L´isolotto di Prusik situato nel pacifico settentrionale é la location immaginaria che abbiamo scelto per il nostro progetto di casa passiva. E´poco piú di uno scoglio decisamente inospitale e adatto solo a misantropi. Il punto piú alto sta a circa 60 metri sul livello del mare, la superficie non arriva a un quarto di chilometro quadrato, ha pochissima vegetazione, non ha acqua potabile e si trova a piú di mille miglia dalla terraferma. Le precipitazioni annue su Prusik sono sufficienti ad immaginare una gestione dell’acqua piovana e il clima ha un’escursione che va dai -30° nei mesi invernali ai +30° nei mesi estivi. L’ambiente marino, di per sé impegnativo, é reso ancora piú ostico dall’ origine vulcanica dell’isolotto che comporta pure una consistente attivitá sismica.

A chi interessa avere acqua calda in abbondanza quando fuori ci sono 30 gradi ? Ci piacerebbe di piú averla quando la temperatura scende sottozero ma in quei momenti é probabile che la radiazione solare sia in sciopero. Purtroppo le energie rinnovabili sono spesso anticicliche rispetto alla domanda. L’offerta é massima quando la domanda é minima e viceversa.

La soluzione piú comune si chiama accumulo. L’acqua calda si mette in grossi thermos, l’energia elettrica si puó stoccare in batterie e abbiamo visto che i PCM consentono pure di metter da parte il calore. Funziona abbastanza bene ma si tratta pur sempre di soluzioni di ripiego, non molto efficienti e che costano molto in termini di investimento manutenzione e spazio. Detta con franchezza: una palla al piede.

Quando si trova una sinergia tra domanda e offerta nel campo delle rinnovabili bisogna assolutamente sfruttarla. Abbiamo visto che nel caso del sottosuolo non si posson fare miracoli ma questa sinergia esiste e si puó sfruttare bene. Parlando di fotovoltaico quando é massima l’offerta di radiazione solare sono  pure molto alte sia la richiesta di elettricitá per far funzionare i condizionatori che la richiesta d’ombra. I pannelli richiedono grandi superfici e quindi tutte le volte che si tratta di ombreggiare una grande superficie abbiamo l’opportunitá di sfruttare una sinergia.

Pensiline pergole gazebo e tettoie solari sono un ottima combinazione e si possono integrare nelle costruzioni molto meglio delle file di pannelli montate sul tetto. Una novitá di questi giorni é l’integrazione delle cellule fotovoltaiche nei tessuti.

In una casa passiva il valore U delle pareti é inferiore a 0,15 W/m²K, quello delle finestre attualmente in commercio é mediamente da 5 a 20 volte piú alto. Quello delle finestre piú vecchie, montate in gran parte degli edifici costruiti fino agli anni ottanta é 40 volte piú alto.
In soldoni ció significa che, nella peggiore delle ipotesi, un metro quadrato di finestra puó trasmettere calore quanto quaranta metri quadri di parete e quindi nei risanamenti se c´é un posto dove conviene cominciare solitamente sono proprio le finestre. Di seguito 10 semplici regole per scegliere quelle giuste:

1. Farne a sufficienza.

   I regolamenti edilizi stabiliscono la superficie finestrata necessaria per garantire l’illuminazione e la ventilazione naturale degli ambienti e quindi l’abitabilitá. Il valore é solitamente espresso in funzione della superficie della stanza e puó variare leggermente da comune a comune. In mancanza di altri riferimenti in Italia vale il DM 5.7.75 che impone per le nuove costruzioni una superficie finestrata pari ad 1/8 del pavimento della stanza.

