Las casas pasivas son viviendas diseñadas para cumplir una serie de normas estrictas sobre el consumo de energía, la pérdida de aire interior caliente o frío por fugas y la falta de aislamiento suficiente. Estas casas se denominan pasivas porque pierden tan poco aire caliente o frío que se puede mantener una temperatura interior agradable con poco o ningún aire forzado, aire acondicionado central y sistemas de calefacción que utilicen combustibles fósiles. En su lugar, la principal fuente de refrigeración y calefacción procede de un aislamiento grueso, sistemas de ventilación de intercambio de energía y transferencia de calor, la orientación del edificio en el terreno, el uso de elementos paisajísticos y de jardinería para producir sombra, y el uso de materiales y elementos arquitectónicos y mobiliario interior para desviar, reflejar o absorber el calor, así como para proporcionar sombra.
Los sistemas de transferencia de energía también eliminan el exceso de humedad del aire, mientras que la mayor parte de la iluminación se suministra pasivamente a través de grandes ventanales de triple acristalamiento. Las bombas de calor, los ventiladores de techo y los sistemas de calefacción y refrigeración de espacios suministran fácilmente la calefacción o refrigeración adicional necesaria. La energía para los electrodomésticos, la iluminación y la calefacción y refrigeración suplementarias procede de fuentes de energía renovables, como paneles solares o turbinas eólicas.
Elementos de diseño solar pasivo
Los elementos de diseño solar pasivo incluyen:
Orientación del edificio
Para que el edificio reciba la mayor cantidad posible de luz solar, para iluminar el interior y para la calefacción cuando hace frío, los edificios se sitúan en la propiedad de forma que estén orientados hacia el ecuador. Las casas pasivas del hemisferio norte se construyen orientadas al sur, y las del hemisferio sur, al norte.
Además, los edificios situados en el norte pueden construirse lo más cerca posible del límite norte de la parcela, mientras que los situados en el sur pueden construirse lo más cerca posible del límite sur de la parcela. Esto permite el crecimiento de los árboles y reduce la posibilidad de que un edificio más alto bloquee el acceso de la vivienda pasiva a la luz solar.
Jardinería, paisajismo, elementos arquitectónicos y mobiliario interior
Elementos paisajísticos como árboles de hoja caduca, enredaderas trepadoras en muros o pérgolas, jardines verticales y tejados ajardinados o cubiertos de plantas dan sombra a las ventanas y evitan que las paredes y el tejado absorban tanto calor que el interior de la casa se sobrecaliente.
Los elementos de paisajismo como las pantallas Habitat, los toldos, los parasoles, las fuentes y las pérgolas equipadas con lonas desmontables, paneles antidesgarro o pantallas Habitat cubiertas con plantas o enredaderas también proporcionan sombra y refrescan. Los árboles en maceta, las enredaderas y las fuentes pueden colocarse en el interior o en el exterior.
Entre los elementos arquitectónicos que pueden reducir la luz solar al mediodía se encuentran los voladizos de tejado, los postigos enrollables, las contraventanas estándar, las persianas, las pantallas de tela exteriores y las cortinas aislantes, los Brise soleil y los muros Trombe.
Los brise soleil son elementos arquitectónicos diseñados para desviar la luz solar y proporcionar sombra. En particular, se diseñan para evitar que los grandes ventanales de cristal se sobrecalienten. Suelen ser horizontales, pero también pueden enmarcar una ventana o construirse para cubrir una zona donde la gente se reúne o pasea, así como las ventanas de la zona. También pueden tener panel de persianas de seguridad que se cierran para dar sombra durante el calor del día.
Los muros Trombe se utilizan en paredes exteriores orientadas al sur que se encuentran en zonas de la casa donde no se desea tener una ventana, como en una sala de cine en casa o en un cuarto de baño. Para crear un muro Trombe, se monta una capa simple o doble de vidrio de modo que sobresalga una pulgada o menos de la superficie de un muro de mampostería de color oscuro. El muro absorbe el calor solar que pasa lentamente al interior del muro a lo largo del día hasta llegar al interior de la vivienda, cuando el calor irradiado puede ser necesario para calentarse.
