La casa pasiva que es agresivamente verde

Estefanía Arnett

Este mayo, los residentes elegidos de una lotería de 2600 solicitantes están programados para comenzar a mudarse a 98 unidades de vivienda asequible en el nuevo edificio Finch Cambridge en Concord Avenue cerca de Fresh Pond en Cambridge, Massachusetts. Diseñado por Icon Architecture de Boston, el edificio cuenta con ventanales y ventanas en las esquinas para dejar entrar la luz del sol y permitir la ventilación cruzada, un vestíbulo con un techo abovedado y una escalera abierta destinada a atraer a las personas para que no usen los ascensores, y otros toques bien pensados ​​como salvia. paredes de acento verde y grandes baldosas en los baños para minimizar el uso de lechada que atrae la suciedad. Su cuarto de lavado ideal para familias está al lado de un gran espacio comunitario con un salón, un área de cocina y rincones para hacer las tareas, y ambos están ubicados en el último piso, con ventanas que ofrecen impresionantes vistas de Fresh Pond y acceso a una terraza en la azotea que tienen canteros elevados para jardinería.

Pero lo más notable del edificio no se ve en absoluto.

Finch Cambridge fue diseñado para cumplir con el estándar de construcción de mayor eficiencia energética del mundo, conocido como el estándar Passive House (PH), que hará que sea mucho más barato calentar y enfriar que un edificio típico. De hecho, se proyecta que sea un 70 % más eficiente energéticamente que el promedio nacional de 2016 para edificios multifamiliares. Hermética y extremadamente bien aislada, una estructura de este tipo se considera pasiva porque puede mantener su temperatura de manera eficiente sin importar el clima exterior, dependiendo solo mínimamente de los sistemas tradicionales de calefacción y refrigeración. Es efectivamente un termo, dice la gerente de proyecto de Finch Cambridge, Michelle Api- gian, MA '00, MCP '00, directora asociada y líder de sustentabilidad en Icon Architecture, quien también trabajó en el diseño del edificio. El enfoque de la Casa Pasiva, que funciona para todo tipo de edificios, desde viviendas unifamiliares hasta rascacielos, exige un sistema de ventilación que controle cuidadosamente la entrada de aire fresco y recupere el calor (o la frescura del aire acondicionado) del aire viciado saliente. Eso no solo reduce la necesidad de calefacción y refrigeración, sino que ofrece una mejor calidad del aire interior para espacios habitables más saludables y cómodos. Todavía puedes abrir una ventana para que entre una ráfaga de aire fresco si realmente lo deseas.

Teniendo en cuenta todos los beneficios, y el hecho de que los edificios representan el 54 % del uso de energía en Massachusetts, es sorprendente que Finch Cambridge sea solo el segundo edificio de PH multifamiliar en el estado. Apigian también gestionó el proyecto y ayudó a diseñar el primero, un edificio de apartamentos a precio de mercado en el sur de Boston llamado Distillery North, que se inauguró en 2017. Ese edificio obtuvo el estatus LEED Platino, el nivel más alto del edificio ecológico Liderazgo en energía y diseño ambiental. programa de certificación—sin ningún esfuerzo adicional. El edificio es un 72 % más eficiente energéticamente que el promedio nacional de 2016 para edificios multifamiliares. Los inquilinos allí pagan un promedio de $22.50 al mes para calentar y enfriar sus apartamentos, que en su mayoría son unidades de una y dos habitaciones, dice el propietario del edificio, Fred Gordon. Agrega que dos residentes con alergias respiratorias graves informan que sus síntomas desaparecieron por completo poco después de mudarse y reaparecen cuando viajan.

Los conceptos detrás del diseño de PH comenzaron a tomar forma durante la crisis del petróleo de la década de 1970, cuando el gobierno de EE. UU. financió investigaciones para reducir la dependencia del petróleo del país. Pero el interés en construir casas energéticamente eficientes se desvaneció cuando los precios del petróleo cayeron y los estadounidenses volvieron a sus autos que consumen mucha gasolina. Luego, un grupo de europeos continuó donde los estadounidenses (y algunos colegas canadienses) lo habían dejado, refinando las mejores prácticas y estándares para construir casas herméticas que sean más fáciles de calentar en el invierno, un enfoque que promovieron como el movimiento Passivhaus. Un arquitecto alemán construyó el primer Passivhaus de EE. UU. en Illinois en 2003; en 2007, fundó el Passive House Institute de los EE. UU., que ha perfeccionado los enfoques de PH para diferentes climas.

