Il fabbisogno di energia termica per una casa passiva non deve superare i 15 kWh/m² di superficie calpestabile all'anno, e ciò deve essere soddisfatto senza l'apporto di un impianto di riscaldamento. Devono bastare i contributi dell'irraggiamento solare, del metabolismo delle persone che li abitano (circa 80 watt ciascuna), delle dispersioni termiche degli elettrodomestici e delle lampadine, del calore prodotto per cucinare. Nelle condizioni climatiche più rigide si può utilizzare un sistema centralizzato di ricambi d'aria con scambiatore di calore, che richiede consumi di energia elettrica così modesti da poter essere soddisfatti con fonti rinnovabili.
Bisogna ridurre al minimo gli scambi termici tra l'interno e l'esterno dell'edificio. D'inverno non deve entrare il freddo e non deve uscire il caldo. D'estate non deve entrare il caldo e non deve uscire il fresco. Per raggiungere questi obbiettivi si deve intervenire a tre livelli:
 - realizzando una accuratissima coibentazione dei muri perimetrali, del sottotetto e del pavimento del piano terreno;
- installando finestre con telai coibentati e vetricamera termoisolanti, doppi o tripli in relazione alle caratteristiche climatiche della zona;
- utilizzando, dove è necessario, sistemi di ventilazione meccanica con scambiatori di calore per i ricambi d'aria.
Al fine di ottenere i massimi risultati col minimo costo d'investimento, sono stati studiati programmi di calcolo che consentono di valutare in fase di progettazione quale sia il mix ottimale degli interventi da realizzare a questi tre livelli in relazione alle caratteristiche dell'edificio, alla sua destinazione d'uso, ai dati climatici del luogo in cui verrà costruito. Un valido programma deve consentire di calcolare mese per mese il bilancio tra le perdite di calore per trasmissione e aerazione e i guadagni di calore forniti dall'irraggiamento solare; le perdite di calore causate da ponti termici e ombreggiature; il bilancio energetico dell'impianto di ventilazione; i guadagni di calore interni.
La coibentazione dell'involucro esterno dell'edificio si ottiene realizzando intercapedini di uno spessore variabile tra i 20 e i 60 centimetri riempite di materiali isolanti. Lo spessore delle intercapedini incide in maniera rilevante sugli extra-costi di costruzione rispetto a un edificio normale, non solo per il prezzo degli isolanti termici con cui si riempiono, ma anche perché accresce la superficie edificata. Naturalmente deve essere tanto maggiore quanto più basse sono le temperature minime della zona, ma sarà tanto minore quanto più efficaci sono i coibenti utilizzati, ovverosia quanto più basso è il valore della loro conduttanza termica. Questo valore si misura in Watt al metro per grado di temperatura (W/mK, dove K indica i gradi Kelvin) ed è molto basso nelle fibre e nelle schiume minerali, nelle schiume di vetro e nel polistirolo. Una soluzione valida anche ecologicamente è la cellulosa in fiocchi, ricavata da carta di giornale sminuzzata opportunamente in modo da farle assumere la consistenza del cotone e trattata con sali di boro antimuffa e ignifughi. Con una efficiente coibentazione si realizza un involucro ermetico di cui si può misurare la tenuta d'aria con appositi strumenti. Per ridurre al minimo le dispersioni termiche attraverso le finestre si utilizzano telai coibentati e vetri doppi o tripli, facendo molta attenzione ai ponti termici che si possono creare sulla cornice tra il telaio e il vetro. I vetricamera devono essere di tipo evoluto, con caratteristiche che consentono di ottenere un isolamento maggiore del 50/60 per cento rispetto ai vetricamera semplici. Il risparmio energetico che ne consegue va da 9 a 14 litri di gasolio, o metri cubi di metano all'anno per metro quadrato di superficie vetrata. Il mercato tedesco ormai offre una vasta gamma di finestre per case passive certificati come componenti di qualità.