Otros elementos y mobiliario exteriores e interiores que se utilizan para recoger o dispersar el calor son las paredes y tejados exteriores y las paredes, suelos, techos y mobiliario interiores. Los colores claros reflejan y dispersan el calor, mientras que los colores oscuros lo recogen y absorben, irradiándolo más tarde, cuando las temperaturas se enfrían y el calor puede ser necesario para calentar la casa.
Sellado y aislamiento para eliminar puentes térmicos
Para eliminar los puentes térmicos (fugas que provocan intercambios incontrolados de aire interior caliente o frío con aire del exterior de la casa), las casas pasivas se sellan en los puntos en los que las tuberías, cables y conductos de ventilación pasan del exterior al interior; en los puntos en los que las tuberías, cables y conductos de ventilación pasan de zonas de la casa con calefacción o refrigeración a zonas sin calefacción o refrigeración, como garajes y áticos; y en los puntos en los que se producen uniones estructurales, como buhardillas, cambios en la línea del tejado o alrededor de chimeneas, claraboyas, tubos de luz o ventanas. También utilizan ventanas de alto rendimiento con factores U de 0,15 a 0,05, que se comparan con valores R de aislamiento de -6,6 a -20.
La cantidad de aislamiento utilizado en las casas pasivas depende del clima de la ubicación geográfica de la casa. Las casas situadas en climas cálidos o templados requieren menos aislamiento, mientras que las situadas en climas más fríos necesitan más. No sólo se aíslan las paredes y el tejado, sino también el suelo. Aislar el suelo elimina un puente térmico entre el suelo y la casa que puede drenar el calor necesario e introducir un enfriamiento no deseado en climas más fríos.
Sistemas de ventilación por intercambio de energía y calor
Los sistemas de ventilación con intercambio de energía y calor son necesarios para introducir aire fresco en las viviendas pasivas herméticamente cerradas y mantener la calidad del aire. Ambos sistemas filtran el aire mediante filtros HEPA. Sin embargo, estos sistemas también desempeñan un papel en la calefacción y refrigeración de la vivienda, y funcionan con una eficiencia del 75 al 95 por ciento calentando el aire frío del invierno a temperaturas de 11 °C a 18 °C (52 °F a 65 °F). Los sistemas de ventilación con intercambio de energía también actúan como deshumidificadores en climas húmedos.
Por término medio, la temperatura en el interior de una vivienda pasiva se mantiene en torno a los 22 °C (72 °F). Esa temperatura será inferior a la exterior en verano y superior en invierno. En un sistema de intercambio de calor, el conducto que introduce aire fresco en la casa desde el exterior envía ese aire a un sistema de intercambio de calor que utiliza la temperatura del aire viciado del interior de la casa para calentar o enfriar el aire exterior. Las pantallas solares ofrecen una protección solar superior, mitigan los daños causados por los rayos UV, optimizan el confort y proporcionan privacidad durante el día.
Un sistema de intercambio de energía añade un paso adicional de humidificación o deshumidificación al proceso. Parte del aire viciado del interior de la casa se introduce en un sistema que toma el aire del exterior de la vivienda a través de un calentamiento o enfriamiento preliminar. En verano, el exceso de humedad del aire exterior se condensa y el calor del agua condensada se extrae y se utiliza, por ejemplo, para calentar el agua del depósito de agua caliente. En invierno, el aire seco y frío del exterior de la vivienda provoca la condensación de la humedad del aire del interior, que se utiliza para humidificar el aire exterior.
Objetivos de los sistemas de casas pasivas
Los sistemas de casas pasivas están pensados para reducir el consumo de energía, disminuyendo el uso de combustibles fósiles y proporcionando al mismo tiempo un entorno de vida cómodo y saludable.