Aunque la idea de diseñar edificios extremadamente eficientes desde el punto de vista energético parece una obviedad, Apigian dice que la conciencia del estándar de PH ha comenzado a extenderse recientemente en la comunidad de diseño de EE. UU. Se enteró por primera vez en 2008 cuando trabajaba en un concurso para diseñar viviendas netas cero (hogares que generan tanta energía como la que usan) para la antigua base militar de Fort Devens en Massachusetts. Ahora certificada en la construcción de PH y defensora activa de los incentivos para promover tales proyectos, cree que diseñar según estos estándares eventualmente se convertirá en la nueva normalidad. Cuando LEED llegó al suelo, todos se sintieron nuevos y locos, dice ella. Ahora, es básicamente un hecho: todas las firmas de arquitectura piensan de manera holística. LEED puso eso claramente en el mapa.

El miedo a los altos costos ha impedido que muchos desarrolladores adopten los principios de la Casa Pasiva. Pocos constructores tienen experiencia con las técnicas de construcción, lo que eleva el precio. Si hay un equipo inexperto, es más probable que obtenga una estimación de costos bastante alta porque están nerviosos y no saben lo que se necesitará, dice Apigian. Pero a medida que más constructores adquieran experiencia, los precios deberían bajar. Creemos que realmente podemos hacerlo por un costo adicional del 1% al 2% si los principios de la Casa Pasiva son integrales desde el inicio del proceso de diseño y todo el equipo está de acuerdo, dice ella.

Con la fase final de la construcción de Finch Cambridge en marcha en febrero, Apigian le dio a MIT News un recorrido por el edificio, explicando los conceptos clave.

Crea un sobre hermético.

DRAGÓN DE ALICIA

A menos que alguien entre por una puerta o abra una ventana, no debe entrar ni salir aire de un edificio de PH excepto a través del sistema de ventilación. Por lo tanto, el revestimiento del edificio está completamente encerrado en una barrera de aire de tres capas que consta de dos capas exteriores de polipropileno unidas térmicamente a una capa polimérica intermedia impermeable. En cada esquina y en todos los bordes de cada abertura perforada (piense en ventanas, puertas, aberturas de conductos), esta barrera está sellada con cinta especial a prueba de agua y viento. (Apigian dice que una barrera de aire de una sola capa no es tan efectiva, y la aplicación adecuada es fundamental. Si se sujeta con grapas, o peor aún, si está rota y soplada, no mantendrá el aire afuera. Las barreras adheridas continuamente son más seguras. )

Este es el primer paso para crear lo que se conoce como envolvente de Casa Pasiva: una barrera continua contra el aire exterior, la humedad y el calor o el frío no deseados. Los 98 apartamentos en Finch Cambridge están dentro del sobre y deben cumplir con los estrictos estándares de hermeticidad y calefacción y refrigeración eficientes. Pero para ayudar a contener los costos, algunas áreas con problemas de ventilación, calefacción y refrigeración más desafiantes (el vestíbulo y su escalera abierta, así como la lavandería y las salas comunitarias) están excluidas del sobre. Todas las puertas que conducen al sobre PH y todas sus ventanas tienen juntas y triple acristalamiento para evitar el flujo de aire no deseado cuando están cerradas.

Envuelva el edificio en una manta.

Los clips de fibra de vidrio rojos evitan los puentes térmicos;
La lana mineral bronceada cubre el exterior del edificio.

FOTO DE CORTESÍA

El aislamiento continuo es crítico. Pero en un edificio tradicional, el aislamiento se coloca solo en las cavidades de la pared entre los postes, dejando espacios, un enfoque que Api- gian compara con un suéter con un montón de agujeros. Para los edificios PH, los arquitectos también suelen agregar una capa de aislamiento exterior continuo con alta resistencia térmica, creando efectivamente una manta alrededor de todo el edificio. El grosor de la manta depende del tamaño, uso y ocupación del edificio, así como de la zona climática. En Finch Cambridge, Icon usó aislamiento de fibra de vidrio aplicado por aspersión en las cavidades de las paredes exteriores y luego envolvió el edificio con una capa de dos pulgadas de lana mineral, un material aislante resistente al fuego hecho de piedra de basalto derretida y escoria reciclada de acerías. . (El edificio Distillery North recibió aislamiento de celulosa en las cavidades de las paredes exteriores más tres pulgadas de lana mineral). Los arquitectos también cubrieron el techo con un aislamiento de espuma rígida cónica, colocaron seis pulgadas de espuma rígida de alta densidad entre el techo del garaje y el piso sobre él, y aislamiento de espuma de poliuretano rociado en puntos de transición que de otro modo serían difíciles de cubrir.

