Casa pasiva
Tipo de casa
Un edificio basado en el concepto de casa pasiva en Darmstadt , Alemania

La casa pasiva ( en alemán : Passivhaus ) es un estándar voluntario para la eficiencia energética en un edificio , que reduce la huella de carbono del edificio . [1] El cumplimiento de estos estándares da como resultado edificios de energía ultrabaja que requieren menos energía para calefacción o refrigeración de espacios. [2] [3] [4] [5] [6] En Suiza se utiliza un estándar similar, MINERGIE-P . [7] Hay estándares disponibles para propiedades residenciales y también se han construido varios edificios de oficinas , escuelas , jardines de infancia y un supermercado según el estándar. La eficiencia energética no es un complemento o suplemento del diseño arquitectónico, sino un proceso de diseño que se integra con el diseño arquitectónico. [8] Aunque generalmente se aplica a edificios nuevos, también se ha utilizado para reformas.

En 2008, las estimaciones sobre el número de edificios de casas pasivas en todo el mundo oscilaban entre 15 000 y 20 000 estructuras. [9] [10] En 2016, había aproximadamente 60 000 estructuras certificadas de todo tipo en todo el mundo. [11] La gran mayoría de las estructuras de casas pasivas se han construido en países de habla alemana y en Escandinavia . [9]

Historia

El término "casa pasiva" ha tenido al menos dos significados en la literatura. Su significado anterior, utilizado desde la década de 1970, era el de un edificio de bajo consumo de energía diseñado para explotar tecnologías solares pasivas y establecer una temperatura interior confortable con un bajo requerimiento de energía para calefacción o refrigeración. Más recientemente, el término se ha utilizado para indicar un edificio que está certificado para cumplir con los criterios de la norma Passivhaus , incluidas las demandas de calefacción, refrigeración y energía primaria, además de la hermeticidad, los requisitos de confort térmico y las demandas de energía no relacionadas con la calefacción. [12]

El estándar Passivhaus surgió de una conversación en mayo de 1988 entre Bo Adamson de la Universidad de Lund , en Suecia , y Wolfgang Feist del Institut für Wohnen und Umwelt (Instituto de Vivienda y Medio Ambiente), en Darmstadt , Alemania . [13] Su concepto se desarrolló a través de una serie de proyectos de investigación, con asistencia financiera del estado alemán de Hessen . [14]

Muchas de las primeras construcciones de "casas pasivas" se basaron en la investigación y la experiencia de los constructores norteamericanos durante la década de 1970, quienes, en respuesta al embargo petrolero de la OPEP , buscaron construir casas que consumieran poca o ninguna energía. [15] Estos diseños a menudo utilizaban ventanas expansivas que aprovechaban la energía solar como fuente de calor. Sin embargo, el superaislamiento se convirtió en una característica clave de tales esfuerzos, como se vio en la Casa de Conservación de Saskatchewan en Regina , Saskatchewan (1977) y la Casa Leger en Pepperell, Massachusetts (1977). [16] La Casa de Conservación de Saskatchewan fue un proyecto del Consejo de Investigación de Saskatchewan (SRC) con Harold Orr como su ingeniero principal. [17] El equipo desarrolló de forma independiente un intercambiador de aire de recuperación de calor, recuperación de agua caliente y un aparato de puerta sopladora para medir la hermeticidad del edificio. [18] Cabe destacar que la casa fue diseñada para el clima extremo de -40 °C a +40 °C de las praderas canadienses . Las casas SRC y Leger fueron precedidas por la casa Lyngby, Dinamarca (1975), desarrollada por la Universidad Técnica de Dinamarca , y varias casas fueron construidas entre 1977 y 1979 basadas en el diseño de la casa Lo-Cal (1976) desarrollado por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . [19]

El nombre "pasivo" se puede atribuir en parte a William Shurcliff , un físico estadounidense que contribuyó al Proyecto Manhattan de la Segunda Guerra Mundial y en la década de 1970 se convirtió en un defensor del diseño de viviendas energéticamente eficientes:

"¿Qué nombre se le debe dar a este nuevo sistema? ¿Pasivo superaislado? ¿Pasivo superahorro? ¿Pasivo mininecesidad? ¿Pasivo microcarga? Me inclino por 'pasivo microcarga'. Como quiera que se le llame, tiene (preveo) un gran futuro". - William Shurcliff, 1979 [20]

Uno de los primeros libros que explicaba los conceptos de la construcción de casas pasivas fue The Passive Solar Energy Book de Edward Mazria en 1979. [21]

Primeros ejemplos

El estudio de arquitectura Bott, Ridder y Westermeyer diseñó la construcción de cuatro casas adosadas para cuatro clientes privados . Las primeras viviendas Passivhaus se construyeron en Darmstadt en 1990 y se ocuparon al año siguiente.

