Sole e vento per riscaldare, rinfrescare e illuminare. Sistemi attivi e sistemi passivi

Più che utile, l'aumento dell'efficienza energetica nel settore edilizio è un'operazione necessaria, sia per ragioni individuali che collettive. Da un lato, com'è ovvio, avere edifici energeticamente efficienti costituisce un notevole risparmio economico dovuto all'abbassamento dei costi in bolletta; dall'altro lato incrementare l'efficienza energetica significa diminuire l'utilizzo dei combustibili fossili per la produzione di energia termica ed elettrica, con una conseguente riduzione delle emissioni di gas serra responsabili dell'inquinamento planetario e dei fenomeni di global warming. Proprio con lo scopo di rendere gli edifici più efficienti e sempre meno dipendenti dalle fonti fossili, l'obiettivo primario sia per le nuove costruzione che per le ristrutturazioni del patrimonio edilizio esistente è la riduzione dei consumi energetici, cui si accompagna la sostituzione (parziale o totale, a seconda dei casi) delle fonti fossili con le fonti energetiche rinnovabili e pulite. 

Bioedilizia, Architettura Bioclimatica, Near Zero Energy Building, Case Passive o Case Attive, sono modelli edilizi che, nonostante le differenze specifiche, condividono il medesimo obiettivo: la riduzione dell'utilizzo delle fonti fossili e la realizzazione di edifici più sostenibili e salubri. Indipendentemente dalle soluzioni specifiche che di volta in volta caratterizzano ciascuno di questi modelli, tutti condividono l'idea secondo la quale è necessario agire contemporaneamente su due piani: la diminuzione del fabbisogno energetico, l'utilizzo di fonti energetiche rinnovabili. Da un lato, quindi, è necessario realizzare una struttura che sia di per sé in grado di avere bisogno della minore quantità possibile di energia. Dall'altro lato, è bene che il – seppur minimo – fabbisogno energetico dell'edificio sia soddisfatto utilizzando il più possibile fonti di energia rinnovabili. 

Sistemi attivi e sistemi passivi

Lo sfruttamento delle energie rinnovabili per l'approvvigionamento termico ed elettrico di un edificio non si limita solo alla pur importante installazione di impianti per la produzione energetica (fotovoltaico, solare termico, microturbine eoliche e così via), ma è necessario che la stessa struttura dell'edificio sia in grado di sfruttare l'energia presente naturalmente all'esterno per soddisfare almeno una parte del suo fabbisogno energetico. 

In altre parole, ciò di cui ha bisogno un edificio che voglia ridurre il proprio consumo di combustibili fossili, sostituendoli con l'utilizzo di energia prodotta da fonti rinnovabili, è una combinazione di sistemi attivi e di sistemi passivi. Vediamo di cosa si tratta. 

I sistemi attivi sono, molto semplicemente, quegli impianti più o meno complessi che, utilizzando varie tecnologie, riescono a catturare l'energia proveniente da fonte rinnovabile trasformandola in energia utile per il riscaldamento, il raffrescamento o l'illuminazione dell'edificio. Impianti fotovoltaici, impianti solari termici, impianti eolici domestici e impianti geotermici sono certamente le tipologie più comuni e più facilmente realizzabili anche negli edifici residenziali.  

I sistemi passivi, al contrario, riguardano direttamente la struttura dell'edificio, la sua forma, il suo orientamento, i materiali con cui è realizzata e gli accorgimenti presi per captare, accumulare e distribuire energia. Nel caso dell'energia termica necessaria al riscaldamento e al raffrescamento degli ambienti interni, i sistemi passivi funzionano sfruttando solo i fenomeni naturali di irraggiamento, conduzione e convezione. Sono numerosi i sistemi passivi che possono essere adottati in un edificio, che necessariamente variano in relazione al contesto climatico e ambientale in cui ci si trova, a seconda che si voglia massimizzare gli apporti solari (contesti climatici più freddi) o che li si voglia minimizzare (climi caldi). 

In generale i sistemi passivi sono distinti in tre categorie differenti: a guadagno solare diretto, a guadagno indiretto e a guadagno isolato. 

• Nei sistemi a guadagno solare diretto, i raggi solari penetrano direttamente all'interno dell'edificio, ed è lo stesso ambiente a funzionare da collettore, accumulatore e distributore di calore, mediante l'uso di vetrate, di una massa termica in grado di accumulare calore (pavimenti, muri, soffitto) e di isolanti in grado di minimizzare gli sprechi.
• Nei sistemi a guadagno solare indiretto i raggi solari non penetrano direttamente all'interno dell'ambiente da riscaldare, ma colpiscono una massa termica. È questa massa termica che accumula il calore e lo trasferisce agli ambienti adiacenti. 
• Nei sistemi a guadagno solare indiretto, il calore proveniente dai raggi solari viene raccolto in uno spazio separato dagli ambienti da riscaldare. Da questo spazio, poi, il calore viene trasferito agli ambienti mediante un sistema di distribuzione, solitamente per termocircolazione. Si tratta, quindi, di sistemi a metà strada tra quelli attivi e quelli passivi. Il principio di funzionamento (accumulo di calore e trasmissione) è lo stesso dei sistemi passivi, ma il riscaldamento degli ambienti avviene mediante l'uso di impianti. A differenza dei sistemi attivi, però, gli impianti funzionano per circolazione naturale dell'aria, senza l'ausilio di pompe, ventilatori o strumenti meccanici che necessitano di ulteriore energia per funzionare. 

Per saperne di più si consiglia la lettura di:

Giuliano Cammarata, Massimiliano Cammarata, Giovanni D'Amico, Fabrizio Russo, Edifici quasi zero energia. Principi di termofisica e bioclimatica per la progettazione di edifici a quasi zero energia e la riqualificazione energetica degli edifici esistenti, Grafill, 2013
Massimo Capolla, La casa a consumo zero. Indicazioni e idee per progettare case a produzione energetica, Maggioli Editore, 2013
Agnese Ghini, Casa tecnologia ambiente. Architetture e prestazioni ambientali per la residenza contemporanea, Maggioli Editore, 2011 
Cesare Protetty, Carlo Cusin, Guida all'energia solare, Edizioni Mediterranee, 1983