Casa pasiva
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 25 de febrero de 2016; las comprobaciones requieren 58 ediciones .La casa pasiva ( en alemán Passivhaus , casa pasiva en inglés ) es un edificio cuya característica principal es el bajo consumo de energía mediante el uso de métodos pasivos de ahorro de energía . [1] Una casa pasiva no es un estándar energético, sino un concepto integral de construcción. [2] Las casas pasivas hacen un uso eficiente del sol (leyes arquitectónicas de la insolación ), las fuentes de calor internas y la recuperación de calor, lo que hace que los sistemas de calefacción tradicionales sean innecesarios incluso en inviernos fríos. Durante los meses más cálidos, las casas pasivas utilizan técnicas de refrigeración pasiva como sombreado estratégico para mantenerlas cómodamente frescas. [3]
El concepto arquitectónico de una casa pasiva se basa principalmente en el uso activo de fuentes de energía pasivas y un aislamiento térmico efectivo con la ausencia de puentes fríos en materiales y uniones. También se aplicarán los principios de zonificación, la correcta geometría del edificio y la correcta orientación del edificio a los puntos cardinales. De los métodos activos en una casa pasiva, es obligatorio el uso de un sistema de ventilación de suministro y extracción con recuperación .
Índices de eficiencia energética de casas pasivasEn el contexto del aumento de los precios de la electricidad y la calefacción, el problema de los costos operativos de la vivienda es grave. Un indicador de la eficiencia energética de la instalación es la pérdida de energía térmica por metro cuadrado (kWh/m²) al año o durante el periodo de calefacción . Se considera edificio de bajo consumo energético aquel que se sitúa por debajo de los 50 kWh/m². Para que una casa se considere pasiva, este indicador debe ser inferior a 15 kWh/m² (según criterios en Europa).
Una reducción en el consumo de energía se logra principalmente al reducir la pérdida de calor del edificio.
Idealmente, una casa pasiva debería ser un sistema de energía independiente que no requiera ningún costo para mantener una temperatura agradable. La calefacción de una casa pasiva debe ser por el calor generado por las personas que viven en ella y los electrodomésticos. Si se requiere calefacción "activa" adicional, es deseable utilizar fuentes de energía alternativas . El suministro de agua caliente también puede ser proporcionado por instalaciones de energías renovables : bombas de calor o calentadores de agua solares . El problema de la refrigeración/aire acondicionado del edificio también se supone que debe resolverse mediante una solución arquitectónica adecuada y, si es necesaria una refrigeración adicional, mediante fuentes de energía alternativas , por ejemplo, una bomba de calor geotérmica .
A veces, la definición de "casa pasiva" se confunde con el sistema de " casa inteligente ", cuya característica principal es la automatización de los dispositivos de ingeniería de edificios (seguridad, cortinas, calefacción, etc.). También es diferente el sistema de “ casa activa ” , que además de gastar poca energía, también produce tanta energía por sí misma que no solo puede autoabastecerse, sino también darla a la red central (una casa con balance energético positivo). ).
Historia
Desarrollo de edificios energéticamente eficientes
El desarrollo de edificios que ahorran energía se remonta a la cultura histórica de los pueblos del norte y de Siberia, que buscaban construir sus casas de tal manera que retuvieran el calor de manera efectiva y consumieran menos recursos. Los prototipos de la tecnología de la casa pasiva son la forma redonda de las viviendas ( tienda de campaña , yurta , etc.) que ahorra energía y materiales, así como una cubierta de materiales aislantes térmicos efectivos (pieles de animales, fieltro ). Un ejemplo clásico de una técnica de ahorro de energía en el hogar es la estufa rusa , que se distingue por paredes gruesas que retienen bien el calor y está equipada con una chimenea con un sistema de rotación.
Los experimentos modernos para aumentar la eficiencia energética de los edificios incluyen una estructura construida en 1972 en la ciudad de Manchester en el estado de New Hampshire ( EE . UU .). Tenía una forma cúbica, lo que aseguraba la superficie mínima de las paredes exteriores, el área de acristalamiento no superaba el 10%, lo que permitía reducir las pérdidas de calor debido a la solución de planificación del espacio. No había acristalamiento en la fachada norte. La cubierta del techo plano se hizo en colores claros, lo que redujo su calentamiento y, en consecuencia, redujo los requisitos de ventilación en la estación cálida. Se instalaron colectores solares en el techo del edificio .
