Principios de una casa pasiva

Si bien puede haber distintos criterios y formas de concebir una casa pasiva, por lo general es necesario seguir una serie de reglas de juego que hoy recopilamos en este artículo para resumir los principios de una casa pasiva.

Y es que a nuestro estudio llegan muchas personas que tienen claro que quieren una casa pasiva pero mucho confunden casas pasivas con casas de madera o casas pasivas con certificación passivhaus.

Nosotros no nos cansamos de recordaros que una casa pasiva es una casa bien pensada y bien construida.

Bien pensada, porque tiene aberturas a sur con las que captamos el sol y tiene las zonas de día bien ubicadas, porque genera ventilaciones naturales norte-sur, porque protege las aberturas en verano mediante porches, voladizos o lamas, porque acumula calor mediante muros de gran espesor y no permite que éste se escape porque esta muy bien aislada, y una larga lista que desarrollaremos a continuación.

Bien construida porque utiliza materiales con inercia térmica que acumulan calor, aislamientos transpirables que permiten no acumular humedad, juntas estancas que permiten que no se escape el calor acumulado, acristalamientos de alta eficiencia que se han calculado al detalle y muchas otras estrategias más que no solo forman parte del proyecto sino también de un riguroso y estricto control de detalles en obra.

Además, una casa pasiva está estrechamente relacionada con la arquitectura vernácula, que es aquélla adaptada al clima de un lugar en concreto, porque no es lo mismo construir una casa en los Pirineos que una casa frente al mar en Alicante. La tradición constructiva acumulada a lo largo de los siglos y la observación de las técnicas constructivas locales y la disponibilidad de materiales de proximidad nos dan pistas sobre lo que a lo largo de los años ha funcionado a través de un proceso de ensayo prueba y error.

Hoy en día, por supuesto, el diseño de la construcción ha evolucionado y lo que antiguamente era la sabiduría local hoy se ha convertido en comprobaciones matemáticas mediante modelos 3D de funcionamiento climático pero que no dejan de partir de propuestas basadas en la experiencia.

Veamos entonces de que base partimos para pensar y diseñar una casa pasiva y cómo conseguimos que lo que nos dice la intuición o la tradición local se convierta en una maquinaria perfecta en la que se genera un ambiente interior de confort sin consumo energético. Todo ello respaldado por rigurosos cálculos de consumo y demanda en los que llegamos a saber la temperatura de cada estancia a lo largo del año, algo que nos permite ajustas los detalles constructivos como puede ser la cantidad de aislamiento necesario antes de iniciar la construcción.

¿Qué caracteriza una casa pasiva?

El principio básico de una casa pasiva es la reducción de la demanda energética mediante los llamados sistemas “pasivos”, que se definen como aquellos en los que no gastamos energía para hacerlos funcionar.

Ejemplos de sistemas pasivos pueden ser por ejemplo un buen aislamiento, una buena orientación de las estancias y sus aberturas, que además deberán incluir protecciones solares para verano o la selección de carpinterías y vidrios de alta eficiencia.

Una vez hemos diseñado una vivienda basada en criterios pasivos, vemos cómo cubrimos la demanda restante, ya sea de calefacción o de agua caliente para baños y cocina mediante los que se denominan sistemas activos, estos si son los que gastan energía, una energía que por supuesto puede ser renovable como pueden ser placas solares termodinámicas o fotovoltaicas para generar agua caliente o energía eléctrica.

En los casos en los que la demanda energética se resuelve únicamente mediante fuentes renovables, podemos decir que tenemos una casa pasiva de consumo nulo ya que hay que tener en cuenta que siguiendo los criterios de confort actuales, siempre necesitaremos generar agua caliente sanitaria (ACS) para baños y cocina, así como calefacción en según qué zonas climáticas. Paralelamente, necesitaremos electricidad para iluminación y funcionamiento de electrodomésticos y aparatos electrónicos.

Cuál es el consumo de una casa pasiva

Sistemas pasivos

Una vez hemos entendido la diferencia entre sistemas pasivos y activos, vamos a hacer un repaso de los sistemas pasivos que consideramos indispensables y que nos ayudarán a componer los principios de una casa pasiva.