2. Distribuirle con criterio.

   La distribuzione ideale delle finestre dipende da quella degli ambienti che a sua volta dipende dalla latitudine a cui ci troviamo. Per un verso la finestra é il punto debole dell’isolamento dell’edificio, per l’altro é anche la strada che puó prendere il sole per scaldarci casa. Nei paesi nordici il trade-off tra le opposte esigenze pende chiaramente a favore dei rientri termici e quindi il soggiorno si orienta a sud e non di rado gli si costruisce davanti una vera e propria serra per massimizzare il contributo del sole al riscaldamento della casa. A Palermo la stessa soluzione é molto meno indicata, alle Bahamas é puro masochismo.

3. Scegliere il materiale piú adatto.

   I materiali piú usati per fare gli infissi sono: legno, plastica-acciaio, legno-alluminio e alluminio.
   Per finestre piccole, piú o meno fino ai 3 metri quadri, é difficile dare delle indicazioni di convenienza perché ci sono buoni prodotti in tutti i materiali e le condizioni del mercato locale possono rendere di volta in volta una soluzione piú conveniente dell’altra. Al crescere delle dimensioni della finestra di solito l’alluminio diventa molto piú conveniente degli altri materiali.

4. Scegliere un profilo con una bassa trasmittanza termica (Uf)

   Il telaio e l’anta costituiscono circa il 20% della superficie della finestra ma la loro trasmittanza é la peggiore di tutto l’involucro edilizio. Nel caso di infissi in legno é importante verificare che la sezione del profilo sia sufficientemente grande e che il materiale sia di prima qualitá perché qualsiasi deformazione dovesse presentarsi in futuro avrebbe effetti devastanti sulla tenuta. Nel caso dei telai in plastica rinforzata e metallo invece sono preferibili i profili ” a taglio termico” composti da un profilo esterno e da uno interno collegati puntualmente da connettori in matriale plastico. La presenza di diverse camere d’aria comporta la formazione di condensa e quindi si deve verificare che l’acqua possa defluire senza ristagni che potrebbero dar via a fenomeni di corrosione. Un occhio di riguardo va dato anche al sistema delle guarnizioni che sono la parte che dovrá essere sostituita prima di tutte le altre. Una finestra legata ad un tipo di guarnizione molto particolare tra vent’anni potrebbe trasformarsi in un problema.

5. Scegliere una vetratura con una bassa trasmittanza termica (Ug)

   In una finestra la superficie dei vetri é di gran lunga maggiore rispetto a quella del telaio e quindi in teoria basta migliorare la qualitá dei vetri per ottenere risultati sensibili. In pratica questa soluzione non é consigliabile poiché i doppi e tripli vetri che hanno valori di Ug migliori (ce ne sono che arrivano a 0,5 W/m²K) sono molto pesanti e sarebbe criminale montarli su telai non adeguati.

6. Scegliere una finestra che generi pochi ponti termici sui bordi.

   Abbiamo visto che per descrivere le prestazioni termiche di una finestra si usano i valori di Uf e Ug che definiscono la trasmittanza del telaio e del vetro. C´é ancora un’altro coefficiente importante da tener d’occhio, soprattutto quando i valori di Ug e Uf si avvicinano all’eccellenza. Si chiama ?g (si legge psi di g) si misura in W/mK e descrive quanti Watt se ne vanno passando dal bordo della finestra. Il profilo che tiene assieme le lastre di un doppio vetro e le linea di contatto tra anta e battente sono punti deboli che possono essere risolti piú o meno bene dai produttori di finestre e il valore di ?g misura la qualitá di questo dettaglio.

7. Scegliere un vetro che abbia una opportuna trasparenza alla radiazione solare (g)

   “g” dice quanta parte della radiazione solare passa attraverso al vetro senza essere riflessa. Se vale 1 vuol dire che passa tutta, se vale 0 vuol dire che non ne passa per niente. Se volete sfruttare l’irraggiamento solare per scaldar casa vi serve un vetro che abbia un valore di g il piú alto possibile se invece abitate all’equatore vi serve di piú che questo valore sia basso.