Implementación adicional y consejos

La Schiestlhaus  [de] , en los Alpes Hochschwab de Austria , se completó en 2005 y fue la primera casa pasiva construida en un entorno de alta montaña .

En septiembre de 1996 se fundó en Darmstadt el Passivhaus-Institut, cuyo objetivo era promover y controlar los estándares de Passivhaus . En 2010 se estima que se habían construido más de 25.000 estructuras Passivhaus . [1] [9] [22] La mayoría se encuentran en Alemania y Austria , y otras en varios países del mundo.

En 1996, después de que el concepto se hubiera validado en el Instituto de Darmstadt, con una calefacción de espacios un 90% inferior a la requerida para un edificio nuevo estándar en ese momento, se creó el grupo de trabajo de casas pasivas económicas. Este grupo desarrolló el paquete de planificación e inició la producción de los componentes innovadores que se habían utilizado, en particular las ventanas y los sistemas de ventilación de alta eficiencia. Mientras tanto, se construyeron más casas pasivas en Stuttgart (1993), Naumburg, Hesse , Wiesbaden y Colonia (1997). [23]

Los productos que se habían desarrollado de acuerdo con el estándar Passivhaus se comercializaron durante y después del proyecto CEPHEUS patrocinado por la Unión Europea , que probó el concepto en cinco países europeos en el invierno de 2000-2001. La primera casa certificada se construyó en 2006 cerca de Bemidji, Minnesota , en Camp Waldsee de los pueblos de lengua alemana Concordia . [24] El primer proyecto de modernización pasiva de EE. UU., la casa artesanal remodelada O'Neill en Sonoma, California , [25] fue certificada en julio de 2010.

En los Estados Unidos, el concepto de diseño passivhaus fue implementado por primera vez por Katrin Klingenberg en 2003 cuando construyó un prototipo de casa pasiva llamado "The Smith House" en Urbana, Illinois . [26] En consecuencia, ella y el constructor Mike Kernagis cofundaron el Laboratorio de Construcción Ecológica (E-Colab) en 2004 para explorar más a fondo la viabilidad del diseño pasivo asequible. [27] Finalmente, condujo a la creación del Passive House Institute United States (PHIUS) en 2007. [28] Posteriormente, el PHIUS lanzó su Estándar de Construcción PHIUS + 2015 y ha certificado más de 1200 proyectos y 1,1 millones de pies cuadrados (100 000 m 2 ) en todo Estados Unidos. [28] En 2019, Park Avenue Green, un edificio de viviendas de bajos ingresos en Nueva York, se construyó con el estándar passivhaus . El edificio luego se convirtió en la "casa pasiva" certificada más grande de América del Norte. [29]

La primera "casa pasiva" de Irlanda [30] fue construida en 2005 por Tomas O'Leary, diseñador y profesor de "casas pasivas". La casa se llamó "Out of the Blue" (Fuera de la nada). Una vez terminada, Tomas se mudó al edificio. [31]

La primera casa prefabricada pasiva estandarizada del mundo fue construida en Irlanda en 2005 por Scandinavian Homes [32] [33] , una empresa sueca que desde entonces ha construido más casas pasivas en Inglaterra y Polonia . [34]

La primera "casa pasiva" certificada en la región de Amberes , Bélgica, se construyó en 2010. [35] En 2011, la ciudad de Heidelberg , en Alemania, inició el proyecto Bahnstadt, que fue considerado como el área de construcción de casas pasivas más grande del mundo. [36] Una empresa de Qatar planeó la primera Casa Pasiva del país en 2013, [37] la primera en la región.

La "casa pasiva" más alta del mundo se construyó en el barrio de Bolueta en Bilbao , España . Con 88 m (289 pies), actualmente es el edificio más alto del mundo certificado según la norma en 2018. El desarrollo de 171 unidades (incluido un edificio complementario de nueve pisos) de 14,5 millones de dólares consiste completamente en viviendas sociales.

