Diseño Pasivo

El diseño arquitectónico tiene como fin crear espacios habitables para el ser humano transformando la materia en edificaciones. La arquitectura apunta a conformar espacios habitables interiormente y/o lograr aspectos estéticos de sus formas exteriores. Un buen diseño arquitectónico logra unir esos 2 principales objetivos. 

Puesto que la finalidad de un edificio es cobijar y separarnos del clima exterior creando un clima interior, cuando las condiciones del exterior impiden el confort del espacio interior se debe recurrir a sistemas de calefacción en invierno o refrigeración en verano. El diseño pasivo busca minimizar el uso de estos sistemas y la energía que consumen. A su vez, apunta a obtener edificios que logren su confort ambiental interior mediante el clima y sus procesos naturales, principalmente el sol, el viento, la humedad, entre otros. Para esto es esencial entender el clima del lugar donde se edificará y sus variables asociadas. 

Existe una relación directa entre la forma y la superficie de la vivienda respecto a su eficiencia energética. Como es fácil de entender, a mayor superficie, mayor gasto energético para calefacción. A su vez, a mayor cantidad de muros perimetrales, mayor será la perdida por transmisión a través de estos muros. Debido a esto, típicamente los ejemplos de proyectos de arquitectura sustentable o edificaciones de bajo consumo arquitectónico se centran principalmente en la función por sobre el diseño logrando como resultado formas compactas y usualmente poco atractivas. La casa ZEROe se ha enfocado en mantener el equilibrio entre los principios rectores del diseño pasivo y el diseño arquitectónico donde convivan el programa y la forma.

Entre las estrategias más comunes con el fin de lograr un diseño pasivo se encuentran:

  • Orientación adecuada de cada abertura con respecto al sol 
  • Protección solar sobre las aberturas para evitar sobrecalentamiento en verano
  • El ahorro de energía mediante el uso de aislamiento térmico en la envolvente
  • El ahorro de energía a través de la hermeticidad de la edificación
  • Ventilación natural cruzada
  • Uso de la inercia térmica para aportar al confort interior
  • Uso de iluminación natural
  • Calefacción y enfriamiento mediante el uso de equipos de climatización eficientes

La casa ZEROe se ha enfocado en las siguientes estrategias de diseño pasivo:

  • Usos de energía solar para producir la totalidad de la energía consumida
  • Diseño arquitectónico con el sol como principal motor de calefacción e iluminación
  • Control solar para la radiación solar incidente en verano para evitar sobrecalentamiento
  • Reducción al máximo de las pérdidas de calor por transmisión por la envolvente
  • Ventilación Cruzada ayudada por la humedad producida por la arboleda existente
  • Incorporación de Masa Térmica en el piso con hormigón pulido predominante en la vivienda
  • Uso de iluminación natural para aumentar el confort lumínico y visual

Programa

La vivienda de 189 m2 totales es diseñada para una familia de 5 personas, 2 adultos y 3 niños de entre 1 a 13 años. Cuenta con un programa simple de living y comedor en un solo recinto cercano a la cocina. Cuatro dormitorios, 1 en suite, y una sala estar en el nivel 2 que se puede adaptar como un quinto dormitorio en situaciones que sea requerido. Cada dormitorio contiene un balcón creando espacios intermedios, cumpliendo así un requisito de diseño por la familia. La sala de estar en el segundo nivel contempla otra terraza con la mejor vista del sector alrededor. El estacionamiento para dos autos es parte de la volumetría general de la vivienda y contempla una pendiente de cubierta de 36° con el fin de aposar los paneles fotovoltaicos sin necesidad de construir atriles de sujeción.

Es importante recalcar que en toda edificación ocurren constantemente fenómenos de transferencia de calor.

Estos que se pueden resumir de la siguiente manera

1. La transferencia de calor a través de elementos opacos y vidriosos de la edificación (principalmente perdidas).

2. Las ganancias o pérdida de calor a través del necesario intercambio de aire entre el interior y el exterior (principalmente perdidas).

3. Ganancia solar a través de elementos opacos y cristal

4. Ganancia interna por personas, equipos y sistemas de iluminación.

En términos simples, se deben controlar las pérdidas de calor y las perdidas por ventilación y se deben aumentar las ganancias internas principalmente a través de las ganancias solares y posteriormente por las ganancias internas como la energía producida por equipos, sistemas de iluminación y el calor generado por las personas. Esta pérdidas y ganancias se definen como balance térmico en las edificaciones.Estos temas serán tratados con mayor precisión en la sección de envolvente térmica.