Fin dagli anni '90 nel nord Europa si sono sperimentate nuove tecniche costruttive che hanno permesso di abbattere fino a 1/10 l'energia utilizzata per il riscaldamento. Una di queste tecniche consiste nella costruzione di una casa passiva. Una casa è detta passiva quando non necessita di alcun impianto di riscaldamento convenzionale, in pratica si riscalda semplicemente grazie al calore degli occupanti, dell'energia dissipata dagli elettrodomestici e dalle lampade. Una piccola pompa di calore (una macchina termica in grado cioè sia di riscaldare che di raffreddare) fornisce quel poco di climatizzazione residua.

Il principale nemico del riscaldamento è la perdita di calore: una finestra lasciata aperta, muri non isolati che irraggiano calore verso l'esterno, ecc. Il primo passo per realizzare una casa passiva è dunque un rigoroso isolamento dell'ambiente interno da quello esterno: la casa deve essere ermetica.

La forma della casa

Occorre mantenere l'edificio il più compatto possibile, senza ramificazioni, torri, appendici e balconi. L'aspetto generale dovrebbe assomigliare a quello di un cubo ma grazie a una progettazione intelligente si è spesso riusciti a conciliare le esigenze estetiche con il risparmio energetico.

L'abitazione deve avere un'adeguata esposizione verso Sud, riducendo o eliminando tutte le aperture verso gli altri punti cardinali. In particolare occorre limitare le aperture verso Ovest perché d'inverno non forniscono vantaggi particolari mentre d'estate possono contribuire a surriscaldare l'edificio. L'interno della casa deve avere una sufficiente massa termica, del materiale cioè in grado di accumulare calore d'estate e di giorno, rilasciandolo lentamente d'inverno e di notte. L'obiettivo che ci si prefigge è che la casa passiva mantenga una temperatura di benessere costante durante tutto l'anno.

Isolamento dei muri perimetrali

Tale procedimento viene definito superisolamento a indicare l'impiego di materiali con un'enorme resistenza termica come la lana di vetro e la lana di roccia. In futuro sarà possibile utilizzare anche materiali tecnologici come la silice nanoporosa. Quest'ultima è un materiale innovativo in grado di intrappolare l'aria in microcavità dell'ordine del nanometro, di conseguenza le sue proprietà termiche risultano eccezionali.

Questi strati isolanti rivestiranno solo la parte esterna della casa poiché applicarli internamente ridurrebbe il volume utile dell'abitazione. Per i nuovi edifici si potranno utilizzare dei particolari mattoni alveolari o mattoni di canapa dalle notevoli proprietà isolanti. Tale isolamento serve non solo d'inverno ma anche d'estate perché impedisce il surriscaldamento dell'edificio.

Il termogramma mostra come la casa passiva (sulla destra) disperda molto meno calore rispetto a una casa convenzionale (sullo sfondo, a sinistra). Da notare il calore disperso dai serramenti tradizionali.

Isolamento delle prese elettriche

Anche dalle prese elettriche possono arrivare spifferi, è necessario dunque schermarle utilizzando particolari prese ermetiche disponibili in commercio. Le terminazioni dei tubi che contengono i cavi elettrici andranno invece riempite di silicone.

Isolamento degli infissi

Le finestre utilizzate nelle case passive hanno un triplo strato di vetro con del gas argon nelle due intercapedini. L'argon è un gas ad alto isolamento termico presente nelle nostre case nei bulbi delle comuni lampadine a incandescenza. Il telaio, ad alte prestazioni termiche, consente una riduzione della perdita di calore dell'80% rispetto a una finestra convenzionale.

Isolamento dei balconi

Se osserviamo un qualunque dispositivo elettrico di potenza, ad esempio un amplificatore audio, vedremo sul retro delle lamelle nere di alluminio che risultano molto calde quando il dispositivo è acceso. Queste alette di raffreddamento servono per portare all'esterno il calore dei componenti elettrici. I balconi, i camini, le appendici del tetto agiscono purtroppo come alette di raffreddamento dell' edificio aumentando la dispersione di calore.  Per questo motivo occorre isolare accuratamente tutti i ponti termici, i punti cioè di contatto tra il nucleo dell'edificio, che si suppone caldo, e le superfici immerse nell'aria esterna, fredda.

L'impressione generale che potremmo ricavare da una tale abitazione è piuttosto claustrofobica ma in realtà la situazione è ben diversa. L'altro principio cardine della casa passiva è infatti un continuo e intelligente ricambio d'aria: quella interna viziata viene sostituita con aria fresca proveniente dall'esterno attraverso uno scambiatore di calore. Lo scambiatore è un dispositivo formato da molti piatti metallici sovrapposti tra i quali scorrono a piani alterni i flussi d'aria entrante ed uscente. In questo modo i flussi si incrociano senza venire mai a contatto, permettendo di scambiare il calore (l'aria uscente cede calore a quella entrante) senza mescolare l'aria fresca con quella viziata.

L'80% del calore viene così ceduto all'aria entrante e non disperso nell'ambiente, mentre il rimanente 20% viene prodotto da una piccola pompa termica.

Lo scambiatore di calore tra l'aria d'uscita e quella in ingresso.

Se poi l'aria esterna risulta molto fredda si sfrutta una proprietà naturale usata da secoli: la temperatura costante del terreno. Uno scambiatore di calore viene installato ad alcuni metri di profondità: in tal modo l'aria freddissima (diciamo a -10°C) a contatto col terreno si preriscalda (a circa 10-15°C costanti) e la caldaia consuma molta meno energia. Questo scambiatore serve anche d'estate: l'aria esterna molto calda viene preraffreddata in modo da alleggerire il lavoro della pompa termica del condizionatore.