8. Scegliere una finestra che garantisca una buona tenuta all’aria e al rumore

   Fino a qua si é parlato di conduzione ed irraggiamento ma in una casa passiva, ventilata artificialmente, la tenuta ermetica dell’involucro edilizio é una condizione irrinunciabile che viene verificata da un apposito collaudo. Come si fa? si chiudono tutte le aperture e con un ventilatore si cerca di produrre il “vuoto” all’interno dell’abitazione. Il valore della depressione che si riesce a mantenere é un indice della tenuta della costruzione e ovviamente porte e finestre sono i primi punti deboli che si controllano quando il collaudo ha esito negativo.
   Una finestra adatta ad una casa passiva di solito ha due o tre guarnizioni tra anta e battente e cio´comporta anche un adeguato sistema di gestione della condensa che si produce. In generale si puó dire che le finestre che hanno un miglior comportamento acustico (valori di Rw alti) solitamente hanno anche buone prestazioni dal punto di vista della tenuta all’aria.

9. Scegliere la ferramenta e il sistema di ombreggiamento in modo opportuno

   Nel nordeuropa le finestre si cerca di tenerle chiuse il piú possibile e di ombreggiarle ancora meno. Alle nostre latitudini invece schermare la radiazione solare estiva é fondamentale. Un sistema domotico in grado di aprire le finestre e i parasole secondo un ciclo preordinato puó incidere sensibilmente sul microclima di un abitazione.

10. Non vanificare i pregi di una buona finestra con un cattivo montaggio

    Tutti i valori di cui abbiamo parlato vengono misurati sperimentalmente e vengono forniti a richiesta dai produttori di finestre. Solitamente i test vengono eseguiti secondo procedure standardizzate da enti di controllo come l’ EMPA svizzero o il TUV tedesco. E´ sempre importante farsi dare anche i disegni dei modelli testati e controllare che il prodotto che si acquista corrisponda ai disegni dei modelli testati. Non si deve esitare nello sporgere reclamo per ogni incongruenza.
    Infine bisogna verificare che le condizioni di montaggio imposte dal vostro progetto non vanifichino le prestazioni della finestra ipertecnologica che state acquistando. Un conto é come il prodotto esce dalla fabbrica, un altra faccenda é quel che succede in cantiere. In generale bisogna evitare che troppe mani lavorino agli infissi ed é preferibile che le finestre arrivino giá finite limitando al minimo i lavori da imbianchino sul posto.
    Anche il punto di contatto tra telaio e parete é molto importante e deve essere descritto in modo chiaro nei capitolati di tutti gli artigiani interessati definendo chi deve fare cosa e regolando di conseguenza tutte le relative responsabilitá in caso di malfunzionamenti.
    Del Blower-Door test abbiamo giá parlato. Con una serie di fotografie agli infrarossi poi si possono scoprire tutte le eventuali imperfezioni di montaggio molto facilmente.

Nei post precedenti abbiamo parlato di come gli edifici disperdano calore, principalmente per conduzione attraverso pareti esterne, finestre e  tetti e poi a causa del ricambio d’aria. Quindi ora sappiamo cosa fare per evitare che l’aria della nostra casa passiva si raffreddi prima del tempo: isoliamo bene e ventiliamo in modo intelligente.  Siamo a cavallo?  Non ancora.

In fin dei conti le costruzioni servono a far star comode delle persone non a scaldar dell’ aria e quindi la prossima questione da risolvere é:  come percepiscono e scambiano il calore gli esseri umani ?
Si  potrebbe pensare che  sia una questione oziosa e che sia facile stabilire quali siano le condizioni di comfort ma si prenderebbe una cantonata. Non solo non é facile definire il comfort ma é pure facile sbagliarsi ed infatti per almeno 50 anni si é semplificato un po´troppo.