En 2019, Gaobeidian , China, fue sede de la 23.ª Conferencia Internacional de Casas Pasivas y, posteriormente, construyó el complejo de apartamentos Gaobeidian Railway City, que se considera "el proyecto de casa pasiva más grande del mundo". [38] China ha asumido un papel de liderazgo en la construcción de casas pasivas, con 73 empresas diferentes "que fabrican ventanas según los estándares de las 'casas pasivas'". [38]

El primer centro de salud Passivhaus del Reino Unido , en Foleshill, se inauguró en noviembre de 2021. [39]

Normas

Los colores oscuros en este termograma de una casa pasiva, a la derecha, muestran cuán poco calor se escapa en comparación con un edificio tradicional a la izquierda.

Si bien algunas técnicas y tecnologías se desarrollaron específicamente para el estándar de "casa pasiva", otras, como el superaislamiento , ya existían, y el concepto de diseño de edificios solares pasivos se remonta a la antigüedad. Hubo otros edificios anteriores con estándares de construcción de bajo consumo de energía , en particular el estándar alemán Niedrigenergiehaus (casa de bajo consumo de energía), además de edificios construidos según los exigentes códigos de energía de Suecia y Dinamarca .

Estándar internacional Passivhaus

El estándar Passivhaus exige que el edificio cumpla los siguientes requisitos: [40] [41] [42]

  • Utilice hasta 15 kWh/m2 ( 4755  BTU / pie cuadrado ; 5017  MJ /pie cuadrado) de superficie habitable por año para calefacción y refrigeración, según lo calculado por el Paquete de planificación Passivhaus, o una carga térmica máxima de 10 W/m2 ( 1,2 hp/1000 pies cuadrados) de superficie habitable, según los datos climáticos locales.
  • Utilice hasta 60 kWh/m2 ( 19.020 BTU/pie cuadrado; 20,07 MJ/pie cuadrado) de superficie construida por año de energía primaria (para calefacción , agua caliente y electricidad ).
  • Fuga de aire de hasta 0,6 veces el volumen de la casa por hora ( n 50 ≤ 0,6/hora) a 50 Pa (0,0073 psi), según lo probado por una puerta con ventilador ; o hasta 0,05 pies cúbicos por minuto (1,4 L/min) por pie cuadrado de la superficie del recinto.

Recomendaciones

Se recomienda, pero no se exige, que la carga térmica específica de la fuente de calefacción a la temperatura de diseño sea inferior a 10  W /m2 ( 3,17  btu /(h⋅ft2 ) ).

Estos estándares son mucho más altos que los de las casas construidas según la mayoría de los códigos de construcción habituales. Para realizar comparaciones, consulte la sección de comparaciones internacionales a continuación.

Se cree que los socios nacionales dentro del «consorcio para la promoción de casas pasivas europeas» tienen cierta flexibilidad para adaptar estos límites a nivel local. [43]

Necesidad de calefacción del espacio

Si un edificio cumple con los estándares Passivhaus , no necesita sistemas de calefacción convencionales, aunque sí necesitará algo de calefacción y la mayoría de los edificios Passivhaus incluyen calefacción adicional. Esta normalmente se distribuye a través del sistema de ventilación de recuperación de calor de bajo volumen que se requiere para mantener la calidad del aire, en lugar de un sistema de calefacción convencional hidrónico o de aire forzado de alto volumen , como se describe en la sección de calefacción de espacios a continuación.

Estándares de casas pasivas en EE. UU.: Estándar de casas pasivas y PHIUS+

En Estados Unidos existen dos versiones de “casa pasiva” promovidas por dos entidades distintas: el Passive House Institute (PHI) y el Passive House Institute US (PHIUS). [44]

En un principio, PHIUS era una entidad afiliada y certificadora autorizada del Passive House Institute. En 2011, PHI canceló su contrato con PHIUS por mala conducta. [45] PHIUS impugnó las afirmaciones de PHI y siguió trabajando para lanzar un programa independiente de rendimiento de edificios.

En 2015, PHIUS lanzó su propio estándar "PHIUS+".

La Norma PHIUS+ 2015 se centra principalmente en la reducción de los efectos negativos de las operaciones de construcción, para cualquier tipo de edificio. Esta norma también utiliza conjuntos de datos climáticos para determinar criterios específicos de rendimiento de los edificios para diferentes regiones. Dicha información se determina utilizando métricas que representan un espacio donde la reducción significativa de carbono y energía se superpone con la rentabilidad. [46] En general, la base de datos PHIUS incluye más de 1000 conjuntos de datos climáticos para América del Norte. [46] El Instituto cree que este enfoque de la Norma es esencial, ya que América del Norte tiene una variedad de climas diferentes y diferentes medidas pasivas pueden ser más efectivas que otras.

