10 casas pasivas: más rendimiento ambiental, menos energía

En arquitectura, el término “pasivo” no tiene connotaciones negativas. Al contrario: “Passivhaus“, o “casa pasiva” en alemán, es un estándar de eficiencia energética y menor impacto ambiental para casas residenciales y edificios comerciales.

La eficiencia energética es la diferencia entre la energía útil (la que en realidad usamos) y la energía total consumida: cuanto más se aproximen los valores de energía usada y energía consumida, más eficiente es una casa (diagrama de The New York Times).

Desfase histórico entre la energía que usamos y la que gastamos

Ocurre lo mismo con los aparatos electrónicos: la informática personal, por ejemplo, priorizó la multiplicación periódica (y previsible) de la velocidad de los procesadores –Ley de Moore– por encima del rendimiento eléctrico de los equipos.

Este desfase derivó en equipos más rápidos que requerían más ventiladores y mejores disipadores para evitar que se recalentaran los componentes por la pérdida energética -en forma de calor- de una alimentación menos avanzada que la circuitería.

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La biografía de Steve Jobs por Walter Isaacson (y su adaptación al cine, Jobs) reconocen al cofundador de Apple como una de las pocas personalidades de esa industria en dedicar tiempo y recursos a una mejor alimentación eléctrica para equipos electrónicos e informáticos.

Arquitectura y estrategias evolutivas

Volviendo a la arquitectura, las casas pasivas toman las enseñanzas de la naturaleza observadas por biólogos y naturalistas desde Charles Darwin: los mejores diseños logran extraer el máximo rendimiento a la mínima energía posible.

Esta idea, puesta en práctica por todos los organismos usando distintas estrategias evolutivas, determinaría -en un símil entre la vida y los distintos refugios y edificios humanos a lo largo de la historia- que buena parte de la arquitectura residencial actual se extinguiría sin asistencia artificial.

Si fuera un organismo vivo, una casa suburbial actual sería incapaz de “sobrevivir” (aportar confort a sus habitantes) sin asistencia artificial (sobre todo, en forma de uso excesivo de energía para calentar, refrigerar, ventilar).

Cómo debería ser nuestra casa: el ejemplo “casa pasiva”

Las estrategias humanas para mejorar la eficiencia energética de su segunda epidermis (al fin y al cabo, la palabra “ecología” deriva de “oikos“, casa en griego clásico, y “logos”, estudio o disciplina) se asemejan a las que pone en práctica la vida en sus distintas formas:

mejor aislamiento térmico (con mejores materiales -en ocasiones ancestrales, como el corcho y las distintas maderas- y cerramientos -a mayor hermetismo, menor pérdida energética-);
reducir las pérdidas de calor por infiltración en las largas noches invernales;
permitir el sol invernal con la orientación y el diseño de las aperturas y cornisas, que bloquean el sol vertical y dejan pasar el sol invernal, más horizontal;
bloquear el sol de verano o mediodía -vertical- usando protecciones solares fijas, móviles y/o naturales (por ejemplo, una arboleda caducifolia, que pierde las hojas en invierno -dejando pasar el sol- y las recupera en primavera);
evitar la sombra de otros edificios, accidentes geográficos, una mala orientación, etc.;
evitar sistemas eficientes de calefacción y aire acondicionado, cada vez más parecidos a los de los automóviles (con ahorro energético renovando sólo una parte del aire);
instalar renovables (paneles solares térmicos y fotovoltaicos para agua sanitaria y consumo eléctrico; así como alternativas -pequeños molinos eólicos o incluso pequeñas estaciones hidroeléctricas cuando se disponga de un pequeño curso de agua);
aumentar el espesor térmico en fachadas y azoteas, optando cuando sea posible (y económicamente viable) por jardines verticales y horizontales con especies -preferiblemente locales- que requieran poco mantenimiento;
iluminación artificial de bajo consumo y maximización del uso de luz natural (instalando si es necesario claraboyas);
experimentar: autogestión de aguas grises, muros de agua, captadores de viento, superaislamientos, multiplicadores de la ventilación -como patios interiores y torres de viento-;
integrar la inmediatez natural (o crearla) para que la casa se comporte como parte de un complejo ecosistema (las casas pueden rendir como un árbol, convirtiendo los residuos en alimento).