Il comfort  dipende  dalla temperatura dell’aria ma non finisce qui. Al di sopra o al di sotto di certe soglie lo scambio di calore per irraggiamento verso superfici molto  piú fredde o piú calde che si trovano nell’ambiente riscaldato viene percepito piú intensamente e genera insoddisfazione anche se la temperatura dell’aria sembra essere adeguata.

Molti di quelli che han sempre i piedi gelati lo sapevano anche prima ma l’evidenza statistica della consistenza di questo fenomeno é relativamente recente e sta alla base di alcune innovative disposizioni contenute negli standard piú attuali sulle prestazioni termoigrometriche degli edifici. In buona sostanza se muri e pavimenti restano piú freddi scaldar l’aria di casa  non basta piú. Anzi é proprio sbagliato. Oramai e´dimostrato che un grado di aumento nelle temperature superficiali viene percepito come un aumento  di due gradi della temperatura dell’aria. Ne segue direttamente che, se si ha il tempo e il modo di farlo, riscaldare  direttamente la costruzione é  piú efficiente.

Nonostante il riscaldamento radiante a bassa temperatura sia di gran moda val la pena di precisare che alla lunga, se le pareti sono ben isolate, si riscaldano anche usando i comuni termosifoni. Quel che si deve evitare é piuttosto la cattiva abitudine di usare molto il termostato ambiente per regolare l’impianto, ad esempio per spegnerlo di notte e riaccenderlo a tutta birra durante il giorno. Si consuma meno e si ottengono migliori condizioni di comfort  lasciandolo costantemente sui 19-20 gradi piuttosto che portarndolo continuamente su e giú da 0 a 25.

Abbiamo giá visto come il cambiamento di fase di un fluido venga sfruttato nei frigoriferi per immagazzinare calore durante la fase di evaporazione e trasferirlo altrove durante la fase di condensa.

Se ci fossero dei materiali che fanno la stessa cosa tra i 18 e i 25 gradi sarebbe proprio una gran cosa. Quando comincia a far troppo caldo il materiale comincierebbe a sciogliersi immagazzinando il calore che ci da fastidio e poi la sera quando comincia a far fresco il materiale ricomincerebbe a solidificare restituendo il calore che ha accumulato durante il giorno. E tutto questo senza dover spendere un solo Watt, a parte quelli necessari alla produzione iniziale del materiale.

La buona notizia é che finalmente questi materiali li hanno trovati (in realtá giá da almeno vent’anni. Basta googlare un po´per trovare una marea di risultati e anche pezzi da 90 come BASF e Dupont che si stanno lanciando), costano relativamente poco, sono disponibili in grandi quantitá e oramai i ricercatori di tutto il mondo si stanno dando un gran da fare per trovare il modo piú conveniente di usarli nelle costruzioni.

Quale é la strategia migliore per impiegare i PCM nel nostro progetto di casa passiva ?

E´una domanda difficile perché trattandosi di un terreno ancora sperimentale non esistono soluzioni consolidate. Visto che i PCM possono essere mescolati al calcestruzzo agli intonaci e anche ai massetti delle pavimentazioni ci sono applicazioni estensive che mirano a distribuire i PCM sulle superfici di tutta la casa massimizzandone gli effetti in termini di miglioramento sia della riduzione della trasmissione di calore che del carico termico estivo. A lungo andare sará quella la strada vincente perché non richiede spazi supplementari e addirittura promette molto in termini di riduzione della massa degli edifici. D’altro canto una soluzione estensiva ha il difetto di essere difficilmente aggiornabile. Se tra due anni salta fuori qualcosa di meglio un conto é sostituire tutti gli intonaci di casa, un altro conto é sostituire un componente di termoregolazione nell’impianto di ventilazione.

Lo scambiatore terra-aria, a dispetto del nome, non é un razzo portatile per abbattere elicotteri. Si tratta solo di una brutto adattamento del termine tedesco “Erdregister” che indica quel sistema di tubazioni interrate per pretrattare l’aria di ventilazione, a cui abbiamo accennato nel post precedente. Il concetto che sta dietro é piuttosto semplice da capire se si osserva il grafico seguente che mostra, in modo approssimato, l’andamento annuale della temperatura massima dell’aria rapportato a quello della temperatura del terreno a circa un metro e mezzo di profonditá.

