatura esterna 7 °C e -5 °C

    I dati seguenti sono con:

    • portata aria rinnovo: 100 m3/ora
    • portata aria ricircolo: 500 m3/ora
    T esterna 7 °CT esterna -5 °C
    Potenza fornita totale (kW)5,525,30
    Quota ventilazione (kW)0,440,85
    Contributo carichi ambiente (kW)5,084,45

    Aggregato compatto con batteria accumulo fotovoltaico Pichler PKOM4 & PSOL+

    L’aggregato compatto Pichler PKOM4 è un sistema completo di ventilazione, riscaldamento, raffrescamento ed acqua calda sanitaria. E’ stato integrato con un sistema intelligente di gestione dell’energia con batteria Pichler PSOL+ creando la soluzione Pichler PKOM4 & PSOL+ efficiente ed economica con la quale i costi di esercizio sono ridotti al minimo, rendendo così possibile realizzare facilmente un edificio a energia zero o addirittura una casa attiva.

    Aggregato compatto con batteria accumulo fotovoltaico Pichler PKOM4 & PSOL+
    Aggregato compatto con batteria accumulo fotovoltaico Pichler PKOM4 & PSOL+

    Per l’aggregato compatto Pichler PKOM4 viene fornisce una curve di prestazione con portata d’aria di 160 m3/ora con i dati seguenti:

    • potenza fornita totale
    • potenza recuperata dal recuperatore statico
    Prestazioni aggregato compatto Pichler PKOM4
    Prestazioni aggregato compatto Pichler PKOM4

    in funzione della temperatura esterna.

    Conclusioni sull’aggregato compatto

    Dai dati precedenti, nel caso del mio fabbisogno termico ipotetico, la scelta dell’aggregato compatto sarebbe per la Brofer Compact 0.6.

    Pretrattamento geotermico

    Con uno scambiatore di calore aria-terra, una parte o tutta l’aria necessaria per il funzionamento dell’aggregato compatto viene condotta attraverso un singolo tubo (sistema monotubo) o un sistema di tubi posati nel terreno.

    Durante l’estate, la superficie terrestre viene riscaldata dall’irradiamento solare, dalle precipitazioni e da altre condizioni climatiche. In inverno, invece, le condizioni climatiche la raffreddano.

    Gli strati superiori del suolo subiscono l’effetto della temperatura esterna in modo nettamente maggiore rispetto agli strati inferiori, quindi la differenza di temperatura tra estate e inverno si riduce man mano che aumenta la profondità. In base alla capacità di accumulo del terreno è possibile notare uno sfasamento tra le singole curve.

    È proprio a causa di queste differenze tra la temperatura del terreno e la temperatura esterna nel corso dell’anno che l’aria condotta attraverso i tubi è utilizzabile per il riscaldamento in inverno e per il raffrescamento in estate.

    Questi sono i sistemi basati sullo scambio terreno aria che ho trovato:

    Prestazioni in tempo reale PRO-VENT GEO.

    REHAU AWADUKT Thermo - La miglior qualità dell'aria

    Molti modelli di aggregato compatto prevede una soluzione tradizionale mediante tubi interrati con glicole:

    Energia

    Fotovoltaico

    Yearly PV energy production [kWh]: 1.304 a Vigevano con 1 kWp

    Quindi se faccio Passivhaus Premium con 1 kWp di fotovoltaico copro 10,9 m2 di impronta sostenibile edificata. Se fossero 114 m2 mi servirebbero 10,5 kWp.

    Batteria di accumulo

    A cui aggiungere 2 batteria di accumulo Tesla Powerwall.

    Tesla Powerwall 2: La batteria d'accumulo con Backup - Montaggio e Test

    Leggete anche più avanti della soluzione Pichler PKOM4 & PSOL+ costituita da un aggregato compatto integrato con una batteria di accumulo per fotovoltaico.