La norma se basa en cinco principios: hermeticidad , ventilación , impermeabilización , calefacción y refrigeración, y cargas eléctricas. [47] Dentro de estos principios, los proyectos deben pasar las pruebas de puerta sopladora especificadas por el edificio, flujo de aire de ventilación, flujo de aire general y carga eléctrica ; los edificios también deben lograr otras medidas como materiales de baja emisión, sistemas de energía renovable, control de humedad, ventilación exterior y equipos de ventilación y acondicionamiento de espacios energéticamente eficientes. [47] Todos los edificios también deben pasar una prueba de control y garantía de calidad ; esto se implementa para garantizar que el edificio continúa adhiriéndose a los criterios regionales establecidos por los datos climáticos de PHIUS. [47] Estas pruebas y análisis de las condiciones operativas son realizadas por evaluadores o verificadores de PHIUS. Estos son profesionales acreditados de PHIUS que pueden realizar pruebas e inspecciones en el sitio para garantizar que el edificio recién construido se adhiera a los planes de construcción, los modelos de energía creados y las condiciones operativas deseadas. [48]

Los dos estándares ("casa pasiva" y PHIUS+) son distintos y apuntan a diferentes métricas de rendimiento y utilizan diferentes protocolos y software de modelado energético.

En EE. UU., el Estándar Internacional de Casa Pasiva cuenta con el apoyo de la Red Norteamericana de Casas Pasivas (NAPHN) y sus capítulos, así como de afiliados independientes como Passive House California y New York Passive House.

Costos de construcción

En los edificios passivhaus , el ahorro de costes que supone prescindir del sistema de calefacción convencional se puede utilizar para financiar la mejora de la envolvente del edificio y del sistema de ventilación con recuperación de calor. Gracias a un diseño cuidadoso y a una creciente competencia en el suministro de productos de construcción passivhaus diseñados específicamente , en Alemania es posible construir edificios por el mismo coste que los construidos según los estándares de construcción alemanes normales , como se hizo con los apartamentos passivhaus de Vauban, Friburgo . [49] En promedio, se informa de que las casas pasivas son más caras de entrada que los edificios convencionales: entre un 5% y un 8% en Alemania, [50] [51] entre un 8% y un 10% en el Reino Unido [52] y entre un 5% y un 10% en los EE. UU. [53] [54] [55] [56]

Las evaluaciones han indicado que, si bien es técnicamente posible, los costos de cumplir con el estándar Passivhaus aumentan significativamente cuando se construye en el norte de Europa por encima de los 60° de latitud . [57] [58] Las ciudades europeas a aproximadamente 60° incluyen Helsinki en Finlandia y Bergen en Noruega. Londres está a 51°; Moscú está a 55°.

Diseño y construcción

La Passivhaus utiliza una combinación de técnicas y tecnologías de construcción de bajo consumo energético.

Para lograr la importante reducción del consumo de energía para calefacción que exige la norma es necesario un cambio en el enfoque del diseño y la construcción de edificios. El diseño puede verse facilitado por el uso del «Paquete de planificación Passivhaus» (PHPP), [59] que utiliza simulaciones informáticas diseñadas específicamente .

A continuación se presentan las técnicas utilizadas para lograr el estándar. [2]

Diseño solar pasivo y paisajismo

El diseño de edificios solares pasivos y el paisajismo energéticamente eficiente respaldan la conservación de energía de las casas pasivas y pueden integrarlas en un vecindario y un entorno. Siguiendo las técnicas de construcción solar pasiva , siempre que sea posible, los edificios tienen una forma compacta para reducir su área de superficie, con ventanas principales orientadas hacia el ecuador (al sur en el hemisferio norte y al norte en el hemisferio sur) para maximizar la ganancia solar pasiva . Sin embargo, el uso de la ganancia solar, especialmente en regiones de clima templado , es secundario a la minimización de los requisitos generales de energía de la casa. En climas y regiones que necesitan reducir la ganancia excesiva de calor solar pasivo en verano, ya sea de fuentes directas o reflejadas, se implementan brise soleil , árboles , pérgolas adjuntas con enredaderas , jardines verticales , techos verdes y otras técnicas.

El color de las paredes exteriores, cuando la superficie lo permite, para lograr cualidades de reflexión o absorción de la insolación depende de la temperatura ambiente predominante en el exterior durante todo el año. El uso de árboles de hoja caduca y enredaderas enrejadas o autoadherentes puede ayudar en climas en los que no se dan temperaturas extremas.