Come si vede il terreno si scalda e si raffredda molto piú lentamente dell’atmosfera e cio’ fa si che in inverno sia piú caldo dell’aria ed in estate piú fresco con un salto termico che nei momenti piú favorevoli puó anche essere di una ventina di gradi. Mica per niente il vino si tiene in cantina.

Il procedimento per sfruttare l’inerzia termica del terreno è straordinariamente semplice, basta creare una superficie di scambio sufficientemente grande e il calore si trasferirá dalla terra all’aria in inverno e dall’aria alla terra in estate. Ci sono delle accortezze da rispettare nel posizionare il punto di presa dell’aria, nel garantire un adeguato sistema di filtraggio e di pulizia ed ovviamente nel dimensionare opportunamente i ventilatori ma in linea di principio la tecnologia é molto semplice e qualsiasi idraulico puó installare un impianto usando dei tubi da 125mm in PP saldati ermeticamente. Per piccole abitazioni monofamiliari bastano una ventina di metri di tubo che corrispondono ad una superficie di scambio di 7-8 metri quadrati per ottenere risultati interessanti.

Esistono oramai anche impianti piuttosto grandi che sfruttano questo principio e sistemi di tubazioni concepite appositamente per aumentare la superficie di scambio termico. Ci sono anche sistemi a sviluppo verticale che possono essere interessanti nel caso di ristrutturazioni o se sono giá previsti dei lavori di trivellazione come quelli che servono per le sonde delle pompe di calore o per le fondazioni su micropali.

Puó sembrare strano che questa risorsa naturale, disponibile pressoché ovunque ed affidabile anche piú dei sistemi solari, sia stata cosí trascurata negli ultimi 50 anni ma ci sono due ordini di motivi che lo spiegano.

In primo luogo si massimizza la convenienza di un impianto del genere solo se si scelgono con criterio i momenti in cui farlo funzionare a pieno regime e la centralina di regolazione automatica per accendere e spegnere l’impianto secondo un programma prestabilito fino a qualche anno fa poteva trasformarsi in una faccenda costosa. Nel frattempo i costi della microelettronica si sono abbattuti e i temporizzatori all IKEA te li tirano dietro.

In secondo luogo ci sono sempre state resistenze dovute a preoccupazioni di tipo igienico che con le tubazioni porose in cemento o laterizio che si utilizzavano in passato avevano una loro ragione d’essere. La rapida diffusione delle tubazioni in materiale plastico, principalmente PP e PEHD ha cambiato radicalmente le cose rendendo possibili impianti a tenuta ermetica e di facile pulizia. Ricerche eseguite in Austria e Svizzera, dove questi impianti sono abbastanza diffusi, hanno mostrato che nel caso di impianti ben progettati e costruiti l’aria fornita dallo scambiatore é di gran lunga meno inquinata di quella che entrerebbe in casa aprendo le finestre.

Una vignetta abbastanza frequente nei giornali del nordeuropa mostra il fiero possessore di una casa passiva con pareti isolate da 40 centimetri di coibentazione a cui piace dormire con le finestre spalancate. A quel punto poteva pure costruirsi una tenda.

Respirando si consuma ossigeno e si produce anidride carbonica e se gli edifici fossero ermetici alla lunga l’aria diventerebbe irrespirabile. Quindi ventilare gli ambienti é indispensabile ma produce inevitabilmente dispersioni di calore che si sommano a quelle per conduzione di cui abbiamo parlato nel post precedente. A quanto ammonta il ricambio d´aria necessario a mantenere gli ambienti salubri? Normalmente lo si esprime dicendo quante volte deve essere ricambiato il volume in un ora e nella letteratura si trovano valori compresi tra lo 0,3 e lo 0,5 che si sono andati riducendo negli anni poiché una volta si parlava di 0,8 o addirittura di 1. Come mai questi cambiamenti?