Para ser certificada como casa pasiva, la vivienda no debe necesitar más de 15 kilovatios-hora (kWh) por metro cuadrado y año (1,4 kWh por pie cuadrado y año) para calentarse en invierno, y no debe necesitar más de esa misma cantidad de energía para enfriarse en verano.
La cantidad total de energía necesaria para calentar y enfriar la vivienda no debe superar los 11,1 kWh por pie cuadrado al año (119,4 kWh por metro cuadrado), y la cantidad total de energía necesaria para calefacción, refrigeración, calentamiento de agua caliente, iluminación y otros usos de la electricidad no debe superar los 60 kWh por metro cuadrado al año (5,58 kWh por pie cuadrado).
La carga máxima requerida en los momentos de mayor uso para calefacción o refrigeración no debe superar los 10 vatios por metro (3,05 vatios por pie).
Además, las viviendas pasivas no deben permitir más de 0,6 metros cúbicos de cambios de aire por hora (ACH) o que el aire del interior de la vivienda se intercambie con el aire del exterior cada hora a través de fugas incontroladas. Si tiene un estanque exterior decorativo, puede comparar esto con la tasa de filtración del agua de su estanque. Su sistema de filtración debe ser lo suficientemente potente como para recircular toda el agua de su estanque una vez cada hora. Los elementos que aíslan y sellan una casa pasiva deben ser lo suficientemente eficientes como para permitir que sólo el 0,6 del aire de tu casa se escape por fugas cada hora.
Lo que significa para usted y para el medio ambiente
Los impuestos sobre el uso de la energía en Europa llevan unos 20 años animando a los europeos a construir casas pasivas. Gracias a esta experiencia, los europeos han encontrado formas de reducir los costes de construcción, de modo que los costes de construcción de las viviendas pasivas privadas sólo son un 5% superiores a los de una vivienda estándar.
Ha habido menos incentivos para construir casas pasivas en los países que no tienen impuestos elevados por el consumo de energía. En consecuencia, la falta de experiencia en construcción y de volumen para el sector hace que los costes de construcción de una casa pasiva puedan ser entre un 10 y un 15% superiores a los de una casa estándar, debido sobre todo al coste de las ventanas y al mayor aislamiento. Se puede tardar 10 años en recuperar esta inversión inicial en costes de construcción gracias al ahorro de energía.
Otra cuestión es que los europeos no han tenido que lidiar con la combinación de calor tropical y humedad.
Sin embargo, los constructores que han logrado construir una casa pasiva certificada dicen que han aprendido lo suficiente como para poder reducir el coste de un 10% por encima del coste de una casa estándar a un 5% o 6% por encima del coste de una casa estándar. Los constructores que han fracasado están trabajando con las asociaciones de casas pasivas europeas y estadounidenses, o con ambas, para entender por qué fracasaron sus casas.
Además, la asociación estadounidense está trabajando en la creación de programas CAD similares a los europeos, que ayuden a los diseñadores y constructores de casas pasivas a equilibrar los distintos elementos de una casa pasiva para crear hogares pasivos que triunfen en climas desconocidos para los europeos.
Dadas las declaraciones de constructores de viviendas pasivas que han tenido éxito, no parece que deba tardarse mucho en reducir el coste de la construcción de viviendas pasivas.
Pero las casas pasivas no se limitan a recuperar los costes de construcción mediante el ahorro de energía. Se trata de reducir e intentar revertir los efectos nocivos de la actividad humana sobre el medio ambiente que actualmente nos sustenta. Parece que una pequeña inversión extra en costes de construcción a cambio de mantener ese medio ambiente debería representar un buen retorno de la inversión para cualquier persona interesada en el futuro del planeta, así como para cualquiera cuyo principal objetivo sea su propio futuro personal, el futuro de sus hijos y el futuro de los hijos de sus hijos.
