La preocupación por el medio ambiente, el bienestar
humano y la eficiencia energética en la construcción son relativamente
recientes. Si bien es cierto que la arquitectura, especialmente la tradicional
o popular, ha estado siempre ligada a la naturaleza, el clima y el lugar, y que
sus soluciones han buscado la satisfacción humana, nunca como en la época
contemporánea se ha pretendido de forma intencionada que estos tres factores alcanzasen
simultáneamente altos grados de optimización.
Las primeras construcciones humanas tomaban los
materiales de su entorno y adoptaban las formas más adecuadas para adaptarse al
clima de su región. El impacto en el
medio ambiente derivado de la ejecución de estas construcciones era
bajo, pero los niveles de bienestar que ofrecían a sus ocupantes también lo
eran, especialmente si se comparan con los niveles de calidad de vida que exige
la sociedad moderna. La preocupación por la eficiencia energética como tal ni
siquiera existía. Por el contrario, los métodos de construcción modernos,
gracias al avance tecnológico, permiten usar materiales de sitios remotos e
incluso ignorar las enseñanzas adaptativas relativas a la forma del edificio
sin menoscabo del bienestar humano. Los obstáculos se superan con un elevado
coste energético y un gran impacto sobre el medio ambiente.
Entre un extremo (sumisión del bienestar humano a la
naturaleza) y el otro (desprecio del entorno natural a cambio del bienestar
personal), surgen los llamados movimientos de arquitectura sostenible, bioclimática
o ecológica, que buscan un alto bienestar humano con construcciones de mínimo
impacto en el medio natural y eficientes energéticamente para consumir la menor
cantidad de recursos posibles. Esta difícil apuesta requiere la búsqueda de
nuevas formas de construir, nuevos materiales y de nuevas tecnologías que en
algunos casos, como en lo que se refiere a fuentes de energía renovables no
están lo suficientemente desarrolladas como para competir en el mercado,
presentan fuertes desventajas prácticas o tienen un uso de ámbito netamente
experimental.
La dificultad del reto, sin embargo, lejos de causar
inmovilismo ha servido de acicate para el surgimiento de soluciones novedosas
que se han ido perfeccionando con el tiempo. Hoy en día la obligatoriedad de la
certificación energética en España para calificar las edificaciones en función
de su eficiencia energética nos demuestra que el camino se ha recorrido
despacio pero sin pausa. Sin embargo, hay iniciativas mucho más ambiciosas en
el cuidado medioambiental que llevan tiempo desarrollándose, es el caso de los
denominados edificios de energía cero (EEC, o en inglés, NZEB, acrónimo de net-zero
energy building), los edificios de baja energía o los edificios construidos
bajo el estándar de casa pasiva o Passivhaus (PH), según su denominación original
en alemán.
El estándar Passivhaus surgió a finales de la década de
los 80, en mayo de 1988, como resultado de una conversación entre Bo Adamson de
la universidad sueca de Lund y Wolfgang Feist del Instituto para la Vivienda y
el Medio Ambiente de Alemania, siendo la idea original desarrollada
posteriormente a través de diversos proyectos de investigación apoyados
financieramente por el estado alemán de Hesse. Sus principios son sencillos:
una casa pasiva es un edificio que no requiere de un sistema de calefacción
tradicional gracias a un buen aislamiento y a un sistema de intercambiadores de
calor que evita las pérdidas derivadas de la ventilación.
Actualmente para poder declarar que un edificio cumple
con el estándar Passivhaus debe satisfacer los siguientes criterios de
certificación fijados por el Instituto de Casa Pasiva de Darmstadt (Passivhaus
Institut, PHI):
-Demanda de calefacción < 15 kWh/(m²a)
-Demanda de refrigeración < 15 kWh/(m²a)
-Demanda en energía primaria < 120 kWh/(m²a)
(calefacción, agua caliente y electricidad)
-Estanqueidad < 0.6 renovaciones de aire por hora
(valor de estanqueidad 50 Pa)
Estos rigurosos criterios obviamente no son de obligado
cumplimiento, aunque cada vez es mayor la tendencia a acercar las soluciones de
la construcción convencional a sus exigencias, algo que es posible hacer
paulatinamente gracias a las mejoras técnicas, abaratamiento del coste de
materiales y elementos altamente aislantes, y a la voluntad política. Es
preciso señalar que aunque el nombre Passivhaus se refiere a viviendas, el
estándar se puede aplicar y de hecho se aplica a toda clase de tipologías de
edificios: oficinas, escuelas, guarderías, supermercados, etc. Del mismo modo
puede ser aplicado tanto a obra nueva como a rehabilitación, aunque en el
segundo caso los retos y dificultades a superar suelen ser considerables, por
lo que en la práctica el grueso de las edificaciones certificadas como
Passivhaus son de nueva construcción.
