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Si bien el concepto de “casa pasiva” remonta sus orígenes a la década de 1970, no fue hasta la creación de Passivhaus (el estándar de origen alemán de optimización energética para la construcción de viviendas) cuando esta práctica de arquitectura sostenible llegó a su edad adulta. Desde que se construyera el primer edificio Passivhaus en Alemania a principios de la década de 1990, el protocolo Passivhaus se ha aplicado con éxito en edificios ubicados por todo el mundo, desde la fría ciudad de Oslo hasta la tropical Shanghái. Este libro expone el concepto de arquitectura pasiva, explica el estándar Passivhaus y explora su aplicación en el marco de los territorios de climas cálidos. Con un enfoque práctico y directo, el autor presenta los conceptos básicos de esta normalización constructiva, las tecnologías actuales con las que trabaja y las pautas fundamentales para su aplicación en países de climas templados y cálidos. El libro se estructura en tres capítulos: la arquitectura pasiva, el estándar Passivhaus y un tercer bloque donde se aplica la herramienta PHPP a edificios de referencia de ciudades de climas cálidos y tropicales como Madrid, Lisboa, Ciudad de México o Río de Janeiro. Además, se presentan diversos ejemplos de edificios Passivhaus que demuestran la viabilidad del estándar en estas zonas. Micheel Wassouf (Damasco, 1968) es arquitecto por la Universität Karlsruhe de Alemania. Ha trabajado como arquitecto en diversos países europeos y actualmente reside en España. Su empresa Energiehaus ha desarrollado los primeros edificios de la península Ibérica según el protocolo Passivhaus y ha formado a arquitectos españoles en el tema. Ainda que o conceito da “casa passiva” tenha suas origens na década de 1970, foi apenas com a criação da Passivhaus (a norma de origem alemã de otimização energética para a construção de moradias) que essa prática de arquitetura sustentável amadureceu. Desde a construção do primeiro prédio Passivhaus na Alemanha no início da década de 1990, o protocolo Passivhaus vem sendo aplicado com sucesso em edificações do mundo inteiro, da fria cidade de Oslo à tropical Xangai. Este livro apresenta o conceito de arquitetura passiva, explica a norma Passivhaus e explora sua aplicação no âmbito dos territórios de clima quente. Com enfoque prático e direto, o autor apresenta os conceitos básicos dessa normalização da construção, as tecnologias atuais com as quais trabalha e as pautas fundamentais para a aplicação da norma em países de clima temperado ou quente. O livro se estrutura em três capítulos: a arquitetura passiva, a norma Passivhaus e um terceiro bloco de caráter prático, no qual se mostra a aplicação da ferramenta PHPP a edificações de referência em cidades de clima quente e tropical como Madri, Lisboa, Cidade do México e Rio de Janeiro. Além disso, são apresentados diversos exemplos de edificações Passivhaus que demonstram a viabilidade da norma nessas zonas. Micheel Wassouf (Damasco, 1968) é arquiteto graduado pela Universidade Karlsruhe, da Alemanha. Trabalhou como arquiteto em diversos países europeus e atualmente reside na Espanha. Sua empresa Energiehaus desenvolveu os primeiros prédios da península ibérica a seguir o protocolo Passivhaus e vem formando os arquitetos espanhóis no tema. DE L A CA SA P AS IV A AL E ST ÁN DA R DA C AS A PA SS IV A À NO RM A P AS SI VH AU S M IC HE EL W AS SO UF GG DE LA CASA PASIVA AL ESTÁNDAR DA CASA PASSIVA À NORMA MICHEEL WASSOUFGG LA ARQUITECTURA PASIVA EN CLIMAS CÁLIDOS A ARQUITETURA PASSIVA EM CLIMAS QUENTES PASSIVHAUS WASOOUF 15 LLOM pantone 354.indd 1 15/04/14 10:01 De la casa pasiva al estánDar Da casa passiva à norma passivhaus Editorial Gustavo Gili, SL Rosselló 87-89, 08029 Barcelona, España. Tel. (+34) 93 322 81 61 Valle de Bravo 21, 53050 Naucalpan, México. Tel. (+52) 55 55 60 60 11 De la casa pasiva al estánDar Da casa passiva à norma micheel Wassouf GG la arquitectura pasiva en climas cáliDos a arquitetura passiva em climas quentes passivhaus Gostaria de agradecer a Angelika Rutzmoser, María Cifuentes Ochoa e Daniel Tigges pela ajuda recebida na elaboração desse livro. Tradução: Carla Zollinger Revisão técnica: Alexandre Salvaterra Revisão de texto: Felipe Grüne Ewald Preparação de texto: Adriana Cerello Design gráfico: Toni Cabré/Editorial Gustavo Gili, SL Qualquer forma de reprodução, distribuição, comunicação pública ou transformação desta obra só pode ser realizada com a autorização