  • 1. Captación / protección solar
  • 2. Inercia térmica
  • 3. Aislamiento
  • 4. Ausencia de puentes térmicos
  • 5. Ventilación natural

Captación / protección solar

Como toda estrategia pasiva, la relación con la radiación solar varía en función de la época del año en la que nos encontremos adaptándose a nuestro clima, que se caracteriza por ser caluroso en verano y frío en invierno. Así pues, la radiación solar es mucho mayor y vertical en verano – en invierno resulta horizontal y escasa. Por ello, nuestra voluntad es la de captar al máximo durante el invierno para calentar el interior, mientras que en verano queremos protegernos del sol.

Para ello juega un papel importante la orientación, puesto que la respuesta a la incidencia solar debe ser distinta en cada una de las fachadas de nuestra vivienda.

La orientación más beneficiosa para la captación en invierno es la fachada Sur, seguida de las fachadas Este y Oeste. Por el contrario, la orientación a Norte suele caracterizarse por una mínima o inexistente radiación solar y suele estar en sombra a lo largo del todo el día.

Una vez hecha esta introducción teórica de cómo actúa la radiación, vamos a explicar algunos sistemas pasivos que se adaptan a este recurso natural, yendo más allá de una ventana convencional con persiana para protegernos del sol en verano, ya que podemos sacar mucho más partido a la incidencia solar en nuestra casa.

Y es que a nivel de captación y protección tenemos infinitas opciones, desde decidir el tipo de cerramiento, la cantidad de vidrios y cámaras de aire o la transparencia de la misma hasta incluir un sinfín de opciones de protección solar: pérgolas, persianas regulables que dejan pasar luz y ventilación, aleros o vegetación de hoja caduca, que al perder las hojas en invierno permitirá el paso de radiación mientras que en verano nos protege, entre muchos otros.

Inercia térmica

La inercia térmica consiste en la acumulación del calor en los materiales, a mayor masa, mayor acumulación. Cuando decimos que un material tiene inercia térmica, nos referimos a que irá captando y acumulando calor progresivamente para liberarlo igual de lentamente en el momento en que la temperatura ambiente disminuya.

Esta inercia consigue un desajuste entre la temperatura del material y la temperatura exterior a lo largo del tiempo, que permite en invierno por ejemplo almacenar calor durante el día que se liberará a lo largo de la noche cuando haga más frío en el exterior.

En verano, si protegemos los muros y estos no acumulan calor, la inercia de nuestra vivienda nos permite no sobrecalentarnos con la radiación solar del día y aprovechar el frescor acumulado durante la noche.

Un mecanismo pasivo de aprovechamiento de inercia consiste en semi enterrar nuestra vivienda, ya que el terreno tiene mucha masa y por lo tanto amortigua mucho los cambios de temperatura haciéndolos mucho más estables. Otros materiales habituales con alta inercia son el hormigón, la piedra y el ladrillo cerámico o de tierra compactada.

Es importante tener en cuenta que la ubicación del material con inercia térmica hoy en día suele ser interior ya que nuestras viviendas pasivas están muy bien aisladas y nos interesa almacenar el calor / frio que tenemos en el interior según sea invierno (captamos calor solar) o invierno (nos protegemos del sol y mantenemos frescor en casa).

Antiguamente, cuando no se utilizaban aislamientos si que se trabajaba con inercia térmica de muros exteriores, es el ejemplo de las antiguas viviendas de piedra o tierra con muros de gran grosor cuya estrategia consistía en transmitir el calor almacenado durante el día en muros exteriores al interior con un desfase de varias horas y así tener la casa caliente durante la noche.

Aislamiento

El concepto de aislamiento tal vez es el que tengamos más interiorizado, puesto consiste en separar climáticamente dos ambientes para que sus temperaturas. Siguiendo los principios de una casa pasiva, el aislamiento nos permite no perder el calor que hemos conseguido gracias a la correcta captación de nuestras aberturas.