Superaislamiento

Los edificios Passivhaus emplean superaislamiento para reducir significativamente la transferencia de calor a través de las paredes, el techo y el piso en comparación con los edificios convencionales. [60] Se puede utilizar una amplia gama de materiales de aislamiento térmico para proporcionar los altos valores R requeridos ( valores U bajos , típicamente en el rango de 0,10 a 0,15 W/(m 2 ·K)). Se presta especial atención a la eliminación de puentes térmicos .

Una desventaja resultante del espesor del aislamiento de pared requerido es que, a menos que las dimensiones externas del edificio puedan ampliarse para compensar, el área del piso interno del edificio puede ser menor en comparación con la construcción tradicional.

En Suecia, para alcanzar los estándares de una casa pasiva, el espesor del aislamiento sería de 33,5 centímetros (13,2 pulgadas) (0,10 W/(m 2 ·K)) y el del techo de 50 centímetros (20 pulgadas) (valor U de 0,066 W/(m 2 ·K)).

Tecnología avanzada de ventanas

Ventanas típicas de una casa pasiva

Para cumplir con los requisitos de la norma Passivhaus , las ventanas se fabrican con valores R excepcionalmente altos (valores U bajos, típicamente de 0,85 a 0,45 W/(m 2 ·K) para toda la ventana, incluido el marco). Las ventanas normalmente combinan acristalamientos aislantes de triple o cuádruple panel (con un coeficiente de ganancia de calor solar adecuado, [2] [60] recubrimientos de baja emisividad , espacios entre paneles sellados con gas argón o criptón y espaciadores de vidrio aislante de "borde cálido") con sellos de aire y marcos de ventana con rotura de puente térmico especialmente desarrollados.

En Europa Central y en la mayor parte de Estados Unidos , en las ventanas passivhaus orientadas al sur sin obstrucciones , las ganancias de calor del sol son, en promedio, mayores que las pérdidas de calor, incluso en pleno invierno.

Hermeticidad del aire

Las envolventes de los edificios que cumplen con el estándar Passivhaus deben ser extremadamente herméticas en comparación con las construcciones convencionales. Deben cumplir con 0,60 ACH50 (renovaciones de aire por hora a 50 pascales) en función del volumen del edificio. Para lograr estas métricas, la mejor práctica recomendada es probar la barrera de aire del edificio con una puerta soplante a mitad de la construcción, si es posible. [2] [61]

La "casa pasiva" está diseñada de manera que la mayor parte del intercambio de aire con el exterior se realiza mediante ventilación controlada a través de un intercambiador de calor para minimizar la pérdida de calor (o ganancia, según el clima), por lo que es mejor evitar fugas de aire incontroladas. [2] Otra razón es que el estándar de la casa pasiva hace un uso extensivo del aislamiento, lo que generalmente requiere una gestión cuidadosa de la humedad y los puntos de rocío . [62] Esto se logra a través de barreras de aire, sellado cuidadoso de cada junta de construcción en la envoltura del edificio y sellado de todas las penetraciones de servicio. [60]

Ventilación

El uso de ventilación natural pasiva es un componente integral del diseño de casas pasivas donde la temperatura ambiente es propicia, ya sea mediante ventilación singular o cruzada, mediante una abertura simple o mejorada por el efecto chimenea de una entrada más pequeña con ventanas de salida más grandes y/o tragaluz operable desde el triforio .

Cuando el clima ambiental no es propicio, se emplean sistemas de ventilación con recuperación de calor mecánico, con una tasa de recuperación de calor de más del 80% y motores conmutados electrónicamente (ECM) de alta eficiencia, para mantener la calidad del aire y recuperar suficiente calor para prescindir de un sistema de calefacción central convencional. [2] Dado que los edificios diseñados pasivamente son esencialmente herméticos , la tasa de cambio de aire se puede optimizar y controlar cuidadosamente a aproximadamente 0,4 cambios de aire por hora . Todos los conductos de ventilación están aislados y sellados contra fugas.

Algunos constructores de casas pasivas promueven el uso de tubos de calentamiento de tierra . Los tubos suelen tener unos 200 milímetros (7,9 pulgadas) de diámetro, 40 metros (130 pies) de largo a una profundidad de aproximadamente 1,5 metros (4,9 pies). Se entierran en el suelo para actuar como intercambiadores de calor tierra-aire y precalentar (o preenfriar) el aire de entrada para el sistema de ventilación. En climas fríos, el aire calentado también evita la formación de hielo en el intercambiador de calor del sistema de recuperación de calor . En algunos climas han surgido preocupaciones sobre esta técnica debido a problemas con la condensación y el moho. [63]

Alternativamente, un intercambiador de calor tierra-aire puede utilizar un circuito de líquido en lugar de un circuito de aire, con un intercambiador de calor (batería) en el aire de suministro.