expressa de seus titulares, salvo exceção prevista pela lei. Caso seja necessário reproduzir algum trecho desta obra, entrar em contato com a Editora. A Editora não se pronuncia, expressa ou implicitamente, a respeito da acuidade das informações contidas neste livro e não assume qualquer responsabilidade legal em caso de erros ou omissões. © da tradução: Carla Zollinger © Micheel Wassouf © Editorial Gustavo Gili, SL, Barcelona, 2014 ISBN: 978-84-252-2636-6 (digital PDF) www.ggili.com.br Quiero agradecer la ayuda prestada en la elaboración de este libro a Angelika Rutzmoser, María Cifuentes Ochoa y Daniel Tigges. Diseño gráfico: Toni Cabré/Editorial Gustavo Gili, SL Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a la Cedro (Centro Español de Derechos Repro- gráficos, www.conlicencia.com) si necesita reproducir algún fragmento de esta obra. La Editorial no se pronuncia ni expresa ni implícitamente respecto a la exactitud de la información contenida en este libro, razón por la cual no puede asumir ningún tipo de responsabilidad en caso de error u omisión. © Micheel Wassouf © Editorial Gustavo Gili, SL, Barcelona, 2014 ISBN: 978-84-252-2636-6 (digital PDF) www.ggili.com 06 Introducción Las tendencias actuales Normativa Certificación medioambiental Los estándares de construcción Edificio de energía neta casi nula 20 La arquitectura pasiva Criterios de la arquitectura pasiva Criterios de la arquitectura Passivhaus Conceptos pasivos singulares 68 El estándar Passivhaus Definición oficial del estándar Passivhaus Sistemas de calefacción Sistemas de refrigeración La herramienta PHPP 84 Ejemplos construidos tipo Passivhaus 100 El cálculo energético mediante PHPP 136 Conclusión 141 Bibliografía 143 Créditos de las ilustraciones 06 Introdução Tendências atuais As normas de edificação Certificação ambiental As normas de edificação sustentável Edificações com consumo de energia quase nulo 20 A arquitetura passiva Critérios da arquitetura passiva Critérios da arquitetura Passivhaus Conceitos passivos especiais 68 A norma Passivhaus Definição oficial da norma Passivhaus Sistemas de calefação Sistemas de refrigeração A ferramenta PHPP 84 Exemplos construídos tipo Passivhaus 100 O cálculo energético com a ferramenta PHPP 136 Conclusão 141 Bibliografia 143 Créditos das ilustrações Índice Sumário Introducción “Tu casa es tu cuerpo más grande” Gibran Jalil Gibran Introdução “Sua casa é seu corpo em maior escala” Gibran Jalil Gibran 7 Cada vez que viajo a Damasco, mi ciudad de nacimiento, me impresiona el orgullo con el que sus ciudadanos muestran los edificios modernos de los nuevos barrios de esta urbe milenaria. A veces me invitan a tomar café en pleno verano, y pasamos las tardes entre el calor y el frío de los edificios climatizados y excesivamente vidriados. Más tarde, al volver a casa de mi tía, quien vive en una casa tradicional en el casco antiguo, vuelvo a recuperar el confort perdido para volver a tomar té y café con mis primos. El bienestar que ofrece esta casa en verano me recuerda al confort de las casas construidas reciente- mente según el estándar Passivhaus en el continente europeo. Pienso lo bien que estaría conciliar la arquitec- tura moderna internacionalcon las casas tradicionales pasivas que conforman las ciudades antiguas del Medi- terráneo. De hecho, la arquitectura pasiva, definida como aquella que se adapta a las condiciones climáticas de su entorno, existe desde la Antigüedad. Sócrates (469- 399 a. C.) fue el primero en describir esta arquitectura por escrito: el megaron que propone parte de la casa griega, pero modifica su planta para darle una forma trapezoidal, y conseguir una mayor captación de energía solar en invierno y el mantenimiento del confort en verano por medio de los voladizos del porche. Esta componente energética de lo local ha ido dilu- yéndose a lo largo del siglo xx, sobre todo a raíz del auge de la arquitectura del Estilo Internacional en la posgue- rra. En la propia denominación, el Estilo Internacional se desvincula de las condiciones locales para aplicarlas internacionalmente. Así, el proyecto y la ejecución de los edificios contemporáneos se han desarrollado según parámetros estéticos, funcionales y económicos, que es el marco en el cual se movía hasta ahora la libertad arquitectónica aceptada por nuestra sociedad. Con la crisis del petróleo de la década de 1970 resur- gió la preocupación por los aspectos medioambientales en la edificación, y en la actualidad la inquietud cre- ciente