La 'envolvente' del edificio está haciendo la mayor parte del trabajo, manteniendo la temperatura interior independientemente de lo que suceda afuera.

También es fundamental evitar o interrumpir los puentes térmicos, elementos que crean un camino para que el calor entre o salga porque son más conductores térmicos que los materiales circundantes. Los pernos prisioneros, especialmente los pernos metálicos, son puentes térmicos notorios; en Finch Cambridge, se ven interrumpidos por las dos pulgadas de aislamiento exterior. Asimismo, las tiras metálicas en forma de Z que se utilizan para fijar el revestimiento exterior se fijan al edificio con grapas de fibra de vidrio, que tiene una conductividad térmica limitada.

Maneje cuidadosamente la ventilación.

DRAGÓN DE ALICIA

Los ventiladores de recuperación de energía (conocidos como ERV) se utilizan para proporcionar un flujo de aire continuo y equilibrado dentro y fuera de los edificios de PH. Para cada uno de los dos ERV de Finch Cambridge, un conducto aspira aire fresco y un segundo conducto expulsa el aire viciado. Ambos conductos pasan el aire a través del ERV, un intercambiador de calor que aprovecha el principio termodinámico básico de que la energía térmica siempre fluirá de caliente hacia frío. Entonces, mientras que el aire en los dos conductos separados no se mezcla, en climas fríos, el calor del aire viciado que sale ayuda a calentar el aire fresco y frío que entra, lo que reduce la demanda de calefacción en el edificio. En clima cálido, el sistema extrae el calor del aire fresco entrante, transfiriéndolo al aire viciado del enfriador saliente y minimizando la necesidad de aire acondicionado. Los ERV también ayudan a controlar la humedad.

El aire fresco, que se filtra para eliminar partículas, llega a todas las salas de estar y dormitorios de Finch Cambridge desde uno de los dos conductos de aire fresco del edificio. El aire viciado se extrae de las rejillas de ventilación de todos los baños y cocinas y fluye hacia uno de los ERV a través de uno de los dos conductos de ventilación salientes (que se muestran a la derecha, antes de aplicar el aislamiento).

Es una tecnología muy simple que es sorprendente, pero no complicada, dice Apigian. Ha existido por mucho tiempo.

Instale calefacción del tamaño adecuado.

DRAGÓN DE ALICIA

Un edificio con una envoltura de PH adecuada y un sistema ERV requiere calefacción y refrigeración adicionales mínimas. El calor generado por cuerpos, electrodomésticos, luces y dispositivos enchufados como computadoras, televisores y tostadoras contribuye en gran medida a mantenerlo caliente. De hecho, a menudo se dice que puedes calentar una casa de PH con un secador de pelo. En Nueva Inglaterra, dice Apigio, eso puede ser cierto. Pero ella señala que la efectividad de la envoltura de PH para retener el calor significa que el enfriamiento en el verano tiende a ser un problema mayor.

Los modelos informáticos tienen en cuenta el calor generado por los electrodomésticos, los dispositivos eléctricos, los accesorios de iluminación y las personas, y calculan cuánto calor o refrigeración adicional se necesita. Las bombas de calor, que funcionan con los mismos principios que un acondicionador de aire o un congelador y requieren una energía mínima para funcionar, suelen ser suficientes para ambos propósitos. El evaporador o intercambiador de calor de una bomba de calor extrae calor del aire usando un fluido refrigerante que se convierte en vapor; ese vapor luego se comprime en un condensador para aumentar su temperatura, proporcionando calor. El proceso se invierte cuando se necesita enfriamiento. Cada unidad en Finch Cambridge tiene una bomba de calor eléctrica, pero las 98 bombas de calor (y las que se encuentran en los espacios comunes) comparten solo 16 condensadores en el techo (que se muestra a la derecha). Debido a que el sistema permite un flujo de refrigerante variable simultáneo, una unidad orientada al oeste que se está horneando al sol puede solicitar refrigeración al mismo tiempo que una unidad orientada al este puede solicitar calor.