En 1973-1979 se construyó el complejo ECONO -HOUSE en la ciudad de Otaniemi , Finlandia . En el edificio, además de una compleja solución de planificación espacial, teniendo en cuenta las peculiaridades del lugar y el clima, se utilizó un sistema de ventilación especial , en el que el aire se calentaba debido a la radiación solar , cuyo calor se acumulaba por Ventanas especiales con doble vidrio y persianas. Además, se incluyeron colectores solares y una instalación geotérmica en el esquema general de intercambio de calor del edificio, lo que garantiza el ahorro de energía . La forma de las pendientes del techo del edificio tuvo en cuenta la latitud del sitio de construcción y los ángulos de incidencia de la luz solar en diferentes épocas del año.
Casa pasiva
Un esquema interesante para equipar una casa pasiva fue propuesto en mayo de 1988 por el Dr. Wolfgang Feist, fundador del Passive House Institute en Darmstadt ( Alemania ), y el profesor Bu Adamson de la Universidad de Lund ( Suecia ). El concepto ha sido desarrollado en numerosos proyectos de investigación financiados por el Estado de Hesse , Alemania .
En 1996, se estableció el Instituto de la Casa Pasiva en Darmstadt .
Construcción
Los conceptos de "casa ecológica" y "casa pasiva" a menudo se confunden, y las casas pasivas y ecológicas a menudo significan casas construidas con materiales naturales tradicionales o desechos reciclados: hormigón celular , madera, piedra, ladrillo , aunque las casas de piedra son frías y algunos calentadores modernos no son materiales naturales. Recientemente, las casas pasivas a menudo se han construido a partir de los productos del procesamiento de desechos inorgánicos: hormigón , vidrio y metal. En Alemania , se han construido plantas especiales para procesar dichos desechos en materiales de construcción para edificios energéticamente eficientes.
Aislamiento térmico
Las estructuras de cerramiento (paredes, ventanas, techos, pisos) de casas estándar tienen un coeficiente de transferencia de calor bastante alto. Esto conduce a pérdidas significativas: por ejemplo, la pérdida de calor de un edificio de ladrillo común es de 250-350 kWh por 1 m² de área calentada por año.
La tecnología de casas pasivas proporciona un aislamiento térmico efectivo de todas las superficies de cerramiento, no solo paredes, sino también pisos, techos, áticos, sótanos y cimientos. En una casa pasiva, se forma un aislamiento térmico externo altamente efectivo de las superficies de cerramiento. El aislamiento térmico interno es indeseable ya que reduce la inercia térmica de las instalaciones y puede provocar fluctuaciones de temperatura significativas durante el día, por ejemplo, cuando el calor solar ingresa a través de las ventanas. Desde el punto de vista de la física térmica, también es más efectivo aplicar aislamiento térmico desde el exterior, ya que en este caso las estructuras de soporte siempre se encuentran en la zona de temperaturas positivas y humedad óptima, lo que lleva el punto de rocío más allá de sus límites. También elimina los "puentes fríos" en las envolventes de los edificios. Como resultado, en las casas pasivas, las pérdidas de calor a través de las superficies envolventes no superan los 15 kWh por 1 m² de superficie calentada, casi 20 veces menos que en los edificios convencionales.
Ventanas
Las pérdidas de calor a través de las ventanas se dividen en radiación (radiación en el rango infrarrojo desde la casa hacia el exterior), convección (gas en el espacio entre el vidrio) y transferencia de calor por conducción de calor (gas, vidrio y unión). La radiación representa dos tercios de la pérdida de calor, el resto es convección y conducción. La casa pasiva utiliza ventanas avanzadas de eficiencia energética. Las ventanas selladas de doble acristalamiento, de 1 cámara (dos vidrios) o de 2 cámaras (tres vidrios), están llenas de argón o criptón de baja conductividad térmica con un espaciador caliente (polímero o plástico en lugar de metal, que es un puente frío ). ). Uno de los cristales de la unidad de doble acristalamiento está revestido interiormente con un revestimiento selectivo (I-glass o K-glass) que reduce las pérdidas por radiación. Para la encuadernación se utilizan perfiles multicámara más cálidos. Además, los vidrios en algunos casos se endurecen para evitar su destrucción durante el choque térmico. A veces, para aislamiento térmico adicional, se instalan persianas, persianas o cortinas en las ventanas.
La instalación de persianas enrollables (persianas enrollables) le permite aumentar la resistencia térmica del bloque de la ventana en un 20-30% (la resistencia a la transferencia de calor de una estructura de persiana enrollable puede ser de 0,18 a 0,27 m 2 K / W).
La mayoría de las ventanas están orientadas al sur (en el hemisferio norte) y, en promedio, ingresan más calor del que pierden en invierno. La orientación este y oeste de las ventanas se mantiene al mínimo para reducir el incómodo sobrecalentamiento y los costos de energía del aire acondicionado en el verano.