Una vez nuestra casa alcanza la temperatura interior adecuada, el objetivo del aislamiento es precisamente evitar que esta temperatura se pierda ya sea frescor o calor.

Normalmente, según los principios de una casa pasiva, hablamos de aumentar el aislamiento respecto a la construcción convencional a la que estamos acostumbrados en la que la deficiencia del aislamiento la suplen sistemas de calefacción y refrigeración a toda marcha a lo largo de todo el año.

Por ello, hablando en términos de grosor, una casa pasiva coloca alrededor de 15 a 20 cm de aislamiento respecto los 5-8 cm a los que estábamos acostumbrados antiguamente en España.

Además, es preciso tener en cuenta que distintas fachadas pueden tener distintos requerimientos de aislamiento, siguiendo la lógica de la radiación, al resultar menor en la cara Norte, esto implica que debemos colocar un mayor aislamiento en esta fachada, ya que si no se tratará de la fachada por la que perderemos más calor y las estancias colindantes serán las más frías. No debemos olvidar que los principios de una casa pasiva se basan en generar condiciones similares de confort en todas las habitaciones de nuestra casa.

De modo similar a lo que comentábamos en el apartado de inercia térmica, el terreno nos otorga inercia y a la vez aislamiento, por lo que enterrar la cara norte de nuestro edificio nos va a resolver muchos dolores de cabeza.

Respecto a las aberturas, se trata de los puntos de la fachada en los que disponemos de menor aislamiento, por lo que será el primer punto por el que se pierda el calor. Deberemos ser cautos e invertir en buenas carpinterías y buenos acristalamientos, ya que éstos también tienen muchas opciones de aislamiento.

Ausencia de puentes térmicos

Otro aspecto a tener en cuenta y que está estrechamente relacionado con el concepto de aislamiento, es el asegurar la ausencia de puentes térmicos en toda la envolvente de la casa.

Un puente térmico es una interrupción del material aislante debido a la incorrecta resolución de un detalle constructivo, que genera una conexión directa entre el interior y el exterior al no estar aislado.

Si nos enseñan un plano en sección de nuestra casa, deberíamos poder dibujar una línea continua con el lápiz que resiga el aislamiento sin tener que levantarlo en ningún momento, los suelos, los forjados, las ventanas, las cubiertas, todo debe quedar protegido sin que haya ninguna interrupción en el aislamiento aunque utilicemos para ello distintos materiales aislantes.

En caso de interrupción del material aislante, se dice que tenemos un puente térmico y éste, será el punto por el que se nos escapará todo el calor o por el que nos entrará el frio ya que las pérdidas de energía se dan a través del punto más desfavorable del envolvente.

Normalmente esto se produce cuando los detalles constructivos no están bien resueltos, sumado al hecho que vivimos en un clima no muy extremo, por lo que no se le da demasiada importancia a ciertas discontinuidades. Las más conflictivas suelen ser el encuentro del forjado con la fachada y la de la abertura con el muro, es decir la carpintería.

A esta problemática se le suma la generación de humedades en estos puntos, puesto que el encuentro de un punto frío en una superficie cálida propicia condensaciones, lo cual resulta dañino incluso para la salud.

Ventilación natural

La ventilación natural tiene dos funciones básicas, una climática y otra a nivel de salud. Climáticamente, la ventilación se utiliza para disipar el calor excesivo que se genera en el interior de la vivienda en verano.

Sin embargo, no debemos olvidar la otra función que es la renovación constante de aire. Tal renovación permite tanto eliminar impurezas del ambiente interior como regular la humedad en el aire, solucionando así buena parte de problemas de salud que pudieran aparecer fruto de la insalubridad.

Para potenciar la ventilación, aparece el concepto de ventilación cruzada, que consiste en colocar aberturas en fachadas opuestas para generar corrientes de aire, idealmente en fachadas norte-sur. Otra opción consiste en generar patios interiores que nos permitan ventilar las  distintas estancias mediante ventilación cruzada.