Il fatto é che le case diventano sempre piú grandi ed abitate da meno persone e quindi il consumo relativo di ossigeno si riduce. Inoltre mentre nell’edilizia tradizionale la ventilazione é affidata alle imperfezioni costruttive ed all’apertura e chiusura delle finestre, che sono fattori soggettivi non controllabili da parte del progettista, in una casa passiva si tende a utilizzare sistemi di ventilazione forzata che garantiscono una qualitá costante dell’aria indipendentemente da come si comporta l’utilizzatore dell’abitazione.

A prima vista sembra un controsenso perché si puó pensare che aprire e chiudere le finestre non costi niente mentre un ventilatore che gira tutto il giorno ovviamente consuma energia. In realtá non é cosí e i vantaggi superano gli svantaggi. Oltre alla maggior facilitá di calcolo e alla certezza del risultato ci sono anche altre ragioni che fanno optare per un sistema di ventilazione forzata:

• In una casa tradizionale poco isolata, le perdite per ventilazione sono relativamente piccole rispetto a quelle per conduzione, in una casa passiva al contrario diventano rapidamente le perdite principali, soprattutto se il volume da scaldare é molto grande. Il vantaggio di poter contare su di un ricambio reale del 40% cento anziché su di uno teorico dell´80% dimezza subito i costi.
• Le finestre ed in particolar modo i telai delle finestre, sono i punti deboli dell’isolamento di tutte le costruzioni. Anche se sono di buona qualitá con profili a taglio termico da li´ se ne va la gran parte del calore che riesce a sfuggire da casa. In una casa con un impianto di ventilazione forzata é possibile ridurre il numero di finestre che si possono aprire utilizzando al loro posto telai piú semplici efficienti ed economici ottenendo per giunta superfici vetrate piú grandi. Coi risparmi cosí ottenuti si possono anche meccanizzare le aperture che vogliamo poter aprire e si puó fare in modo che un sistema domotico le usi intelligentemente in estate aprendole automaticamente per rinfrescar casa nelle prime ore del mattino.
• La ventilazione tramite finestre rende impossibile un preriscaldamento dell´aria che viene immessa in casa. Se fuori ci sono zero gradi quando apro la finestra scambio aria a zero gradi con aria a venti e passa gradi. Una perdita secca. In estate va anche peggio perché la tentazione di aprir le finestre é piú grande. Per portare a 35 gradi una stanza tenuta faticosamente a 25 bastano pochi minuti con le finestre aperte. Al contrario in un impianto di ventilazione forzata la presa d’aria é concentrata in un solo punto ed é molto facile pretrattare l´aria di ricambio prima di immetterla negli ambienti. Una soluzione molto diffusa prevede un recuperatore di calore che preleva il caldo proprio dall’aria che verrá espulsa e lo trasferisce a quella fresca prima di immetterla negli ambienti.
• Gli impianti piú semplici hanno solo le condotte di mandata dell’aria di ventilazione e non fanno l’aspirazione ma anche in quel caso é possibile preriscaldare l’aria di ricambio. Semplicemente basta farla passare attraverso una serpentina di tubi di PE interrata nello scavo delle fondamenta al costo di pochi euro/metro. Basta solo un metro e mezzo di profonditá ed il terreno diventa un formidabile volano termico in grado di fornirci per sempre aria pretrattata a costo zero, ottima per preriscaldare in inverno ma anche per raffrescare in estate. Bisognerá solo aver avuto l’accortezza di pensarci prima di riempire lo scavo delle fondamenta.