Il terzo aspetto su cui occorre intervenire sono i ricambi d'aria, perché ogni volta che si aprono le finestre, quella che entra nelle stanze è fredda d'inverno e calda d'estate. Per evitare le perdite energetiche che ne conseguono, l'aria esterna viene introdotta in casa attraverso un impianto di distribuzione e trattamento dove viene riscaldata dal calore dell'aria viziata estratta dall'interno e portata all'esterno. Il rendimento dello scambio termico è del 75 per cento, per cui quando l'aria proveniente dall'esterno si diffonde nelle stanze è già quasi alla temperatura ambiente. I ricambi forzati evitano anche i ristagni di umidità perché il vapore acqueo fuoriesce con l'aria viziata. L'impianto è in grado di operare ricambi differenziati stanza per stanza, più frequenti nelle cucine e nei bagni, dove l'umidità è maggiore, meno frequenti nelle altre camere. Per potenziare il contributo dello scambiatore di calore al condizionamento termico degli ambienti, il condotto che preleva l'aria dall'esterno può essere fatto passare sotto terra a una profondità di circa 1 metro e mezzo, dove la temperatura è costante e si aggira intorno ai 15 gradi: ben più calda dell'aria esterna d'inverno e ben più fresca d'estate. Questa soluzione comporta però maggiori costi d'investimento, per cui viene adottata solo nelle situazioni in cui è necessaria. Risultati ancora più efficaci in termini di riscaldamento invernale e raffrescamento estivo si possono ottenere collegando al tubo sotterraneo una pompa di calore.
La somma dei risultati che si possono ottenere intervenendo a questi tre livelli consente di realizzare edifici con dispersioni termiche talmente basse da poter essere riscaldati con meno di 15 chilowattora al metro quadrato all'anno. Ma per ricevere lo standard di casa passiva non basta: questi chilowattora non devono essere ricavati da un impianto di riscaldamento. Oltre agli apporti interni dati dal metabolismo delle persone e al calore di scarto dei motori degli elettrodomestici e delle lampade, occorre pertanto sfruttare bene gli apporti gratuiti esterni dell'irraggiamento solare. A tal fine le finestre devono essere distribuite in modo da catturarne il più possibile d'inverno, evitando al contempo i rischi di surriscaldamenti estivi per non aver bisogno di condizionatori. Sul lato nord le superfici vetrate servono soltanto a garantire una luminosità sufficiente ed è bene che non superino il 10 per cento della facciata. Nel lato sud non possono essere inferiori al 40 per cento della facciata, altrimenti non basterebbero a captare la quantità necessaria di irraggiamento solare, ma è meglio che non siano superiori al 60 per cento, perché gli apporti ulteriori d'inverno non potrebbero essere utilizzati mentre d'estate porrebbero i problemi di surriscaldamento a cui ho fatto cenno.
Sui lati ovest ed est la dimensione ottimale delle finestre può variare tra il 15 e il 30 per cento delle facciate, tenendo presente che i rischi di surriscaldamento estivo sono maggiori sul lato ovest.
I tubi sotterranei in cui far passare l'aria per rinfrescare gli ambienti sono stati inventati dagli Assiro-Babilonesi, che li facevano anche attraversare vasche d'acqua fredda scavate sotto gli edifici.