Optar por las mejores soluciones, ancestrales o contemporáneas

El estándar Passivhaus conjuga las últimas técnicas arquitectónicas con las ancestrales cuya validez permanece imbatible (o cuyo rendimiento supera a alternativas modernas o sintéticas), para que los edificios actuales retornen al ideal ambiental y de acondicionamiento: lograr lo máximo con los mínimos recursos.

Pero la mentalidad de la “casa pasiva” deberá hacer frente a décadas donde, como ha ocurrido en otras industria, se han impuesto las economías de escala para primar lo económico sobre lo adecuado (económico o no: en ocasiones, los diseños Passivhaus pueden ser más baratos que los diseños residenciales más impersonales y estandarizados).

Eficiencia desde los cimientos

En la arquitectura contemporánea, las casas bioclimáticas y calificadas como sostenibles han basado su supuesto rendimiento ecológico en el uso de determinados materiales y aplicaciones.

Las casas pasivas, o Passivhaus, reducen el impacto y se centran en el confort de los usuarios al conformar el propio ADN del edificio, al integrarse en el diseño arquitectónico desde la base de la nueva construcción o remodelación.

Orientación, aislamiento, ventilación, adaptación

Las casas pasivas aprenden de las técnicas vigentes de la arquitectura tradicional y las integran en una metodología integrada para lograr confortabilidad con el menor impacto y acondicionamiento artificial posible:

priorizan la buena orientación a la adecuación artificial: la luz natural ilumina y calienta y su incidencia puede modularse a lo largo del año, disminuyendo la factura de iluminación artificial, calefacción y refrigeración;
el aislamiento se convierte en una ciencia y es cuidado hasta el último detalle para que cerramientos y materiales aislantes protejan de la intemperie -calor, frío, ruido.
se inspiran en técnicas usadas desde la antigüedad: patios interiores, parasoles retractables, aislantes naturales, uso de fuentes y plantas para refrigerar, planificación de la incidencia solar y las corrientes de viento en cada estancia y durante cada período del día y el año;
se adapta a las circunstancias locales: los diseños varían en función del tipo de emplazamiento (entornos rurales o urbanos; patrones climáticos y microclimáticos; especificidades -casas de montaña, litoral, desierto-, etc.; latitud -más o menos próximas al ártico o el ecuador-; etc.).

Objetivo: reducir la demanda de calefacción/refrigeración artificiales

Las especificaciones del estándar varían, por tanto, según las circunstancias del emplazamiento.

En Europa Central, donde en 1990 nació la especificación, el estándar Passivhaus suele requerir:

un diseño para reducir la demanda de calefacción hasta los 15 kWh/m2 (kilowatios hora por metro cuadrado) y la misma potencia por metro cuadrado para el sistema de refrigeración;
el total de energía primaria (fuente energética eléctrica o por combustión, etc.) usado para calefacción, agua caliente y electricidad no debe superar los 120 kWh/m2 anuales;
el edificio no debe perder más aire que 0,6 veces por hora el equivalente al volumen de la casa según el registro de un medidor de corrientes;
se recomienda (aunque no es una exigencia) que el flujo de calor emitido por la fuente de calefacción tenga uniformidad, pueda ajustarse a 10 vatios por hora y metro cuadrado.

Más allá de la ventilación natural: intercambiadores de calor

Los requerimientos del estándar Passivhaus son mucho más exigentes que los recomendados por códigos de edificación locales (el código de eficiencia energética de Estados Unidos requiere entre un 75% y un 95% menos de eficiencia energética; en el Reino Unido, el estándar de casa pasiva requeriría un 77% menos de energía por unidad de medida, por un 85% en Irlanda).

Si bien el objetivo de la especificación “casa pasiva” es reducir al máximo la calefacción y refrigeración artificiales (y, por tanto, el consumo energético e impacto del edificio), ésta recomienda instalar sistemas eficientes de calor y frío.

Según Passivhaus, los sistemas de ventilación más eficientes son los que incluyen recuperación del calor (intercambiadores de calor, HRV en sus siglas en inglés), que renueva el aire interior lo suficiente para mantener su calidad.

Amortizando el sobrecoste

En función del hermetismo de materiales aislantes, puertas y ventanas, los intercambiadores de calor y frío reducen el consumo entre un 15 y un 30% por kWh/m2, a diferencia del resto de tecnologías: calderas de gas, calderas eléctricas, bombas de calor, emisores térmicos con líquido interno y los -menos eficientes- calefactores con resistencia eléctrica que carecen de líquido.