Dove finisce il caldo che produciamo con stufe e impianti di riscaldamento ? Si disperde nell’ atmosfera. Per un po´ di tempo resta confinato all’interno delle costruzioni trattenuto da muri tetti e finestre ma poi, inesorabilmente, migra verso l’esterno e ci lascia di nuovo al freddo. Nella progettazione di una casa passiva tutte le strade seguite dal calore per abbandonare la casa vengono analizzate minuziosamente con l’intento di frapporre il maggior numero possibile di ostacoli su queste vie di uscita e fare in modo che il caldo resti in casa il piú a lungo possibile.

Le perdite di calore principali sono quelle per conduzione. Quando scaldiamo casa i muri aumentano di temperatura e poi cedono lentamente la loro temperatura all’ambiente esterno, se questo é piú freddo. Quanto calore se ne va in questo modo si puó calcolare in modo assai semplice poiché dipende solo da tre fattori principali:

• dalle caratteristiche isolanti della superficie che disperde calore (ovviamente piú isola meno disperde)
• da quanto grande é la superficie che disperde calore, (ovviamente piú é grande piú disperde)
• da quanto é grande la differenza di temperatura tra l´ambiente caldo e quello esterno, (ovviamente se fuori ci sono 30 gradi sottozero la casa si raffredda prima)

Visto che la differenza di temperatura non dipende da noi, le uniche strategie che ci restano a disposizione per limitare le dispersioni di calore sono due:

1. Migliorare le caratteristiche di isolamento dell’involucro edilizio. Questa é la strategia che puó essere percorsa per via normativa ed infatti ci sono degli standard che definiscono quali sono i valori minimi di isolamento che devono essere garantiti dai componenti utilizzati in edilizia
2. Ridurre la superficie disperdente. Questa é una strategia che non puó essere imposta per legge poiché non si puó obbligare nessuno a farsi una casa piú piccola se lui la vuole piú grande. D’altro canto aumentare senza ragione le dimensioni degli ambienti non conduce automaticamente ad un aumento del comfort mentre di sicuro conduce ad un rapidissimo incremento del volume costruito e quindi dei costi.

Per convincersene basta considerare l’esempio di un cubo edilizio come quello rappresentato nello schizzo qua sopra. Una semplice pianta quadrata divisa in quattro stanze a loro volta quadrate e di ugual lato, ripetute su tre piani per un totale di dodici stanze quadrate alte tre metri. Questo schema semplice consente di valutare rapidamente come variano il volume costruito, la superficie utile, la superficie disperdente calore e la lunghezza complessiva del perimetro arredabile, in funzione del lato della stanza.

Il grafico qua sotto riassume i risultati per valori del lato compresi tra 3,00 e 6,50 m.

Capita di frequente di sentire queste tre espressioni usate a sproposito e a volte anche qualche tecnico meno rigoroso fa confusione tra chiloWatt (kW) e chiloWattora (kWh).

Una volta per tutte:

i Watt, e di consegueza anche i chiloWatt, sono una misura della potenza elettrica di un dispositivo e solitamente ne indicano il massimo assorbimento a regime. Quando sul phon troviamo scritto 800W vuol dire che per asciugarci i capelli abbiamo bisogno di avere 800 Watt di potenza elettrica (0,8 kW) a disposizione in ogni istante di funzionamento del nostro phon. Se abbiamo un contratto di fornitura da 3 kW non potremo mai asciugarci i capelli in cinque contemporaneamente perché ci vorrebbero 4kW.

i Wattora, e di conseguenza i chiloWattora, sono una misura del consumo di energia elettrica e ci dicono quanta potenza elettrica abbiamo utilizzato in un certo periodo. Quindi se abbiamo i capelli di Raperonzolo e ci mettiamo un’ora ad asciugarli, col nostro phon consumeremo 0,8 kW x 1 ora = 0,8 kWh. Immaginando che la corrente elettrica sia come un flusso d’acqua allora continuando l’analogia idraulica si puó dire che il kW sia un po’ come il diametro del tubo che ce la porta in casa mentre i kWh esprimono la portata effettiva misurata in un certo intervallo di tempo.