    Wallbox ricarica autoelettrica

    La tecnologia delle auto elettriche è in rapido divenire per cui:

    • mi doterò di wallbox di ricarica
    • valuterò l’adozione di un modello con funzionalità V2H, ovvero in grado di svolgere anche la funzione di batteria di accumulo della produzione del fotovoltaico, da capire se in modo esclusivo o comunque con una batteria complementare.

    Per quanto non ancora standardizzato in Italia esiste già la Wallbox Quasar.

    Leggi anche il mio articolo Auto elettrica e fotovoltaico: la ricarica domestica conveniente.

    Turbina eolica domestica

    Nel caso ci trasferiremo in una zona con ventosità media sufficiente per renderla economicamente sensata, valuterò anche l’installazione di una turbina eolica domestica:

    TESUP MAGNUM 5 Wind Turbine - Profitability Graph (based on Germany)
    Wind Turbines for Home: Is it Worth It?

    Per approfondire si può leggere anche:

    Tetto verde

    Il verde pensile estensivo viene comunemente identificato come tetto verde. Esso rappresenta un sistema tecnico per coperture verdi caratterizzato da spessori ridotti (da 13 cm), pesi contenuti (da 95 kg/mq. a massima saturazione) e manutenzione ridotta. Ovviamente è in concorrenza ai pannelli fotovoltaici.

    Recuperatore di calore per acque reflue

    Qualche esempio:

    ECOSHOWER Il recuperatore di calore per scarichi idrosanitari
    Funzionamento del Recuperatore di calore BEE

    Cisterna recupero acqua piovana

    Stazioni di irrigazione Rototec Habita.

    Dimensionamento volume di accumulo per acqua piovana.

    Impianti di prima pioggia | Rototec S.p.A.
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    4 commenti su “La mia Casa Elettrica 2.1 – come la costruirei?”

    1. CIao, grazie per il bel post ed il blog in genere.
      Premetto che sto iniziando ora ad informarmi su questi argomenti dato che ho iniziato a progettare con l’aiuto di un architetto una casa unifamiliare.
      Ho incontrato in questi giorni un tecnico che mi ha presentato la soluzione Nilan qui citata (Compact P) che nel mi caso dovrebbe essere abbinata ad un pretemperamento geotermico passivo e ad uno splitter canalizzato per integrare il riscaldamento/raffrescamento per aumentare la potenza (non abbiamo ancora fatto calcoli precisi e non ricordo ora il presunto totale)
      Dalla tabella riportata il Compact P ha un contributo “solo” di 0,51, ma da scheda tecnica si parla di potenza di 3,9 kW. Come mai questa differenza? Cosa mi sfugge?
      Grazie!
      Andrea

    2. Salve, in questi giorni ho iniziato la costruzione della mia casa di circa 140 mq calpestabili (compreso garage ed una stanza superiore a doppia altezza con tetto spiovente) in Climablock e Kaldo.
      Innanzitutto conoscete questo prodotto? Nella mia situazione di casa “quasi passiva” mi è stata suggerita per l’impiantistica una soluzione da voi espressa in quest’articolo, ELFOPack. Cosa ne ne pensate di questo sistema applicato alla mia situazione, con temperature calde ed umidità estrema (provincia di Lecce, quasi sempre umidità 90, 100% e temperature estive con picchi superiori ai 40°)?
      Avete suggerimenti di stampo diverso? Mi è stato categoricamente sconsigliato ad esempio il riscaldamento/rinfrescamento a pavimento, in quanto l’esatto opposto di quanto teoricamente mi necessiti (riscaldamento e/o rinfrescamento in tempi rapidi)

      1. Ciao Alessandro,

        lo conosco su carta. Anche nella tua situazione consiglio le macchine che ho indicato in questo articolo. Tieni conto che io abito in pianura padana dove l’umidità e’ una costante.
        Il pavimento e’ un elemento radiante molto lento nei tempi di risposta.

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