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Desde sus inicios en 1990 en Darmstad, Alemania, el estándar Passivhaus del Passivhaus Institut ha atendido a quienes critican su mayor coste de construcción con la amortización del sobrecoste causado por un buen emplazamiento/orientación, mejores aislamientos -paredes, puertas, ventanas- y sistemas de ventilación que a menudo combinan tecnología ancestral (diseño pasivo, ventilación, parasoles, ventiladores eléctricos en el techo) con los últimos intercambiadores de calor.

Kranichstein Passive House, el primer proyecto piloto con la especificación, realizado en Darmstadt en el mismo año, se convirtió en el primer edificio residencial en lograr un consumo documentado de calefacción inferior a 12 kWh/m2, nivel confirmado durante años de monitorización.

Como ocurre con los automóviles, el mayor coste por metro cuadrado de los edificios más eficientes es amortizado -o relativizado- con menores necesidades energéticas.

Dos palabros: “superaislamiento” y “hermiticidad”

Si, además de seguir las recomendaciones de este riguroso estándar voluntario, se quiere obtener la certificación Passivhaus, cada proyecto debe cumplir con varios requisitos cuantificables:

coste: de media, las casas pasivas cuestan un 14% más que los edificios convencionales, según un cálculo realizado en Alemania en 2009;
diseño: arquitecto, constructor y clientes mantienen su autonomía en el diseño, aunque deben emplear simulaciones por ordenador (herramientas de planificación, PHPP en sus siglas en inglés) para cerciorarse de que orientación, materiales, aislamiento, cerramientos, etc. cumplen con el objetivo de la certificación, consumir hasta un 90% menos que una casa convencional;
contexto: además de una orientación óptima (ventanas principales orientadas al ecuador -sur en hemisferio norte y norte en hemisferio sur-), las casas pasivas obtienen mayor eficiencia cuando son compactas para reducir el área que calentar o refrigerar; en lugares templados y cálidos, se recomienda reducir el calor de la excesiva radiación solar usando parasoles, árboles y emparrados, jardines verticales, tejados verdes, etc;
superaislamiento: el objetivo es minimizar la pérdida de calor a través de paredes y ventanas, por lo que se usan materiales con una transmitancia térmica elevada (la arquitectura tradicional lo lograba con muros mucho más gruesos, ahora sustituidos por cámaras con material aislante de alto rendimiento, tanto natural como sintético);
hermeticidad: uno de los requisitos más exigentes del estándar de casa pasiva es la capacidad aislante de las paredes y todos los cerramientos de un edificio que aspire a obtenerlo; para evitar la pérdida energética, el intercambio de aire con el exterior se realiza usando ventilación controlada usando un intercambiador de calor para evitar pérdidas energéticas innecesarias, lo que obliga a controlar los niveles de humedad y punto de rocío;
ventilación: como ocurre en técnicas constructivas integrales ancestrales, las casas pasivas priorizan la ventilación natural cuando cruzada y el uso de corrientes cuando el clima y la estación lo permiten; en ambientes no conductivos, el estándar recomienda intercambiadores de calor y tubos refrigerantes subterráneos (intercambiadores geotérmicos), mientras los climas más fríos requieren intercambiadores de calor;
iluminación artificial y electrodomésticos: el estándar sigue las directrices de otras especificaciones sobre viviendas eficientes, con priorizando tecnologías de bajo consumo (LED, PLED) en iluminación, así como aparatos de bajo consumo.

Mayor comodidad con menor impacto

La dureza de los requisitos de este estándar proporciona edificios más eficientes y -al menos eso pretende- habitables, con aire fresco y limpio (carente de sustancias tóxicas como VOC o formaldehído), temperatura estable y uniforme, cambios térmicos lentos y un rápido retorno a la temperatura idónea.

Según el Passivhaus Institut, se pueden obtener resultados óptimos en climas fríos, templados, calurosos, desérticos, de alta montaña, etc (consultar gráfico de The New York Times).

Más allá del emplazamiento, sus habitantes deberían disfrutar de una vivienda que mantiene niveles confortables usando un 90% menos de energía que su equivalente sin aplicar el estándar.

10 casas pasivas donde convergen energía útil (la usada) y energía total (la que pagamos)

1. Casa de madera pasiva por Juri Troy Architects (afueras de Viena, Austria)