sobre el cambio climático ha quedado patente en el IV Informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change) donde se estima con una gran probabilidad (superior al 90 %) que la causa del calenta- miento global del planeta son las emisiones de dióxido de carbono (CO2) que se derivan de las actividades huma- nas (además del CO2, la lista de gases incluye el metano Cada vez que viajo a Damasco, minha cidade natal, me impressiona o orgulho com que seus cidadãos mostram os edifícios modernos dos novos bairros desta cidade milenar. Às vezes, me convidam em pleno verão para tomar café e passamos as tardes entre o calor e o frio dos edifícios climatizados e excessivamente envidraçados. Mais tarde, ao voltar à casa de minha tia, que vive em uma edificação tradicional no centro antigo, recupero o conforto perdido tomando chá e café com meus primos. O bem-estar que essa casa oferece no verão me lembra o conforto das casas construídas recentemente no conti- nente europeu segundo a norma Passivhaus. Fico pen- sando com seria importante conciliar a arquitetura moderna internacional com as casas tradicionais passivas que configuram as cidades antigas do Mediterrâneo. De fato, a arquitetura passiva, definida como aquela que se adapta às condições climáticas de seu entorno, existe desde a Antiguidade. Sócrates (469-399 a.C.) foi o primeiro a descrever esta arquitetura por escrito: seu megaron se baseia na casa grega, modifica sua planta para dar-lhe uma forma trapezoidal e conseguir captar mais energia solar no inverno, mantendo o conforto no verão graças aos beirais que sombreiam as varandas. Megaron griego: planta y sección originales desarrolladas en el Neolítico (arriba) y propuestas por Sócrates en el siglo IV a. C. (abajo). Megaron grego: planta e corte originais desenvolvidos no Neolítico (acima) e propostos por Sócrates no século IV a.C. (abaixo). 8 Introducción [CH4], el óxido de nitrógeno [N2O] y otros gases de menor importancia). En el período de 1996-2005 se han registrado once de los doce años más cálidos desde que existen los registros meteorológicos (1850). Los escenarios que presenta el IPCC varían desde el pesimista —con un incremento global de la temperatura de hasta 6,4 °C para 2100— hasta uno sostenible en el otro extremo, con un incremento de solo 1,1 °C. El IPCC insiste en que es necesario controlar el aumento del calenta- miento global a un máximo de 2-2,4 °C en 2050, para evitar grandes catástrofes naturales debidas al calentamiento global. Según este organismo, solo puede garantizarse tal incremento con una reducción de los gases de efecto invernadero entre un 50-80 % respecto a los de 2007. En este marco de cambio climático global, destaca el papel clave del sector de la edificación. La energía nece- saria para la construcción, el mantenimiento y el uso de los edificios supone el 40 % del consumo energético en la Unión Europea. Un tercio de las emisiones globa- les de CO2 equivalentes, principal indicador del cambio climático, tiene su causa en la construcción y el uso de los edificios.1 En la actualidad, el consumo de energía debido al uso de un edificio es responsable de la mayor parte de las emisiones de CO2 del sector de la edificación. Incluso en países con un clima suave, como el mediterráneo, la energía que se consume en calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria e iluminación es la principal res- ponsable de las emisiones de CO2 en las diferentes etapas de la vida de los edificios. Estos consumos suelen ocupar el primer lugar como fuente de emisiones de CO2, por delante de la energía necesaria para la extracción y la fabricación de los materiales, e incluso de la energía necesaria para la construcción de los edificios. Por ello, resulta de especial interés recuperar la relevancia de la arquitectura pasiva en la construcción o la rehabilita- ción de nuestros edificios, pues tiene un gran potencial de ahorro energético. Esse componente energético próprio da arquitetura ver- nacular foi se diluindo ao longo do século xx, sobretudo a partir do auge da arquitetura do Estilo Internacional no pós-guerra. Como sugere a denominação, o Estilo Internacional se desvincula dos condicionantes locais para aplicar-se internacionalmente. Assim, o projeto e a execução das edificações contemporâneas se desenvolve- ram segundo parâmetros estéticos, funcionais e econô- micos, limites que cercearam a liberdade arquitetônica aceita pela nossa sociedade. Com a crise do petróleo da década de 