Climatización
Hoy en día, la tecnología de construcción de casas pasivas no siempre permite rechazar la calefacción o la refrigeración activas, especialmente en regiones con temperaturas constantemente altas o bajas, o cambios bruscos de temperatura, por ejemplo, en áreas con un clima continental . Sin embargo, una parte orgánica de la casa pasiva es el sistema de calefacción, aire acondicionado y ventilación, que consume recursos de manera más eficiente que en las casas convencionales.
VentilaciónEn las casas ordinarias, la ventilación se lleva a cabo debido a la inducción natural del movimiento del aire, que generalmente ingresa a la habitación a través de ranuras especiales (a veces a través de ventiladores de ventana - válvulas de ventilación de suministro) en las ventanas y se elimina mediante sistemas de ventilación pasivos ubicados en cocinas y baños. .
En los edificios energéticamente eficientes, se utiliza un sistema más complejo: en lugar de ventanas con ranuras abiertas, se utilizan ventanas de doble acristalamiento selladas insonorizadas, y el suministro y la ventilación por extracción de las instalaciones se realizan de forma centralizada a través de una unidad de recuperación de calor. Se puede lograr un aumento adicional en la eficiencia energética si el aire sale de la casa y entra a través de un conducto de aire subterráneo equipado con un intercambiador de calor . En el intercambiador de calor, el aire calentado cede calor al aire frío.
En invierno, el aire frío ingresa al conducto de aire subterráneo, se calienta allí con el calor de la tierra y luego ingresa al intercambiador de calor . En el recuperador, el aire doméstico expulsado calienta el aire fresco entrante y es expulsado a la calle. El aire fresco calentado que ingresa a la casa da como resultado una temperatura de aproximadamente 17 °C.
En verano, el aire caliente, que ingresa al conducto de aire subterráneo, se enfría allí por contacto con el suelo hasta aproximadamente la misma temperatura. Debido a dicho sistema, las condiciones confortables se mantienen constantemente en la casa pasiva. Solo ocasionalmente es necesario utilizar calentadores de baja potencia o acondicionadores de aire ( bomba de calor ) para un control mínimo de la temperatura.
Iluminación
Se pueden utilizar bloques de LED .
Costo
Actualmente, el costo de construir una casa que ahorra energía es de un 8 a un 10% más que el promedio de un edificio convencional. Los costos de construcción adicionales se amortizan en 7-10 años. Al mismo tiempo, no es necesario colocar tuberías de calentamiento de agua dentro del edificio , construir salas de calderas, tanques de almacenamiento de combustible, etc.
Estándares
En Europa, existe la siguiente clasificación de edificios en función de su nivel de consumo energético:
- "Edificio antiguo" (edificios construidos antes de la década de 1970): requieren alrededor de trescientos kilovatios-hora por metro cuadrado por año para su calefacción: 300 kWh / m² año.
- "Edificio nuevo" (que se construyeron entre la década de 1970 y 2000): no más de 150 kWh / m² al año.
- “Casa de bajo consumo de energía” (desde 2002, no se permite la construcción de casas de un estándar inferior en Europa) - no más de 60 kWh / m² año.
- "Casa pasiva" - no más de 15 kWh / m² año.
- "Casa de energía cero" (un edificio arquitectónicamente del mismo estándar que una casa pasiva, pero diseñado de tal manera que consume solo la energía que produce) - 0 kWh / m² año.
- “Casa más energía” o “casa activa” (un edificio que, con la ayuda de equipos de ingeniería instalados en él: paneles solares, colectores, bombas de calor, recuperadores, intercambiadores de calor del suelo, etc., produciría más energía de la que él mismo consumía) ).
La Directiva de Eficiencia Energética de los Edificios, adoptada por la Unión Europea en diciembre de 2009 , requiere que todos los edificios nuevos estén cerca de la neutralidad energética para 2020 . [cuatro]
En los EE. UU., la norma requiere un consumo de energía de calefacción del hogar de no más de 1 BTU por pie cuadrado de espacio.
En el Reino Unido, una casa pasiva debe usar un 77 % menos de energía que una casa convencional.
Desde 2007, todas las casas vendidas en Inglaterra y Gales deben recibir una calificación de eficiencia energética. El Certificado de Eficiencia Energética será parte obligatoria del Paquete de Información de la Vivienda. Cada vivienda vendida será inspeccionada por un inspector independiente que calificará la eficiencia de la vivienda en términos de consumo energético y emisiones de CO 2 .
En Irlanda, una casa pasiva debe usar un 85 % menos de energía que una casa estándar y emitir un 94 % menos de CO2 que una casa típica.
Las nuevas viviendas españolas a partir de marzo de 2007 deberán estar equipadas con calentadores de agua solares para cubrir por sí mismos entre el 30% y el 70% de las necesidades de agua caliente, dependiendo de la ubicación de la vivienda y del consumo de agua previsto. Los edificios no residenciales (centros comerciales, hospitales, etc.) deben contar con equipos fotovoltaicos [5] .