Sistemas activos

  • 1. Placas fotovoltaicas
  • 2. Aerogeneradores
  • 3. Placas termodinámicas
  • 4. Geotermia
  • 5. Aerotermia
  • 6. Biomasa

Si bien podemos tener una vivienda pasiva con todos los sistemas detallados en el apartado anterior, la realidad es que no todos los terrenos o climas son ideales y no siempre podemos conseguir una temperatura de confort solo mediante sistemas pasivos.

Sí queremos además conseguir una vivienda de consumo nulo deberemos complementar estos sistemas pasivos con una serie de sistemas activos que pueden ser de fuente renovable o no renovable

Veamos cuáles son según las necesidades de nuestra vivienda:

Consumo energético

Los sistemas activos son aquellos que requieren consumo energético, ya sea proveniente de fuentes renovables o no renovables. Antes de empezar, os proponemos analizar el consumo anual de los distintos tipos de construcciones, para hacernos una idea de la magnitud de la situación.

En general, se considera una casa pasiva toda aquella vivienda que reduzca, como mínimo, un 80-90% el consumo respecto de una casa convencional.

Cuando hablamos de consumo, no hablamos sólo de energía destinada a la climatización, sino también de la energía necesaria para que funcionen todos los aparatos de nuestra vivienda, para calentar el agua y cocinar – e incluso del consumo de agua que trataremos más adelante en el artículo.

El consumo energético anual de una vivienda unifamiliar convencional, que evidentemente varía sustancialmente en función del clima en el que nos encontramos, en España se aproxima a los 150 kWh/m2 año. Si ponemos como ejemplo una vivienda de unos 100 m2, calculamos 15.000 kWh. De estos, aproximadamente un 65% se destinan a la climatización (calefacción y refrigeración). El otro 35% se dedica a los electrodomésticos, la iluminación, calentar el agua y la cocina.

Así, nos damos cuenta del elevado porcentaje que supone la climatización de nuestro hogar, que podremos reducir sustancialmente gracias a los principios de una casa pasiva y las distintas estrategias que hemos detallado antes. De hecho, se trataría de reducir la energía destinada a calefactar nuestra vivienda a la vez que eliminamos cualquier sistema activo de refrigeración.

Existe un estándar de reducción de consumo ideal que es el llamado sello Passivhaus, impulsado en Alemania. Para hacernos una idea, usaremos sus requisitos como ejemplo comparativo. En el caso de la calefacción, exige consumo máximo de 15 kWh/m2año, igual que el consumo en refrigeración. Como hemos dicho que idealmente con sistemas como protección solar y ventilación suprimimos el uso de sistemas activos de refrigeración, una vivienda de 100 m2 gastaría en un año 1.500 kWh – el equivalente a la potencia de un secador de pelo para calefactarla.

Sumado a todo esto, existe la llamada demanda de energía primaria, es decir para iluminación, electrodomésticos, cocina y agua caliente sanitaria (ACS). Partimos de la base que una vivienda de 100 m2 – sin tener en cuenta el consumo en climatización – necesita unos 5.000 kWh al año. Es posible reducir esta cifra con electrodomésticos eficientes, apagando bien los aparatos electrónicos y aprovechando al máximo la luz del sol, pero necesitaremos un mínimo de energía para nuestro día a día.

Fuentes renovables

Podemos emplear fuentes renovables para generar energía calorífica o energía eléctrica. En el caso de la iluminación, los electrodomésticos y la cocina necesitaremos energía eléctrica sí o sí. Sin embargo, tanto el ACS como la calefacción del hogar se pueden resolver mediante energía calorífica.

Generar electricidad

Si lo que queremos es estar realmente desconectados de la red, a día de hoy la única solución son las placas fotovoltaicas o los aerogeneradores.

Sin embargo, sabemos que almacenar electricidad resulta muy difícil todavía a día de hoy. Por ello, la mayoría de instalaciones se ven obligadas a verter el excedente a la red de la compañía eléctrica y consumir de la misma en periodos nocturnos cuando no hay sol, una situación que veremos cambiar en pocos años.

– Placas fotovoltaicas:

Es el sistema más extendido a nivel doméstico. La radiación solar que incide en los paneles provoca que los electrones contenidos en ellos entren en movimiento y se produzca así la electricidad.