1970, ressurgiu a preocupação com os aspectos ambientais nas edificações. Na atualidade, a crescente inquietude em relação à mudança climática ficou patente no quarto Relatório do Grupo Intergovernamental de Especialistas sobre a Mudança Climática (IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change). Neste, estima-se com uma grande probabilidade (superior a 90%) que a causa do aqueci- mento global do planeta seja a emissão de dióxido de carbono (CO2) que se deriva das atividades humanas. Além do CO2, a lista de gases inclui o metano (CH4), o óxido de nitrogênio (N2O) e outros gases de menor importância. Entre 1996 e 2005, registraram-se onze dos doze anos mais quentes desde que existem os registros meteorológicos (1850). Os cenários apresentados no IPCC são variados: vão desde uma visão pessimista — com um aumento global da temperatura de até 6,4°C para 2100 — até uma visão otimista – com um aumento de apenas 1,1°C. Para evitar grandes catástrofes naturais devidas ao aquecimento global, o IPCC insiste na necessidade de controlar o aumento do aquecimento global até um máximo de 2 a 2,4°C para 2050. Segundo o IPCC, esse aumento só pode ser garantido com uma redução entre 50 e 80% dos gases de efeito estufa, em relação às emissões de 2007. Neste marco de mudança climática global, destaca-se o papel fundamental do setor da construção. A energia necessária para a construção, a manutenção e o uso das edificações representa 40% do consumo energético na União Europeia. Um terço das emissões globais de CO2 equivalentes, principal indicador da mudança climática, tem sua causa na construção e no uso das edificações.1 1 Fontes: Levine, M. et al. “Residential and Commercial Buildings”. In Metz, B. et al. (orgs.). Climate Change 2007: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge/Nova York, Cambridge Univer- sity Press, 2007. 1 Datos según: Levine, M., et al., “Residentialand Commercial Buildings”, en Metz, B. et al. (eds.), Climate Change 2007: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the In- tergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge/Nueva York, 2007. 9Introdução LAS tEndEnCIAS ACtuALES Si repasamos las tendencias actuales respecto a la soste- nibilidad en la construcción, es preciso recordar el pro- pio concepto de sostenibilidad, en cuya definición se tienen en cuenta todos los factores relevantes para el mantenimiento futuro de nuestras sociedades. La sostenibilidad se basa en tres pilares básicos: • La sostenibilidad ecológica define el objetivo básico de la sostenibilidad: la protección del medio ambiente para las futuras generaciones, que contempla, entre otras cuestiones, el mantenimiento de la biodiversi- dad y la protección contra el cambio climático. • La sostenibilidad económica consiste en una econo- mía capaz de asegurar un determinado poder adqui- sitivo, un bienestar económico y la protección de los recursos económicos frente a la explotación por parte de intereses específicos. • La sostenibilidad social comprende el desarrollo de la sociedad en un proceso participativo de todos sus integrantes, lo cual implica un equilibrio entre los diferentes sectores de la sociedad para garantizar una convivencia pacífica. Mientras que la sostenibilidad ecológica tiene una pers- pectiva global (los gases nocivos para el medio ambiente no conocen fronteras), la económica y la social suelen centrarse en escalas locales y regionales, pues dependen de características específicas de cada sociedad. Actualmente, las normas que se refieren a la sosteni- bilidad en la construcción obedecen a una jerarquía muy simple: las más rigurosas se definen en los estándares de construcción, seguidas por las certificaciones ambientales y las normativas nacionales. La base de las técnicas y las soluciones constructivas y arquitectónicas aplicadas en cada país está recogida en las normativas vigentes propias, elaboradas a lo largo del tiempo a partir de las necesidades más urgentes de cada sociedad. Por ello, las normativas que controlan aspectos relativos a la sostenibilidad suelen tener un carácter elemental. En cambio, las certificaciones medioambientales están pensadas para cuantificar y controlar de manera integral todos los aspectos de la sostenibilidad de un modo mucho más completo que las normativas nacionales. Atualmente, o consumo de energia decorrente do uso das edificações é responsável pela maior parte das emis- sões de CO2 do setor da construção. Inclusive em países de clima ameno, como aqueles do