Sistemi analoghi venivano utilizzati dagli antichi romani. Lunghi camini di raffreddamento, che incanalano l'aria calda sottraendola per differenza di pressione agli ambienti da rinfrescare venivano utilizzati dagli arabi e sono ancora visibili nei castelli normanni in Sicilia. Intercapedini riempite di fibre vegetali per coibentare pareti e sottotetti; magazzini di calore realizzati con intercapedini riempite di cocci di laterizi sulle pareti dei camini; captazione dell'irraggiamento solare attraverso la distribuzione e l'ampiezza differenziata delle finestre e un opportuno orientamento delle case; utilizzo della morfologia dei suoli come barriera ai venti freddi del nord; sfruttamento del metabolismo animale: sistemi di questo genere sono sempre stati utilizzati dall'umanità per climatizzare le case prima che l'abbondanza delle fonti fossili li facesse apparire metodi primitivi e poco efficaci. Noi ci proponiamo invece di rivalutare questi metodi implementandoli con le più avanzate conoscenze tecnico-scientifiche e i più sofisticati sistemi di calcolo per ottenere risultati sempre più efficaci. La possibilità di costruire case senza impianto di riscaldamento anche nelle più avverse condizioni atmosferiche l'abbiamo ormai dimostrata. E le difficoltà crescenti poste dalle fonti fossili, sia in termini di esaurimento delle risorse, sia in termini di inquinamento ambientale, sia in termini di approvvigionamento, stanno facendo crescere l'interesse nei confronti dei prodotti che noi certifichiamo, tant'è che in Germania il settore delle case passive è l'unico in forte espansione nel mercato delle costruzioni, ormai in crisi da anni. Ma le motivazioni che ci spingono ad approfondire la ricerca e a migliorare la qualità non sono soltanto economiche. Sono anche e soprattutto ecologiche. I nuovi obbiettivi che ora ci proponiamo di raggiungere sono due. In primo luogo vogliamo ridurre gli extra-costi delle case passive, che in una decina d'anni sono già scesi fino a diventare appena il 10 per cento in più delle costruzioni normali. In secondo luogo vogliamo fare un salto di qualità, passando da edifici che non consumano energia per il riscaldamento a edifici che producono l'energia elettrica di cui hanno bisogno e l'energia termica per gli usi sanitari in modi efficienti e puliti.
«Sì, perché siamo convinti che la transizione dalle fonti fossili alle fonti rinnovabili non potrà avvenire se non insieme alla transizione dalla produzione centralizzata in grandi impianti alla produzione diffusa in piccoli e medi impianti finalizzati all'autoconsumo ma collegati alla rete, in modo da riversarvi i chilowattora eccedenti quando ne generano più di quelli che consumano e da attingervi quelli di cui hanno bisogno quando ne consumano più di quelli che producono».

- tratto da un'intervista a Wolfrgang Feist, PASSIVHAUSINSTITUT -

<< Si tratta di un particolare standard costruttivo che si basa sull’integrazione di tecnologie e materiali che garantiscono all’edificio una elevata qualità abitativa e una quasi totale assenza di spese per consumi energetici. Gli edifici sono caratterizzati da un involucro altamente isolato e dall’assenza di ponti termici, hanno ampie vetrate a sud e sono dotati di un impianto di ventilazione controllata con recupero di calore.
Sono detti passivi perché la somma degli apporti passivi di calore dell’irraggiamento solare trasmessi da finestre e vetrate esposte a sud con il calore prodotto e recuperato da sorgenti interne quali le persone, le apparecchiature, macchinari, l’illuminazione artificiale è quasi sufficiente a compensare le perdite dell’involucro durante la stagione fredda.
Il fabbisogno energetico residuo inferiore ai 15 KW al metro quadro di superficie calpestabile l’anno, viene coperto mediante una pompa di calore. e quindi non hanno bisogno dell’impianto di riscaldamento convenzionale.
Una casa è passiva se risponde, dunque, a queste caratteristiche: super isolamento, la ventilazione meccanica controllata, con recupero di calore interno, la capacità di rispondere alla restante esigenza di energia con energia rinnovabile.
La ventilazione, in una casa passiva, è indispensabile per realizzare il ricambio dell’aria sia per ragioni igieniche sia per perdere la minor quantità possibile di energia. L’impianto è installato in modo da non rendere percepibile alcuna corrente d’aria. I filtri devono essere cambiati una volta l’anno, ma la manutenzione è facile e il padrone di casa può farla da sé. >>

- tratto da un Editoriale di Maria Teresa Rotolo, CORRIERE CASA -