Aspectos de una Casa Energéticamente Eficiente

El diseño y la construcción de hogares energéticamente eficientes que se ajusten a las variadas consideraciones que enfrentan los constructores puede ser un desafío.  De cualquier manera, en InterNACHI, creemos que cualquier estilo de casa puede hacerse para requerir relativamente mínimas cantidades de energía para calentar y enfriar, y ser confortables al mismo tiempo. Hoy en día, es más fácil  conseguir su arquitecto y su constructor que utilicen diseños y métodos de construcción mejorados. Si bien hay disponibles muchas opciones diferentes de diseño, todas tienen varias cosas en común: un alto valor de R; un revestimiento térmico firmemente sellado, una ventilación controlada; y facturas de calefacción y refrigeración más bajas.

Algunos diseños son más costosos de construir que otros, pero ninguno de ellos debe ser  excesivamente costoso de construir. Las recientes mejoras tecnológicas en los componentes de edificación y en las técnicas de construcción, y en los sistemas de calefacción, ventilación y enfriamiento (HVAC), permiten que las más modernas ideas sobre ahorro de energía puedan integrarse sin solución de continuidad a cualquier tipo de diseño de casas sin sacrificar confort, salud o estética. A continuación una discusión de los elementos más importantes en el diseño de casas  y sistemas de construcción energéticamente eficientes.

El Revestimiento Térmico

Un  "revestimiento térmico"  es todo lo que sirve en el hogar para proteger la vivienda del exterior. Incluye los elementos  de  las paredes y del techo, aislaciones, ventanas, puertas, burleterías, y barreras de air/vapor. Abajo se describen los ítems específicos a considerar en estas áreas.

Elementos de las Paredes y Techos

Hay muchas variantes a la construcción convencional de paredes y techo de “madera”  (montantes de madera) disponible hoy en día, y han aumentado en popularidad. Se incluyen en éstos: 

• Optimo Valor de Ingeniería  (OVE) 
  Es un método que utiliza madera sólo en donde se hace el mayor trabajo, reduciendo así el uso de madera costosa y ahorrando espacio de aislación. De cualquier manera, la mano de obra debe ser de la mejor, ya que no hay márgenes para errores constructivos.
  
  
• Paneles Estructurales Aislados (SIP) 
   Generalmente son hojas de contrachapado  o tableros  de fibras orientadas (OSB) laminadas a un núcleo de aislación de espuma rígida. El espesor de la espuma puede variar entre 4 y 8 pulgadas. Como los  SIP funcionan tanto como estructura y como aislación, la construcción es mucho más rápida que con OVE o la contraparte más vieja, conocida como "estructural de madera" La calidad de construcción también es superior, ya que hay pocas posibilidades de que los trabajadores cometan errores.
  
  
• Formas de Concreto Aislante (ICF) 
  Consisten en  dos capas de estructura espumosa extruida (una del lado interno de la casa y otra del lado externo) que actúa como si fuera un centro de hormigón armado. Este es el método más rápido y con menos probabilidades de errores constructivos. Estas construcciones son muy resistentes y exceden fácilmente los requisitos de los códigos en caso de zonas de tornados y huracanes.

Aislación

Una casa energéticamente eficiente tiene altos valores de aislación R mayores que los exigidos por la mayoría de los códigos de edificación locales. Por ejemplo, una casa típica del estado de Nueva York con suerte podría tener colocada aislación de fibra de vidrio  R-11 en las paredes exteriores y R-19 en el techo, mientras que los pisos y las paredes de la fundación pueden no tener ningún tipo de aislación. Una casa similar pero bien diseñada y construida tendría unos niveles de aislación en el rango de R-20 a R-30 en las paredes (inclusive las fundaciones) y R-50 y R-70 en los techos. Las secciones o rollos de fibra de vidrio cuidadosamente aplicados, la celulosa impregnada o la aislación de espuma taparán completamente todas las cavidades de las paredes.

Barreras de Aire/Vapor

Estas son dos cosas que a veces pueden hacer el mismo trabajo. Cómo diseñarlas o instalarlas depende en gran parte del clima y del método constructivo elegido. No importa el lugar adonde esté edificando, la condensación  vapor-agua es un desafío importante para la estructura de una casa. En climas fríos, las diferencias de presión pueden traer air húmedo  caliente  interno hacia las paredes internas y el ático. Condensa  a medida que se enfría. Similar situación se da en los climas sureños, aunque al revés. Cuando el aire exterior húmedo entra por las paredes buscando cavidades más frías, condensa y se transforma en agua líquida. Este es la principal causa por la que algunos viejos edificios del Sur que han sido reacondicionadas con aparatos acondicionadores de aire tienen ahora problemas de maderas putrefactas y hongos.

