▷ Calefacción pasiva climática específica para Chicago y otras ciudades

La calefacción pasiva específica para el clima, como todas las formas de construcción pasiva, desempeña un papel fundamental en la energía sostenible, optimizando el rendimiento del edificio, el confort térmico y, en última instancia, maximizando la competitividad de costes. Y aunque es poco probable que los edificios de energía cero y carbono cero se conviertan en una realidad antes de 2030, el enfoque pasivo se considera clave para lograrlos y, en última instancia, implementar las tecnologías de energía renovable contemporáneas.

▷ Calefacción pasiva climática específica para Chicago y otras ciudades

La construcción pasiva en general, y la calefacción pasiva en particular, representan un enfoque bien desarrollado que utiliza pautas de diseño de envolvente (para proteger el espacio habitable), así como criterios basados ​​en el desempeño como un medio para alejarse de nuestra economía energética actual. De acuerdo a una Informe de la Corporación de Ciencias de la Construcción sobre BA-1405: Estándares de construcción pasivos específicos para el clima publicado en 2015, las medidas pasivas son la mejor opción para forzar el rendimiento del edificio a «cero neto» porque «dan como resultado una construcción duradera, mayor comodidad, salud y resistencia, y son las más rentables, hasta cierto punto». Pero también se necesitan pautas estrictas de conservación para cumplir con los objetivos a largo plazo de la energía renovable.

Principios establecidos del diseño pasivo

Los principios del diseño pasivo, que fueron pioneros en América del Norte hace cuatro décadas y que se perfeccionaron en Europa utilizando estrategias basadas en el rendimiento durante la década de 1990, son eficaces universalmente para reducir las cargas de refrigeración y calefacción en los edificios de los EE. UU. UU., Incluidos los de Chicago y otros importantes. ciudades. En la última instancia, su objetivo es reducir los costos y lograr cero o cero energía mediante la reducción del consumo de energía de calefacción, la limitación de la pérdida de calor y la optimización de las ganancias de calefacción (especialmente la solar).

Pero si bien la idea del calentamiento pasivo y las pruebas de hermeticidad se remonta a principios de la década de 1970, las soluciones específicas para el clima solo se han propuesto durante los últimos años. Además, los estándares de construcción pasivos específicos para el clima y basado en el desempeño solo ahora se recomiendan como la mejor opción como una introducción a la eventual implementación de opciones renovables para la energía.

Las tecnologías de diseño avanzado que se relacionan con la calefacción pasiva, clave para la construcción sostenible, incluyen envolventes herméticas, superaislamiento, ventilación controlada, ventanas y voladizos energéticamente eficientes y la eliminación de puentes térmicos. Esencialmente, al usar estos componentes de diseño de la manera correcta, es posible regular el ambiente dentro de los edificios para que se mantenga una temperatura constante.

Si bien la energía solar, que es la principal opción de calefacción renovable, tiene un papel importante que desempeñar, el diseño de calefacción pasiva va mucho más allá de simplemente introducir formas de capturar el calor del sol en un edificio hermético o usarlo para calentar agua . Más bien, tanto el ciclo de vida como los métodos de construcción utilizados para las casas pasivas conducen a importantes ahorros de energía. Los materiales pueden capturar energía solar sin la necesidad de paneles solares, y debido al aislamiento continuo superior en toda la estructura, el ambiente interior se mantiene a una temperatura constante. Además, las ventanas de bajo consumo, la ventilación controlada y los sistemas de calefacción y refrigeración bien diseñados ayudar a mejorar la calefacción pasiva.

Calefacción pasiva con energía solar

Ya sea que viva en Nueva York, Chicago, Atlanta o Myrtle Beach, el sol puede proporcionarle energía solar y sea aprovechando la energía del sol con tecnología o simplemente permitir que brille a través de las ventanas para que su casa se caliente de forma natural. En esencia, la calefacción solar atrapa el calor y lo absorbe y almacena dentro de materiales que tienen una alta masa térmica, como mampostería, losas de hormigón o suelos de baldosas. Se libera por la noche y compensa las pérdidas de calor causadas por temperaturas exteriores más bajas. Las especificaciones de las ventanas de diseñadores e ingenieros permiten un mayor coeficiente de ganancia de calor solar en el acristalamiento.