Calefacción de espacios

Además del intercambiador de calor (centro), una microbomba de calor extrae calor del aire de escape (izquierda) y el agua caliente calienta el aire de ventilación (derecha). La capacidad de controlar la temperatura del edificio utilizando únicamente el volumen normal de aire de ventilación es fundamental.

Además de aprovechar la energía solar pasiva , los edificios Passivhaus aprovechan en gran medida el calor intrínseco que generan las fuentes internas (como el calor residual de la iluminación, los electrodomésticos y otros dispositivos eléctricos, pero no los calentadores dedicados), así como el calor corporal de las personas y otros animales que se encuentran dentro del edificio. Esto se debe a que las personas, en promedio, emiten un calor equivalente a 100 vatios cada una de energía térmica irradiada .

Junto con las amplias medidas de conservación de energía adoptadas, esto significa que no es necesario un sistema de calefacción central convencional , aunque a veces se instalan debido al escepticismo de los clientes. [64]

En cambio, las "casas pasivas" a veces tienen un elemento de calefacción y/o refrigeración de doble propósito de 800 a 1.500 vatios integrado con el conducto de aire de suministro del sistema de ventilación, para su uso durante los días más fríos. Es fundamental para el diseño que todo el calor necesario pueda ser transportado por el bajo volumen de aire normal requerido para la ventilación. Se aplica una temperatura máxima del aire de 50 °C (122 °F), para evitar cualquier posible olor a quemado causado por el polvo que se escapa de los filtros del sistema.

El elemento calefactor de aire puede calentarse mediante una pequeña bomba de calor , mediante energía solar térmica directa , energía solar geotérmica anualizada o simplemente mediante un quemador de gas natural o de petróleo . En algunos casos se utiliza una microbomba de calor para extraer calor adicional del aire de ventilación de escape, utilizándolo para calentar el aire entrante o el tanque de almacenamiento de agua caliente . También se pueden utilizar pequeñas estufas de leña para calentar el tanque de agua, aunque se requiere cuidado para garantizar que la habitación en la que se encuentra la estufa no se sobrecaliente.

Más allá de la recuperación de calor mediante la unidad de ventilación de recuperación de calor, una casa pasiva bien diseñada en el clima europeo no debería necesitar ninguna fuente de calor suplementaria si la carga de calefacción se mantiene por debajo de 10 W/m 2 . [65]

Dado que tanto la capacidad de calefacción como la energía de calefacción requerida por una casa pasiva son muy bajas, la fuente de energía particular seleccionada tiene menos implicaciones financieras que en un edificio tradicional, aunque las fuentes de energía renovables son adecuadas para cargas tan bajas.

Las normas de "casas pasivas" en Europa establecen una demanda energética de calefacción y refrigeración de 15 kWh/m2 ( 4.750 BTU/pie cuadrado) al año y una demanda máxima de 10 W/m2 ( 3,2 Btu/h/pie cuadrado). Además, la energía total que se utilizará en las operaciones del edificio, incluida la calefacción, la refrigeración, la iluminación, los equipos, el agua caliente, las cargas eléctricas, etc., está limitada a 120 kWh/m2 ( 38.000 BTU/pie cuadrado) de superficie de suelo tratada al año. [66]

Iluminación y electrodomésticos

Para minimizar el consumo total de energía primaria, las numerosas técnicas de iluminación natural pasivas y activas son la primera solución diurna que se debe emplear. Para días con poca luz, espacios sin luz natural y durante la noche, se puede utilizar el diseño de iluminación creativo y sostenible que utilice fuentes de bajo consumo energético. Las fuentes de bajo consumo energético incluyen lámparas fluorescentes compactas de "voltaje estándar" , iluminación de estado sólido con lámparas LED , diodos emisores de luz orgánicos , diodos emisores de luz de polímero PLED , bombillas incandescentes de filamento eléctrico de "bajo voltaje" , lámparas de halogenuros metálicos compactos , lámparas de xenón y halógenas .