En Rusia , también hay una serie de documentos (decretos, recomendaciones, decretos, reglamentos, reglamentos territoriales) que regulan el consumo de energía de edificios y estructuras. Por ejemplo, VSN 52-86, que define el cálculo y los requisitos para un sistema de suministro de agua caliente mediante energía solar.
Distribución
Para 2006, se han construido más de 6.000 casas pasivas, edificios de oficinas, tiendas, escuelas, jardines de infancia en todo el mundo. La mayoría de ellos están en Europa .
En varios países europeos ( Dinamarca , Alemania , Finlandia , etc.), se han desarrollado programas estatales específicos para llevar todos los objetos de desarrollo regular a un nivel condicionalmente pasivo (viviendas de consumo ultra bajo - hasta 30 kWh / m² por año).
En los países de la CEI
En Rusia, el consumo de energía en los hogares es de 400-600 kWh/año por metro cuadrado. Se espera que esta cifra se reduzca en un 45% para 2020.
Ya se han construido varios en Moscú.[ cuanto? ] edificios experimentales utilizando tecnología de casa pasiva (edificio residencial en Nikulino-2 ). El sistema de suministro de agua caliente de esta casa utiliza el calor del suelo y los gases de escape, lo que reduce el consumo de energía térmica en un 32% [1] . También se implementó un proyecto de demostración de una casa de este tipo cerca de San Petersburgo . Ha comenzado la construcción del primer pueblo de casas pasivas cerca de San Petersburgo.
Se construyó una casa pasiva de demostración en Nizhny Novgorod utilizando colectores solares , una bomba de calor , generadores eólicos verticales y un sistema de intercambio de aire con recuperación .
En Ucrania, la primera casa pasiva se construyó en 2008 [6] Hasta la fecha,[ aclarar ] Se están construyendo 3 casas privadas pasivas más en diferentes ciudades de Ucrania.
Desde 2010, el Fondo de Vivienda y Servicios Públicos financia la construcción experimental de viviendas de bajo consumo energéticamente eficientes para el reasentamiento de viviendas en ruinas y en ruinas . A principios de 2011, ya se han construido varios edificios energéticamente eficientes con la participación del Fondo en diferentes regiones de Rusia.
La primera casa pasiva certificada fue construida en Rusia en 2011 por Mosstroy-31 según el diseño de Thomas Knecht. El consumo específico de energía térmica para calefacción es de 24 kWh/m² año. [7]
Ecología
La cabaña canadiense promedio produce de 5 a 7 toneladas de gases de efecto invernadero al año. Los hogares estadounidenses producen alrededor de 278 millones de toneladas de gases de efecto invernadero al año. Las casas pasivas pueden reducir significativamente estas emisiones .
Las tecnologías de construcción pasiva pueden reducir significativamente el consumo de energía. Por ejemplo, en la década de 1990 en Alemania, el consumo de energía en el sector de la vivienda y comunal disminuyó un 3%. Y los hogares del Reino Unido consumen alrededor del 30% de la energía del país.
Véase también
Notas
- ↑ 1 2 Resin V. I. Métodos efectivos de gestión del ahorro de energía en la construcción Copia de archivo fechada el 14 de abril de 2021 en Wayback Machine // Arquitectura y Construcción de Moscú. 2003. T. 508-509. Nº 2-3. págs. 7-13.
- ↑ La casa pasiva - definición [ ] . passipedia.org . Consultado el 24 de julio de 2021. Archivado desde el original el 24 de julio de 2021.
- ↑ ¿Qué es una Casa Pasiva? [ ] . passipedia.org . Consultado el 24 de julio de 2021. Archivado desde el original el 24 de julio de 2021.
- ↑ La energía solar fotovoltaica podría ser estándar en los nuevos edificios europeos para 2020 . Consultado el 9 de diciembre de 2009. Archivado desde el original el 21 de marzo de 2013.
- ↑ España exige que los nuevos edificios utilicen energía solar . Consultado el 12 de octubre de 2010. Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2010.
- ↑ "Casa Pasiva en Kiev" en la base de datos del Instituto de Casa Pasiva en Darmstadt . Consultado el 28 de marzo de 2022. Archivado desde el original el 29 de noviembre de 2012.
- ↑ Alexey Shchukin. De una casa termo a una casa concepto . "Experto" N° 13 (796) (02 abr 2012). Consultado el 2 de noviembre de 2012. Archivado desde el original el 5 de noviembre de 2012.
Literatura
- Gabriel I., Ladener H. Renovación de edificios a los estándares de un hogar energéticamente eficiente = Vom Altbau zum Niedrigenergie und Passivhaus. - S.: BHV-Petersburg , 2011. - S. 478. - ISBN 978-5-9775-0574-1 .
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