Los métodos que se utilizan para conseguir satisfacer tan
rigurosos requisitos son básicamente “pasivos”, lo que explica su denominación
de “casa pasiva”. La mayor parte de la demanda de calor o refrigeración se cubre
mediante estrategias de captación u obstrucción de la radiación solar,
aislamiento y hermeticidad, optimización de la forma del edificio y diseño
energéticamente eficiente, aprovechamiento del calor de las personas y en
último caso mediante equipos técnicos.
El
diseño capaz de combinar adecuadamente los diversos recursos es necesariamente
complejo, por lo que para facilitar la labor el Passivhaus Institut proporciona
un programa específico de simulaciones por ordenador denominado Passivhaus
Planning Package (PHPP).
Los
primeros elementos a tener en cuenta en el diseño son el factor de forma del
edificio, su posición en el territorio, y el aprovechamiento que hace de la luz
solar que recibe. La forma ha de ser compacta, para evitar tener mucha
superficie expuesta en relación a su volumen, las ventanas han de estar bien
orientadas y ser de tamaño acorde al clima, y en caso necesario deben preverse
elementos de protección solar como lamas, parasoles, pérgolas, masas de
árboles, etc. El color del edificio, por sus efectos en la reflexión y absorción
del calor, ha de estar adecuado a la temperatura exterior media predominante.
En
segundo lugar es fundamental disponer un excelente aislamiento térmico en la
envolvente, muy superior a lo habitual en la construcción convencional, desde
los muros exteriores hasta la cubierta y la solera, para conseguir una baja
transmitancia térmica. El diseño de los detalles constructivos ha de ser
cuidadoso para evitar los puentes térmicos por los que podrían producirse fugas
de calor.
El
uso de ventanas de alta tecnología es primordial, pues los vanos en la
envolvente representan el mayor reto a la hora de conservar el calor y
garantizar la hermeticidad que exige el estándar Passivhaus. Las carpinterías elegidas
han de ofrecer una muy baja transmitancia térmica y los acristalamientos han de
ser de triple vidrio rellenos con un gas
inerte, argón o kriptón. Con el fin de mantener el calor dentro de la vivienda
en invierno y fuera en verano el vidrio ha de ser bajo emisivo.
La
hermeticidad es un factor esencial del estándar Passivehaus y su exigencia es
por principio mucho mayor que la habitual en construcción convencional. Esto se
debe a que si la envolvente exterior es lo más estanca posible se pueden
controlar más fácilmente mediante ventilación mecánica las ganancias o pérdidas
de calor y a que la utilización de un fuerte aislamiento requiere de un especial
cuidado con la humedad y los puntos de condensación. Por ello en este tipo de
construcciones las juntas deben cuidarse al máximo durante la ejecución. La
satisfacción de este requisito se evalúa a través de la denominada prueba de presión (también llamado ensayo
Blower-Door), en el que se crea artificialmente una diferencia de presión entre
el interior y el exterior mediante un ventilador en la puerta de entrada. Se
considera que el edificio cumple el estándar PH si el resultado es inferior a
las 0,6 renovaciones de aire por hora, una cifra muy por debajo de las hasta 3
renovaciones de aire por hora de un edificio tradicional y las 2 de un edificio
calificado como de bajo consumo energético.
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Esquema de funcionamiento de un edificio diseñado
siguiendo el estándar Passivhaus (PH) |
Otro
de los factores definitorios de la casa pasiva es el control de la ventilación.
Si el ambiente es propicio la ventilación natural (simple o cruzada) juega un
papel fundamental y es un componente integral del diseño. En caso de que el
ambiente no lo sea se emplean además sistemas mecánicos de ventilación y recuperación
de calor (con una tasa de recuperación de más del 80%) cuidando de mantener la
calidad del aire. Dado que los edificios de diseño pasivo son esencialmente
herméticos, la velocidad del cambio de aire puede optimizarse y controlarse
cuidadosamente, aprovechando el calor que generan las personas, los animales y
los electrodomésticos mediante el precalentamiento del aire limpio entrante
antes de expulsar el aire viciado.