La iluminación exterior, de seguridad y paisajística alimentada por energía solar (con células fotovoltaicas en cada luminaria o conectadas a un sistema de paneles solares central) está disponible para jardines y necesidades al aire libre. Se pueden utilizar sistemas de bajo voltaje para una iluminación más controlada o independiente, a la vez que se consume menos electricidad que las luminarias y lámparas convencionales. Los temporizadores, la detección de movimiento y los sensores de funcionamiento con luz natural reducen aún más el consumo de energía y la contaminación lumínica en un entorno Passivhaus .

Los electrodomésticos que superan las pruebas independientes de eficiencia energética y que reciben las marcas de certificación Ecolabel por el consumo reducido de electricidad o gas natural, así como las etiquetas de emisiones de carbono de fabricación de los productos , son los preferidos para su uso en casas pasivas. Las marcas de certificación de etiquetas ecológicas Energy Star y EKOenergy son ejemplos.

Características de las casas pasivas

Normalmente, las casas pasivas se caracterizan por:

  • Aire limpio y fresco: Tenga en cuenta que para los parámetros probados, y siempre que se mantengan los filtros (mínimo F6), se proporciona aire de calidad HEPA . Se recomiendan 0,3 cambios de aire por hora (ACH), de lo contrario, el aire puede volverse "rancio" (exceso de CO 2 , limpieza de contaminantes del aire interior) y, en cualquier caso, excesivamente seco (menos del 40 % de humedad). Esto implica una selección cuidadosa de los acabados y el mobiliario interior, para minimizar la contaminación del aire interior por COV (por ejemplo, formaldehído ). Esto se puede contrarrestar en cierta medida abriendo una ventana durante un tiempo muy breve, con plantas y con fuentes interiores.
  • Debido a la alta resistencia al flujo de calor (aislamiento de alto valor R), no hay "paredes exteriores" que sean más frías que otras paredes.
  • Temperatura interior homogénea: es imposible que las habitaciones individuales (por ejemplo, los dormitorios) tengan una temperatura diferente a la del resto de la casa. Cabe señalar que algunos científicos de la construcción consideran que la temperatura relativamente alta de las áreas de dormir no es deseable desde el punto de vista fisiológico. Las ventanas de los dormitorios se pueden abrir ligeramente para aliviar esta situación cuando sea necesario.
  • Cambios lentos de temperatura: con los sistemas de ventilación y calefacción apagados, una casa pasiva normalmente pierde menos de 0,5 °C (0,90 °F) por día (en invierno), estabilizándose en alrededor de 15 °C (59 °F) en el clima de Europa central.
  • Retorno rápido a la temperatura normal: abrir ventanas o puertas durante un breve periodo de tiempo tiene un efecto limitado; una vez cerradas las aberturas, el aire vuelve muy rápidamente a la temperatura "normal".
  • Algunos [¿ quiénes? ] han expresado su preocupación por el hecho de que el estándar Passivhaus no es un enfoque general, ya que el ocupante tiene que comportarse de una manera prescrita, por ejemplo, no abrir las ventanas con demasiada frecuencia. Un estudio de 2013 concluyó que, en general, las casas pasivas son menos sensibles a ese tipo de comportamiento de lo previsto. [67]

Comparaciones internacionales

  • En Estados Unidos , una casa construida según el estándar Passivhaus da como resultado un edificio que requiere energía de calefacción de 1 unidad térmica británica por pie cuadrado (11  kJ / m2 ) por grado de calefacción día , en comparación con aproximadamente 5 a 15 BTU/pie cuadrado (57 a 170 kJ/m2 ) por grado de calefacción día para un edificio similar construido para cumplir con el Código Modelo de Eficiencia Energética de 2003. Esto es entre un 75 y un 95% menos de energía para calefacción y refrigeración de espacios que los edificios nuevos actuales que cumplen con los códigos de eficiencia energética de EE. UU. La casa pasiva en el campamento de habla alemana de Waldsee , Minnesota, fue diseñada bajo la guía del arquitecto Stephan Tanner de INTEP, LLC, una empresa de consultoría con sede en Minneapolis y Múnich para construcción sustentable y de alto rendimiento. Waldsee BioHaus está diseñado según el estándar Passivhaus de Alemania y, en comparación con las casas del estándar LEED de EE. UU ., muestra una mejora en la calidad de vida dentro del edificio al tiempo que utiliza un 85 % menos de energía que una casa construida según este último estándar. [68] VOLKsHouse 1.0 fue la primera "casa pasiva" certificada que se ofreció y vendió en Santa Fe, Nuevo México. [69]
  • En el Reino Unido , una casa nueva promedio construida con el estándar de "casa pasiva" utilizaría un 77% menos de energía para calefacción, en comparación con una casa construida según las Regulaciones de Construcción de alrededor de 2006. [70]
  • En Irlanda , una casa típica construida según el estándar de "casa pasiva" en lugar del Reglamento de Construcción de 2002 consumiría un 85% menos de energía para calefacción de espacios y reduciría las emisiones de carbono relacionadas con la calefacción de espacios en un 94%. [71]