Abbiamo visto in un post precedente che nelle pompe di calore si spende energia elettrica per recuperare energia termodinamica. Quanta energia termodinamica ? Ce lo dice il COP della pompa che è un coefficiente adimensionale che ne esprime la performance.(COP è appunto l’acronimo dell’espressione inglese Coefficient Of Performance). Una pompa di calore con COP pari a 3 richiederà mediamente un chilowattora di corrente elettrica per generare 3 chilowattora di calore. In genere più il COP è alto più la pompa costa cara. 3 è un valore medio ma ci sono pompe che passano il 6. Ovviamente se il COP fosse meno di uno converrebbe scaldar casa usando il phon.

Si parla di performance media e non di efficienza poichè il rendimento del’impianto non dipende solo dall’impianto stesso ma anche dalle sue condizioni di funzionamento.

Siccome la prestazione di evaporatore e condensatore dipende dalle temperature degli ambienti in cui si trovano non è proprio possibile esprimere l’efficienza di una pompa di calore parlando solo della sua potenza elettrica. Per continuare l’esempio della pentola d’acqua messa a bollire si vede bene che se ci sarà molta legna l’acqua evaporerà rapidamente altrimenti ci metterà più tempo. Quindi il fattore tempo è essenziale per misurare l’efficienza di una pompa di calore ed è per questa ragione che il COP delle pompe di calore è sempre un rapporto di chilowattora (kWh) e mai di chilowatt (kW)

La pompa di calore è quella macchina misteriosa su cui circolano leggende di gnomi svizzeri che si son fatti la pensione pagando quasi nulla di riscaldamento fin dalla fine degli anni ‘70.

In realtà di misterioso c’è ben poco e quasi di sicuro ne avete già almeno una in casa: il frigorifero. Cosa fa il frigorifero ? Produce freddo ? Non esattamente, il frigorifero in realtà pompa all’esterno il calore che c’è al suo interno ed infatti gli elementi del condensatore posti sul suo retro scaldano. Come avviene questo piccolo miracolo che sembra sovvertire il moto naturale del calore che va sempre verso il freddo ? Si sfrutta un semplice fenomeno fisico legato al cambiamento di stato dei fluidi molto facile da comprendere con un esempio. Se noi facciamo bollire una pentola d’acqua sul fuoco la temperatura dell’acqua rimane a 100 gradi per tutto il tempo in cui l’acqua bolle fino a quando non è evaporata tutta. Non importa quanta legna aggiungiamo al fuoco, l’acqua evaporerà più in fretta ma non aumenterà la sua temperatura e tutto il calore supplementare prodotto dalla legna verrà assorbito dall’acqua che sta evaporando. Nella serpentina del frigorifero succede la stessa cosa. Il fluido in circolo non è l’acqua ma un altro fluido che evapora a temperature diverse, ma pure lui per tutto il suo periodo di evaporazione assorbe il calore che c’è intorno per passare dallo stato liquido a quello gassoso.

La famosa pompa quindi è un compressore che tiene il fluido in circolazione spingendo il liquido all’interno del frigorifero ed estraendo il vapore che si porta dietro il calore e lascia al freddo il formaggio. Cosa succede al vapore una volta fuori ? Condensa e nel cambiare di nuovo stato cede la temperatura che aveva acquisito all’interno raffreddandosi. Quando è tornato liquido è di nuovo pronto per essere reimmesso nel frigorifero e la cosa va avanti fino a quando il compressore continua a girare. Quindi il frigorifero è una macchina in cui spendiamo una certa quantità di energia elettrica per ottenere una certa quantità di lavoro termodinamico e lo stesso identico principio può essere usato per pompare calore dall’esterno verso l’interno di una casa in inverno o dall’interno verso l’esterno in estate.