Como
consecuencia del uso de intercambiadores de calor para recuperar energía, la
regulación de la ventilación, la hermeticidad y el fuerte aislamiento, las
casas pasivas no requieren de una fuente de calefacción convencional, aunque en
la práctica se suelen instalar bombas de calor adicionales para despreocupar a
los clientes ante imprevistos. Según las preferencias del diseñador pueden
incorporarse también métodos de climatización geotérmica como pozos provenzales,
canadienses, tubos enfriadores subterráneos o intercambiadores aire-suelo que
permiten precalentar (o pre-enfriar, según el caso) el aire de ventilación.
Finalmente
es importante hablar sobre la iluminación y el consumo energético general. Con objeto
de minimizar el consumo total de energía primaria ha de cuidarse el diseño para
aprovechar al máximo la iluminación natural. La iluminación artificial en
interiores ha de realizarse mediante lámparas de bajo consumo y la iluminación
exterior de circulación, seguridad y paisajismo con energía solar, alimentada
mediante células fotovoltaicas para cada luminaria individualmente o con un
sistema centralizado de paneles solares. Mediante sensores de luz natural y
otros instrumentos de domótica pueden optimizarse aún más los consumos de
energía. Los electrodomésticos y demás aparatos han de tener una alta
calificación de eficiencia energética.
Diseñando
y construyendo según el estándar Passivhaus se obtienen numerosas ventajas,
como ya se ha descrito, aunque la experiencia y el análisis detallado ha
permitido hacer aflorar una serie de inconvenientes y críticas. El más evidente
es el sobrecosto que supone con respecto a una casa convencional, que es lo que
lo convierte en definitiva en un estándar voluntario y no obligatorio. Sin
embargo, hay otras de mayor calado. La exigencia de hermeticidad, con tan
escasas renovaciones de aire por hora (el mínimo que se considera saludable es
de 0,3 r.p.h.), presenta inconvenientes prácticos, limitando el libre uso de
las ventanas, que el usuario está obligado a abrir con poca frecuencia. Además
supone limitaciones a la hora de elegir los materiales, acabados y mobiliario
interior, para minimizar los efectos de agentes químicos y olores. También han
de cuidarse las actividades llevadas a cabo en el interior, para que no se
altere el equilibrio si es preciso ventilar una o más habitaciones con
frecuencia. Otro inconveniente que se ha observado es el requisito de temperatura
interior homogénea, lo que hace imposible tener habitaciones individuales (por
ejemplo, los dormitorios) a una temperatura diferente del resto de la casa. Algunos
estudios científicos consideran que una temperatura relativamente alta en las
áreas para dormir no es fisiológicamente deseable.
En
cualquier caso, más allá de sus ventajas e inconvenientes, el estándar
Passivhaus ha sido a lo largo de más de 20 años un referente dentro de la
arquitectura sostenible y un banco de pruebas para medidas que poco a poco ha
ido adoptando la construcción convencional. La preocupación por la eficiencia
energética y el cuidado con el aislamiento se han convertido en algo cotidiano y
cada vez más demandado por la sociedad actual, y eso se debe en parte a quienes
lo impulsaron de manera teórica a finales de los 80 y empezaron a ejecutarlo en
la práctica en la década de los 90. La historia de su evolución, mejora, puesta
en práctica y sus logros, junto con los de otras iniciativas similares
ideológicamente, demuestra hasta qué punto los cambios producidos en un pequeño
sector de la arquitectura pueden propagarse y ser útiles en la construcción
masiva transformando lo que hasta entonces era lo convencional.
El primer edificio diseñado siguiendo el concepto de casa
pasiva fue construido en 1990, y ocupado un año después, en la ciudad alemana
de Darmstadt en el distrito de Kranichstein. Fue planificado y llevado a cabo
bajo la supervisión del doctor Wolfgang Feist y el Instituto de Vivienda y
Medio Ambiente de Alemania con excelentes resultados. Se trataba de cuatro
unidades de vivienda adosadas formando un edificio compacto y todos sus
componentes mostraron un funcionamiento perfecto permitiendo obtener un ahorro
energético de alrededor del 90% en comparación con una casa convencional de la
época.