Comparación con edificios de energía cero

Un edificio de energía neta cero (ZEB) es un edificio que durante un año no utiliza más energía de la que genera. El primer edificio de diseño de energía cero de 1979 utilizó técnicas pasivas de calefacción y refrigeración solar con una construcción hermética y un superaislamiento. Unos pocos ZEB no aprovechan al máximo la tecnología de conservación más asequible y todos utilizan tecnologías de energía renovable activa in situ, como la fotovoltaica, para compensar el consumo de energía primaria del edificio. La "casa pasiva" y el ZEB se consideran enfoques tecnológicos sinérgicos complementarios, basados ​​en la misma física de transferencia y almacenamiento de energía térmica: los ZEB reducen el consumo anual de energía a 0 kWh/m2 con la ayuda de fuentes de energía renovable in situ y pueden beneficiarse de materiales y métodos que se utilizan para satisfacer la restricción de demanda de la casa pasiva de 120 kWh/m2, lo que minimizará la necesidad de las fuentes de energía renovable in situ, a menudo costosas. Las casas Energy Plus son similares a las Passivhaus y a las ZEB pero enfatizan la producción de más energía por año de la que consumen, por ejemplo, un rendimiento energético anual de -25 kWh/m2 es una casa Energy Plus.

Comparación con el edificio de calefacción cero

Con los avances en acristalamientos con valores U ultrabajos , se propone un edificio de calefacción (casi) nula basado en "casas pasivas" para reemplazar a los edificios de consumo de energía casi nulo en la UE. El edificio de calefacción nula reduce el diseño solar pasivo y hace que el edificio esté más abierto al diseño arquitectónico convencional.

La demanda de calor específica anual de una casa sin calefacción no debe superar los 3 kWh/m2 al año. En general, se considera que un edificio sin calefacción es más sencillo de diseñar y de operar, ya que no necesita protección solar modulada.

Las necesidades del clima tropical

En un clima tropical, el estándar Passivhaus ha demostrado ser útil para lograr condiciones internas ideales al utilizar ventilación con recuperación de energía en lugar de ventilación con recuperación de calor para reducir la carga de humedad de la ventilación en el sistema de deshumidificación mecánica. Aunque se pueden utilizar deshumidificadores, los calentadores de agua con bomba de calor también actúan para enfriar y condensar la humedad interior (donde puede verterse en los desagües ) y verter el calor en el tanque de agua caliente . Se han estudiado la refrigeración pasiva , el aire acondicionado solar y otras soluciones en el diseño de edificios solares pasivos para adaptar el concepto de "casa pasiva" para su uso en más regiones del mundo.

Se construyó una "casa pasiva" certificada en el clima cálido y húmedo de Lafayette , Luisiana , EE. UU. Utiliza ventilación con recuperación de energía y un eficiente acondicionador de aire de una tonelada para proporcionar refrigeración y deshumidificación. [72] [73]

El acceso solar ha sido un factor muy importante en cualquier diseño de una casa pasiva, ya que permite que la estructura utilice la energía solar para calentar e iluminar el espacio de forma natural y reemplazar los calentadores de agua eléctricos por calentadores de agua basados ​​en energía solar.

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

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Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Casa pasiva .
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  • Asociación Internacional de Casas Pasivas (iPHA)
  • Passipedia - El recurso de la casa pasiva
  • Red de casas pasivas de América del Norte
  • Instituto Canadiense de Viviendas Pasivas (CanPHI)
  • Instituto de Casas Pasivas de Estados Unidos Archivado el 27 de marzo de 2011 en Wayback Machine.
  • Casas pasivas europeas
  • Alianza de casas pasivas de Estados Unidos
  • Casa Pasiva California
  • Casa pasiva de Nueva York
  • Instituto de Casas Pasivas de Nueva Zelanda
  • Instituto de Casas Pasivas de Australia
  • Passivhaus Alemania Archivado el 9 de marzo de 2011 en Wayback Machine.
  • Casa pasiva Illawarra
  • Acelerador de casas pasivas


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