Independiente del clima, es importante disminuir la migración del vapor de agua usando un revestimiento térmico cuidadosamente diseñado y de acuerdo a las prácticas racionales de construcción. Si el vapor de agua consigue ingresar a las paredes o a los áticos también debe permitirse que salga nuevamente. Algunos métodos constructivos y climas permiten que el vapor fluya hacia afuera. Otras son más propensas a que fluya hacia el interior de manera tal que pueda ser manejado por el sistema de ventilación de la casa.

El sistema de "tabique hermetico” y el  "simple CS" son otros métodos para controlar  el movimiento del aire y del vapor de agua en una vivienda residencial. Estos sistemas se basan en la instalación casi hermética de los materiales en láminas, como son los paneles y la places de yeso, en el interior como la principal barrera, y cuidadosamente sellado con la placa de espuma y/o  contrachapado en el exterior.

Cimientos y Losas

Las paredes y las losas de la fundación al menos deberían estar aisladas tan bien como las paredes de los espacios abiertos. Las fundaciones sin aislación tienen un impacto negativo en el uso de la energía y el confort del hogar. , especialmente si la familia utiliza las partes bajas de la casa para vivirlas. Además, los artefactos que entregan calor como sub producto, como el caso de los calentadores domésticos de agua caliente, las lavadoras, las secadoras y las congeladoras, se colocan sobre plataformas. Aislando cuidadosamente las paredes de la fundación y el piso de la plataforma, estos aparatos ayudarán en el calentamiento de la casa.

Ventanas

Una casa típica pierde más del 25% del calor a través de las ventanas. Aún en el caso de las ventanas modernas que aíslan menos que una pared, en general, una casa energéticamente eficiente en climas dominados por la calefacción debería tener menor cantidad de ventanas expuestas al norte, este y oeste. Como regla general, el área de una ventana no debería superar  entre el 8% y 9% del área de; piso, a menos que su diseñador sea experto en técnicas solares pasivas. Si este es el caso, se recomienda aumentar el área de las ventas del lado sur un 12%. En climas dominados por enfriamiento, es importante elegir ventanas hacia el este, oeste y sur con bajos coeficientes de ganancia calórica (esto bloquea la ganancia calórica solar).Es importante hacer un voladizo de techo correctamente diseñado para ventanas hacia el sur  para evitar sobrecalentamiento en verano en la mayoría de las áreas de Estado Unidos continental. En el peor de los casos, las ventanas con clasificación Energy Star (o equivalentes) deberían especificarse según Los Lineamientos Climáticos Regionales Energy Star.

En general, las ventanas con mejor sellado son las tipo marquesinas, ya que cierran mejor que las deslizantes. Las ventanas con marcos metálicos deberían evitarse, especialmente en climas fríos. Siempre selle los retardadores de difusión aire/vapor fuertemente en los bordes   de los marcos de las ventanas  para que el aire y el vapor de agua no ingresen a través de las cavidades de la pared.

Sellado del Aire

Un revestimiento térmico bien construido requiere una aislación y sellado preciso y completo. El sellado de las filtraciones de aire en todo el revestimiento térmico reduce significativamente la pérdida energética. El sellado de aire únicamente puede reducir los costos de servicio hasta un 50% del mismo tipo y antigüedad. Los hogares así construidos son tan energéticamente eficientes que puede ser complicado especificar  un sistema correcto de calefacción/ refrigeración. Las reglas generales de dimensionamiento del sistema son a veces inexactas, y resultan en sobre dimensionamientos y derroches.

Ventilación Controlada

Como una casa energéticamente eficiente está aislada herméticamente, también es importante y muy simple la ventilación deliberada del edificio de manera controlada. La ventilación mecánica controlada  del edificio reduce la intrusión de humedad del aire y por ende los riesgos para la salud debido a contaminantes del aire internos. Esto también proporciona una atmósfera más confortable, y reduce la probabilidad de daños estructurales debido a la acumulación excesiva de humedad.

Un sistema de ventilación cuidadosamente diseñado también es importante por otras razones. Como en el caso de calderas, calentadores de agua, secarropas y extractores de baño y cocina que extraen el aire de la casa, es más fácil despresurizar una casa sellada si se ignora todo el resto. Los aparatos de tiro natural, como son los calentadores de agua, las estufas a leña y los hornos tienen su “tiraje” por medio de extractores, lo que puede llevar a la acumulación letal de gases tóxicos dentro de la casa. Por tal razón, es una buena idea usar aparatos de calefacción de “combustión sellada” siempre que sea posible, y proporcionar la entrada de aire de reemplazo para todos los otros dispositivos que puedan extraer aire del edificio.