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Primera casa construida con el estándar Passivhaus
(1990, Darmstadt, Alemania) |
Sin embargo, es interesante observar que aunque desde un
punto de vista estricto este fue el primer ejemplo ya hubo precedentes
anteriores que apuntaban muchas de las estrategias y técnicas de la casa
pasiva. Quizás el más llamativo sea el buque polar noruego Fram, utilizado por
exploradores como Roald Amundsen, que ya en 1883 fue construido con paredes y
techos altamente aislados con muros de hasta 40 centímetros de espesor y con
acristalamientos triples para evitar el uso de calefacción incluso con
temperaturas exteriores por debajo de cero. Posteriormente, ya en el ámbito de
la arquitectura, la Universidad Técnica de Dinamarca construyó en 1973 una casa
siguiendo algunos de los principios que hoy se consideran propios del estándar
Passivhaus para crear un edificio que con los criterios actuales se
clasificaría como de baja energía. Los avances que introdujeron eran demasiado
caros para una aplicación masiva, no se solucionaron los problemas de pérdidas
energéticas en las ventanas ni se tomaron medidas claras sobre la hermeticidad
del edificio, pero aún así su experiencia supuso un impulso notable para este
camino abierto hacia la arquitectura sostenible.
En septiembre de 1996, pocos años después de que el
doctor Wolfgang Feist lograra construir con éxito la primera casa pasiva, se
fundó el Passivhaus Institut (PHI) en Darmstadt con el objetivo de difundir y
controlar el nuevo estándar. A partir de entonces el número de edificaciones
certificadas conforme a él creció de forma constante, lográndose una y otra vez
nuevos hitos. En 1998 se construyó la primera casa pasiva independiente en
Bretten, Alemania, y también el primer gran edificio de oficinas de Europa, la sede
de una empresa en Cölbe cerca de Marburg. En el año 2000 se utilizó el estándar
PH por primera vez en construcción de vivienda pública, fueron 40 viviendas en
Kassel. Entre 2004 y 2005 se ejecutaron las obras de la primera casa pasiva de
alta montaña, situada a 2.154 metros sobre el nivel del mar en el pico
austriaco Hochschwab. En 2010 se terminó de rehabilitar en Friburgo de
Brisgovia el primer bloque de viviendas en altura certificado con el estándar
de casa pasiva, construido originalmente en 1968 tiene una altura de 45 metros,
dieciséis plantas y más de 7.000 metros cuadrados construidos. En los últimos
tiempos la administración pública alemana ha adoptado el estándar con
entusiasmo ejecutando viviendas, escuelas, gimnasios e incluso piscinas
cubiertas como la de la ciudad bávara de Bamberg, la primera certificada como
PH, con más de 1.700 metros cuadrados de superficie de agua repartida en seis
piscinas.
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Refugio Schiestlhaus,el primero de alta montaña construido
según el estándar Passivhaus (Hochschwab, Austria) |
El estándar Passivhaus goza de buena salud y es
especialmente popular en los países de habla germana, Alemania, Austria y Suiza
(en esta última bajo la denominación Minergie-P), pero también en Italia (Tirol
del Sur), Polonia y los países escandinavos. Ha llegado también a Estados
Unidos, aunque su seguimiento es muy minoritario, siendo la primera construcción
allí una residencia privada situada en Urbana, Illinois, construida en el año
2003, aunque la primera certificada es del año 2006, una escuela en Bemidji,
Minnesota.
Estimaciones
del año 2008 arrojaban un número de casas pasivas construidas en todo el mundo
en torno a las 15.000 o 20.000, la mayoría en zonas de habla germana. Por tanto
su expansión a nivel global es a día de hoy una utopía. Y es que ni todos los
climas tienen las mismas necesidades ni la voluntad política, medios técnicos o
económicos en todos los países son favorables a la instauración de un estándar
tan riguroso y exigente.
En
cualquier caso las iniciativas de arquitectura sostenible, ecológica y
bioclimática no se detienen, y ya sean edificios bajo el estándar Passivhaus,
EEC, de baja energía o certificación LEED, el camino hacia el bienestar humano
con construcciones eficientes que respetan el medio natural ya está trazado.