Por lo general, la calefacción solar pasiva se utiliza junto con el sombreado pasivo que controla la entrada de la luz solar para que haya una ganancia solar máxima en invierno sin que las temperaturas se sobrecalienten en verano.

Para aprovechar al máximo la calefacción pasiva que utiliza energía solar, es necesario considerar una gran cantidad de elementos de diseño. En esencia, todo el edificio debe ser energéticamente eficiente. Sin embargo, a diferencia de los sistemas de calefacción solar activos que tienen un alto costo inicial o períodos de recuperación a largo plazo, la calefacción solar pasiva no lo tiene. Mejor aún, no genera gases de efecto invernadero.

Es mejor incorporar la calefacción solar pasiva en el diseño inicial de un edificio. Además, funciona mejor en estructuras más pequeñas donde el diseño de «envolvente» puede controlar la demanda de energía. Si se diseñan e instalan correctamente, los sistemas de calefacción solar pasiva pueden reducir el uso de energía de calefacción entre un 5 y un 75 por ciento.

Al final del día, hay una gran cantidad de consideraciones de diseño para una calefacción pasiva exitosa, incluida una envolvente de edificio duradera que ayuda a conservar energía. Los problemas de orientación son importantes y también lo son los sellos herméticos alrededor de puertas y ventanas. El acristalamiento debe tener valores de transmisión térmica bajos pero también debe permitir la entrada de radiación solar.

Estándares de calefacción pasiva específicos para el clima

Publicados en julio de 2015, los Estándares de construcción específicos para el clima del Departamento de Energía de EE. UU. Incluyen formas en que las cargas de calefacción y refrigeración se pueden reestructurar y restablecer la adopción de medidas pasivas mediante la ventilación y el aislamiento con recuperación de calor. Esto debe hacerse de una manera que sea sensible a las diferencias climáticas.

Por lo tanto, los diseñadores e ingenieros de Chicago deben considerar el hecho de que Chicago, que tiene inviernos típicamente fríos que son al menos ocho grados más bajos que los de Nueva York, mientras que ambas ciudades son cálidas y húmedas en verano. Si bien los datos deben ajustarse a las curvas de los parámetros del clima local, los ingenieros y diseñadores pueden utilizar el software del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) para establecer criterios de refrigeración y calefacción. También garantiza que se cumplan los valores U mínimos de las ventanas y los estrictos requisitos de hermeticidad, al tiempo que garantiza que ni el confort invernal ni la durabilidad del edificio se vean comprometidos en la búsqueda de un ahorro energético óptimo.

El estándar DOE aborda tres cuestiones que se requieren para obtener energía cero:

  1. Primero, el diseñador reduce la energía de refrigeración y calefacción de una manera pasiva que incluye el uso de dispositivos mecánicos.
  2. Luego, la demanda total de energía se reduce con equipos eficientes y el uso de algunas energías renovables.
  3. Finalmente, la energía cero debe obtenerse mediante el uso de métodos adicionales de generación de energía renovable.

Incluso cuando hay cortes de energía, cuando se obtuvieron los umbrales específicos climáticos adecuados para la calefacción pasiva (incluso si se trata de una calefacción máxima), los beneficios incluirán tanto la comodidad como el ahorro de energía, ya sea que el edificio esté en Chicago o Nueva York, o en cualquier otro lugar.

Por supuesto, a veces hay problemas, y cada ingeniero o diseñador que trabaja para Las iniciativas exitosas de calefacción pasiva quieren ayudar a desarrollar una metodología de diseño basado en el desempeño que identificará el mejor camino más rentable hacia la energía cero tan rápido como sea humanamente posible, al tiempo que conserva los beneficios que los propietarios y habitantes de los edificios desean y necesitan.