Los ventiladores con recuperación de calor (HRV) o los ventiladores con recuperación de energía (ERV) se multiplican para el uso de ventilación controlada en casas herméticas. Estos dispositivos recuperan alrededor del 80% de la energía del aire viciado de salida, y entrega  esa energía al aire fresco de entrada por intermedio de un intercambiador de calor dentro del dispositivo. Generalmente, están vinculados al sistema central de aire forzado, pero pueden tener su propio sistema de conductos.

Otros sistemas de ventilación, como los respiraderos a través de la pared y/o los de “bajo consumo” pueden usarse en conjunción con los extractores. De cualquier manera, son más onerosos para operar y posiblemente menos confortables a la hora de usarlos, ya que no tienen funciones de recuperación de energía para preacondiconar el aire de entrada. Un aire de ingreso poco confortable puede generar un serio problema en el clima norteño, y puede generar problemas de humedad en climas húmedos. Este tipo de estrategia de ventilación se recomienda solo para climas de baja y media humedad.

Condiciones  de Calefacción  y Refrigeración

Las casas que incorporan los sistemas arriba mencionados deberían necesitar relativamente pequeños sistemas de calefacción (típicamente, menos de 50,000 BTUs por hora, aún en climas fríos). Algunos no tienen más que el sol como fuente primaria de energía térmica. Algunas de las opciones de calefacción auxiliar incluyen  el calentamiento por las losas radiantes en el piso a través de un calentador de agua a gas natural, una pequeña caldera, un horno o una bomba de calor eléctrica. También, cualquier aparato que entregue calor “residual”  puede contribuir significativamente a las necesidades de calefacción por tales pérdidas. Las estufas de ladrillos, las de pellets y las de leña también son opciones, pero deben ser operadas con cuidado para evitar el tiraje al revés.

En el caso de necesitar un acondicionador de aire, es suficiente una unidad pequeña (6,000 BTUs por hora). Algunos diseños usan solamente un gran ventilador y al aire fresco de la tarde para enfriar la casa. Durante la mañana, la casa se cierra y se mantiene confortable hasta la próxima tarde.

Inicio de un Proyecto

Las casas que tengan incorporados los dispositivos de arriba tienen muchas ventajas. Se sienten más confortables, dado que la aislación adicional mantiene las temperaturas de las paredes interiores más estables. La humedad interna se controla mejor, y se reducen los tirajes. Una barrera de aire/vapor herméticamente sellada reduce la probabilidad de humedad y de filtraciones de aire a través de las paredes. Este tipo de casas también son muy silenciosas debido a su aislación extra y su construcción hermética.

Hay algunas posibles desventajas. Pueden ser más caras y llevar más tiempo su construcción que una convencional, especialmente si su constructor y los contratistas no están familiarizados con estos tipos de prestaciones para ahorro de energía. Aunque la estructura puede diferir solo un poco con respecto a una casa convencional, su constructor y los contratistas pueden no querer desviarse de lo que han hecho siempre antes. Puede ser que necesiten educación y capacitación si no tienen experiencia con estos sistemas.Dado que algunos sistemas tienen paredes más gruesas que las típicas, puede necesitarse una base más grande para tener la misma superficie habitable.

Antes de comenzar un proyecto de construcción de una casa, evalúe cuidadosamente el lugar y su clima para determinar el óptimo diseño y orientación. Puede querer tomarse un tiempo para aprender cómo usar algunos de los programas de software relacionados con el uso de energías disponibles que lo pueden ayudar. Realice un diseño que logre los niveles de aislación apropiados, la dinámica de la humedad, y la estética buscadas. Son fundamentales las decisiones sobre las ventanas, puertas y sistemas de HVAC apropiados para lograr un diseño eficiente. También considerar el costo, la facilidad de construcción, las limitaciones del constructor, y el cumplimiento de los códigos de construcción. Algunos sistemas son fáciles de construir, mientras que otros son extremadamente complejos y por ende más costosos.

Un número creciente de constructores están participando en los Programas federales del gobierno para casas  Building America y Energy Star, que promueven las casas energéticamente eficientes. Muchos constructores participan de manera que se pueden diferenciar de sus competidores. Los costos de construcción pueden variar significativamente, en función de los materiales, las técnicas constructivas, el margen de utilidad del constructor, la experiencia, y el tipo de  HVAC elegido. Sin embargo, los beneficios mayores de diseñar y construir una casa energéticamente eficiente son su mayor nivel de confort y los menores costos operativos. Esto se relaciona directamente con el aumento de valor en el mercado inmobiliario.

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