Las placas fotovoltaicas son algo más rentables que los aerogeneradores y se pueden amortizar en 5 años, frente a los 25 años de garantía de vida útil que suelen tener.

– Aerogeneradores:

Los aerogeneradores funcionan de forma parecida a los grandes molinos eólicos pero a escala doméstica. Estos, aprovechan la energía cinética – energía del movimiento – para generar electricidad a partir del movimiento de una turbina.

Aunque no suele ser la primera opción para generar electricidad, con una sola turbina -dependiendo de los modelos – ya podríamos alimentar una vivienda media.

Por otro lado, debemos tener en cuenta que la rentabilidad de instalar un aerogenerador en una vivienda depende básicamente del viento de la zona, por lo que se puede tardar entre 8 y 10 años en recuperar la inversión.

Calentar agua

Tanto el ACS como la calefacción de una vivienda pasiva se resuelven con energía calorífica. Si bien es cierto que muchas viviendas convencionales consumen gas, fuente de energía fósil que calienta el agua hasta temperaturas muy elevadas, las fuentes de energía renovables tienen otras implicaciones.

A continuación, vamos a valorar los distintos métodos para la generación de energía calorífica:

– Placas termodinámicas:

El método más común y extendido para calentar agua es mediante placas solares, que no debemos confundir con las placas fotovoltaicas destinadas a generar energía eléctrica. Una placa termodinámica funciona mediante un líquido que se calienta y pasa a través de un circuito cerrado que se conduce desde las placas a un depósito de agua que se calienta.

– Geotermia:

La energía geotérmica aprovecha la temperatura constante del suelo sobre el cual nos encontramos. Básicamente se sitúan unos pozos en superficie o profundidad por los que se hace circular un líquido cuyo salto térmico respecto del interior de la vivienda conseguiremos transformar en energía calorífica. El funcionamiento es inverso en invierno que en verano: en invierno la bomba de calor transmite calor a la vivienda, mientras que en verano refrigeramos la vivienda cediendo calor al terreno.

– Aerotermia:

La energía aerotérmica aprovecha la temperatura del aire mediante una unidad transformadora que situamos en el exterior de nuestra vivienda. En nuestro clima mediterráneo, en verano consigue captar mucha energía calorífica que puede transformar en aire o agua fría para refrigerar, pero en invierno le cuesta ser autosuficiente en temperaturas bajas y necesita de energía extra para calefactar eficientemente.

Fuentes no renovables

Acabamos los principios de una casa pasiva del mismo modo que hemos empezando, recordando que el objetivo de una casa pasiva debería ser el ir hacia el gasto nulo de energía y no sólo la substitución de ésta por fuentes renovables. Sin embargo, hemos comprobado que en la generación tanto de energía eléctrica como calorífica a veces se requiere un aporte extra que parece implicar conectarse a la red convencional. Por ello, queremos destacar una opción no renovable para aporte extra de energía calorífica que siga permitiendo nuestra autosuficiencia.

– Biomasa:

La instalación de calderas de biomasa sirve para conseguir el calor restante necesario, se alimentan o bien con pellets o bien con restos orgánicos, ya sea madera o huesos de aceituna, cascaras de frutos secos o residuos forestales. En general, por comodidad, en una instalación de biomasa se suele instalar un depósito automático de pellets que tan solo deberemos rellenar cada cierto tiempo y que va suministrando de forma automática combustible a la caldera en función de la demanda energética.

Más allá del diseño de una casa pasiva: casa autosuficiente

Finalmente, vamos a hacer un apunte sobre el concepto de casa autosuficiente, sobre el que hemos hecho referencia en algún punto del artículo al hablar de la voluntad de desconectar nuestra vivienda de la red.

Y es que una casa autosuficiente va más allá de los principios de una casa pasiva, puesto que su objetivo consiste en su capacidad de producir la energía y recursos que consume, llegando al consumo nulo, en el que se encuentra desconectada de la red. Nuevamente, este consumo se puede extrapolar al consumo más allá de la energía, como el consumo de agua y alimentación.