La intensidad de uso de energía del sitio (EUI) proyectada en Finch Cambridge, la cantidad de kBTU requerida para calentar y enfriar cada pie cuadrado por año, es solo 23. Eso es un impresionante 70% menos que el EUI promedio del sitio de EE. UU. para viviendas multifamiliares, que en 2016 fue 78.8.

Elija las ventanas sabiamente y sombree según sea necesario.

STEPHANIE ARNETT

Las ventanas y dispositivos de protección solar adecuados permiten aprovechar el calor del sol en invierno y desviarlo en verano. Para ayudar a mantener la temperatura interior, ya sea que haga calor o frío afuera, todas las ventanas del sobre PH en Finch Cambridge tienen vidrio triple y juntas, con marcos aislados que evitan los puentes térmicos. Y Icon evita las ventanas de guillotina doble siempre que sea posible, ya que es difícil mantener un sello con juntas en una ventana hecha para deslizarse hacia arriba y hacia abajo. La tradicional ventana de guillotina de Nueva Inglaterra es un desastre: la cosa con más goteras conocida por el hombre, dice Apigian.

Las persianas exteriores sobre las ventanas de la fachada sur de Finch Cambridge se extienden hasta la mitad de la longitud de la ventana. (Los arquitectos originalmente habían planeado instalar persianas en las fachadas este, oeste y sur, pero el modelo energético reveló que solo se necesitaban para las ventanas orientadas al sur. Eliminar el resto ayudó a contener los costos). Eligieron persianas con listones inclinados que bloquean el sol de verano, pero evita la acumulación de lluvia y nieve y deja pasar el viento. Debido a que el sol está más bajo en el cielo en el invierno, la luz del sol y parte de su calor radiante pueden entrar por las ventanas debajo de las persianas, lo que ayuda a calentar el edificio.

En un guiño a los pájaros del cercano Fresh Pond, los arquitectos diseñaron la línea del techo del edificio para que pareciera alas. Las alas también brindan sombra para la sala comunitaria y la lavandería en el piso superior y albergan parte de la matriz de paneles solares de 150 kilovatios instalados en el techo. Se proyecta que los paneles solares compensen 98,144 kilovatios-hora por año, o alrededor del 20% de la electricidad total requerida para operar el edificio.

Hacer modelos y pruebas de energía.

INSTITUTO CASA PASIVA | wikimedia

El modelado energético es útil para guiar el diseño y la construcción de un edificio de PH. Los ingenieros del edificio pueden calcular la carga de energía (la cantidad máxima de energía necesaria en un momento dado) para asegurarse de que están especificando equipos del tamaño adecuado para el edificio en lugar de exagerar. También pueden determinar la demanda de energía del edificio (la energía total utilizada en un solo año) para asegurarse de que cumpla con los estándares de PH. Pero medir su hermeticidad una vez que se construye es la prueba definitiva, y se requiere para la certificación como edificio de Casa Pasiva.

Apigian espera que el edificio reciba la certificación PH. En marzo, se estaba preparando para la primera prueba de puerta de soplado de edificio completo de Finch Cambridge para determinar su hermeticidad. La prueba consiste en cerrar todas las puertas y ventanas exteriores y colocar una puerta especial con un ventilador en una de las puertas principales de la envolvente del PH para sacar el aire del edificio y reducir su presión de aire interna. Si el edificio no es hermético, el ventilador de la puerta tiene que trabajar más para mantener el nivel de presión del aire, y se pueden usar plumas de humo para revelar fugas.

Cuando finalizó la construcción final de Finch Cambridge, Api- gian también estaba haciendo malabarismos con otros proyectos locales de casas pasivas en marcha en Gloucester, Salem y Lowell. En cada caso, el objetivo es dar a los sistemas de calefacción y refrigeración muy poco que hacer. Con la hermeticidad y la continuidad y el control térmicos, la envolvente del edificio está haciendo la mayor parte del trabajo en el que normalmente confiamos en nuestros sistemas, manteniendo la temperatura interior independientemente de lo que suceda fuera del edificio, dice ella. Y en Nueva Inglaterra, eso podría significar casi cualquier cosa.

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