A continuación, vamos a hacer un repaso sobre formas de aprovechar los recursos naturales de los que disponemos en nuestro terreno:

Agua

Para hacernos una idea, se calcula que una persona gasta de media 171 litros cada día. Si multiplicamos este número por los 365 días del año y por 4 personas que podrían vivir en una casa, nos sale un total de 249.660 L al año. Para revertir esta barbaridad, disponemos de dos sistemas de aprovechamiento del agua compatibles: el sistema de captación y el de filtrado.

Captación

La finalidad de este sistema es el de captar y acumular el agua de lluvia, por lo que se deberá combinar con un sistema de filtrado o de protección contra las posibles bacterias. En una vivienda unifamiliar, normalmente la recogida de agua de lluvia se realiza a través de la cubierta, dirigiéndola hacia un depósito donde después podamos tratarla.

El tamaño del depósito debe tener la capacidad adecuada para acumular agua a lo largo de todo el año puesto que podemos encontrarnos con temporadas secas y de escasez de agua. En el diseño de una casa autosuficiente, es recomendable prever la instalación de dos depósitos separados; uno para el agua potable – de consumo propio – y otro para el agua reciclada que podremos filtrar para electrodomésticos, regadío o incluso aseo personal.

Aunque menos común, también podemos recoger agua del subsuelo en caso de que la haya a través de un pozo, que da acceso a un depósito natural de agua bajo el terreno.

Filtrado

Los sistemas de filtrado de agua, también llamados fitodepuradora, consisten en filtrar el agua ya utilizada para posteriormente utilizarla para regadío o depósitos de agua no potable. Existen dos tipos, en función del uso previo dado al agua que vamos a filtrar.

– Recuperación:

Se usa para filtrar las llamadas aguas grises, que son aquellas que provienen de la cocina, lavado de ropa o aseo personal. Esta agua recuperada se almacena para ser posteriormente usada para riego, limpieza de exteriores o wáter al no ser potable.

– Saneamiento:

Se usa para filtrar las llamadas aguas negras, es decir aguas fecales, cuya forma de reaprovechamiento es exclusivamente para depuración biológica. En el caso más extremo del wáter seco no necesitaríamos agua, por lo que reduciríamos sustancialmente el consumo de agua.

Producción de alimentos

La tierra es el lugar perfecto para cultivar alimentos propios en un huerto, que puede ser propio o incluso colectivo. No debemos olvidar que tener un huerto en casa requiere mucha dedicación, pero también permite una autosuficiencia alimentaria sumada a una conexión con lo que consumimos mucho más beneficiosa.

A todo esto se le suma la situación que vivimos actualmente, en la que es muy difícil controlar los pesticidas y químicos que añaden a los alimentos que adquirimos en los supermercados, sometidos al ‘greenwashing’ en el que todo es ‘eco’ pero muy dudosamente ecológico. Llegados a este punto, cultivar nuestros propios alimentos será la mejor forma de asegurar nuestra salud y la de nuestra familia. En algunas comunidades de vivienda ecológica, el huerto colectivo es además un espacio de relación y de aprendizaje constante.

Gestión de residuos

Cuando se habla de una casa de residuo cero, se define alrededor de las 5R: Reducir, Reciclar, Reutilizar, Rechazar y Compostar (Rot). Así pues, la gestión de residuos, además de reciclar que debería ser un mínimo irrenunciable, pasa mayormente por el compostaje de materia orgánica, que supone 1/3 de los desechos caseros de media española.

El compostaje se define como la gestión por descomposición de la materia orgánica, por lo que se limita a este sector de desechos exclusivamente, normalmente provenientes de restos de cocina y de jardinería. Estamos hablando del proceso natural que tiene el planeta para reciclar, cediendo sus nutrientes a la tierra para que las plantas puedan absorberlos.

Es tan sencillo como disponer un recipiente de compost, normalmente en un espacio exterior. Con la ayuda de microorganismos y gusanos el volumen de los residuos disminuye en pocos días y se puede aprovechar el producto final como abono natural para el huerto, cerrando así el ciclo de nuestra soberanía alimentaria.

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