Mediterrâneo, a energia que se consome com climatização, aquecimento de água e iluminação é a principal causa das emissões de CO2 ao longo do ciclo de vida das edificações. Esses consumos costumam ocupar o primeiro lugar como fonte de emissão de CO2, superando a energia necessária para a extração e fabricação dos materiais, inclusive a energia necessária para a construção das edificações. É importante, portanto, reafirmar a relevância da arquitetura passiva na cons- trução ou reciclagem das edificações, já que ela tem um grande potencial de economia energética. tEndênCIAS AtuAIS Para analisarmos as tendências atuais a respeito da sus- tentabilidade na construção, é necessário lembrar o pró- prio conceito de sustentabilidade, em cuja definição são contabilizados todos os fatores relevantes para a manu- tenção futura de nossas sociedades. A sustentabilidade se baseia em três pilares básicos: • A sustentabilidade ecológica define o objetivo básico da sustentabilidade: a proteção do meio ambiente para as futuras gerações, que inclui, entre outras questões, a manutenção da biodiversidade e a prote- ção contra a mudança climática. • A sustentabilidade econômica implica uma econo- mia capaz de assegurar um determinado poder aqui- sitivo, um bem-estar econômico e de proteger os recursos econômicos frente à sua exploração reali- zada por interesses específicos. • A sustentabilidade social compreende o desenvolvi- mento da sociedade em um processo participativo que envolva todos os seus integrantes, o que implica o equilíbrio entre os diferentes setores da sociedade para garantir sua convivência pacífica. Se, por um lado, a sustentabilidade ecológica tem uma perspectiva global (os gases nocivos para o meio ambiente não conhecem fronteiras), por outro, a econômica e a social costumam referir-se a escalas locais e regionais, pois dependem de características específicas de cada sociedade. 10 Introducción Los estándares de construcción representan los niveles más exigentes en la jerarquía de la normalización de la sostenibilidad, y se centran en el control de determina- dos temas que ejercen gran influencia en la misma, aunque suponen todavía un sector muy reducido en el mercado de la construcción. normativa La normativa oficial de edificación vinculante de cada país establece una serie de requisitos mínimos para la soste- nibilidad, y sus exigencias varían según la orientación política y social en cada caso. Gran parte de esta normativa se centra en el control del consumo energético —calefac- ción, refrigeración, agua caliente sanitaria y electrici- dad— durante del uso del edificio, y reflejan, aunque de un modo más sucinto, otros aspectos de la sostenibilidad. El problema de dichas normativas es su dependencia de los sistemas políticos, que varían con el tiempo, y de la industria de la construcción que ejerce presión en su redacción. Por ello, en las normativas oficiales no se definen mecanismos para sancionar productos con un mal balance energético o soluciones que emiten gases Atualmente, as normas que se referem à sustentabili- dade na construção obedecem a uma hierarquia muito simples: as mais rigorosas correspondem às normas de construção, seguidas pelas certificações ambientais e pelas normas de edificação nacionais. A base das técnicas e das soluções construtivas, assim como arquitetônicas, aplicadas em cada país se reflete nas normas de edificação vigentes, elaboradas a partir das necessidades mais urgentes de cada socie- dade. Dessa forma, as normas de edificação que contro- lam os aspectos relativos à sustentabilidade costumam ter um caráter rudimentar. Por outro lado, as certificações ambientais são pensa- das para quantificar e controlar de maneira integral todos os aspectos da sustentabilidade, isto é, de uma maneira muito mais completa que as normas de edificação nacionais. As normas de edificação sustentável representam os níveis mais exigentes na hierarquia da normalização da sustentabilidade — referindo-se ao controle de determi- nados temas de grande influência na sustentabilidade —, mesmo que englobem um setor ainda muito pequeno no mercado da construção. As normas de edificação As normas de edificação oficiais e obrigatórias de cada país estabelecem uma série de requisitos mínimos para a sustentabilidade. Suas exigências variam de acordo com a orientação política e social de cada país. A maior parte destas normas se refere ao controle do consumo energético — climatização, aquecimento de água e eletricidade — durante o uso do edifício, refletindo, ainda que de maneira mais sucinta, outros aspectos da sustentabilidade. O problema de tais normas de edificação encontra-se em sua dependência dos sistemas políticos, os quais variam com o tempo e são influenciados pela indústria da construção, que exerce pressão em sua redação. Pelo mesmo motivo, as normas de edificação oficiais não definem mecanismos para punir empreendimentos que apresentem um balanço energético ruim ou que emitam gases nocivos — formaldeído, isocianatos etc. — no pro- cesso de construção, uso ou demolição. No contexto internacional, destaca-se a iniciativa da União Europeia para reduzir 90% dos gases de efeito La pirámide de la sostenibilidad normalizada aplicadaa la construcción. A pirâmide da sustentabilidade normatizada aplicada à construção. Estándar de construcción Norma de construção Certificación medioambiental Certificação ambiental Sostenibilidad en la normativa vigente Sustentabilidade na norma vigente 11Introdução nocivos —formaldehído, isocianatos, etc.— en el proceso de su elaboración, uso o destrucción. En el ámbito internacional destaca la iniciativa de la Unión Europea para reducir los gases de efecto inverna- dero (CO2 equivalente) en un 90 % para 2050. Dentro este marco se ha redactado una serie de leyes europeas de mejora de la eficiencia energética y el uso de energías renovables en la construcción.2 Como parte de la Unión Europea, España está obli- gada a trasladar las directivas del Parlamento Europeo a las leyes nacionales. Las directivas europeas “Energy Performance of Buildings Directive” (EPBD) se van trasladando al Código Técnico de la Edificación español (CTE) y quedan reflejadas en el Documento básico de ahorro de energía en la edificación (DB-HE), donde defi- nen las características energéticas pasivas y activas de un proyecto de arquitectura, sin pretender englobar todos los criterios de sostenibilidad definidos por las normas internacionales. El DB-HE se entiende como un primer paso hacia una construcción más sostenible, susceptible de mejorar en muchos de sus conceptos. Todos los países miembros de la Unión Europea están obligados a actualizar estas normativas cada tres años para endurecer las exigencias energéticas en la construc- ción. En este sentido, aún no se ha desarrollado una herramienta legal eficaz para mejorar el comporta- miento energético de los edificios antiguos, responsa- bles de la mayor parte de las emisiones de gases nocivos al medio ambiente. No obstante, y en el ámbito europeo, existe una amplia gama de iniciativas políticas locales, regionales y nacionales para el fomento de la rehabilita- ción energética del parque construido. En el marco del compromiso de la Unión Europea del 20-20-20,3 la directiva 2010/31/UE del Parlamento Euro- peo ha establecido nuevas pautas más exigentes para mejorar la eficiencia energética. En esta directiva se determina el concepto de “energía casi nula”, como referencia para las construcciones futuras, tema que será tratado más adelante. Por otro lado, en muchos países latinoamericanos con clima tropical, las normativas hacen más énfasis en la reducción del consumo eléctrico (nevera, electrodo- mésticos, iluminación, etc.), dado que el consumo de estufa (CO2 equivalente) até 2050. A partir daí, foi definida uma série de leis europeias de melhoria da eficiência energética e do uso de energias renováveis na construção.2 Fazendo parte da União Europeia, a Espanha é obri- gada a adotar as diretrizes do Parlamento Europeu nas suas leis nacionais. As diretrizes europeias “Energy Performance of Buildings Directive” (EPBD) estão sendo incorporadas ao Código Técnico da Edificação espanhol (CTE), sendo refletidas no Documento Básico de econo- mia de energia na edificação (DB-HE). Este, no entanto, define as características energéticas passivas e ativas de um projeto arquitetônico sem pretender englobar todos os critérios de sustentabilidade definidos pelas normas internacionais. O DB-HE pode ser considerado como um primeiro passo em direção a uma construção mais sus- tentável, sendo atualmente obsoleto em muitos dos seus conceitos. Todos os países membros da União Europeia devem atualizar suas normas de edificação a cada três anos para ampliar as exigências energéticas na construção. Neste sentido, ainda não se desenvolveu uma ferra- menta legal eficaz para melhorar o desempenho energé- tico de edificações antigas, responsáveis pela maioria das emissões de gases nocivos ao meio ambiente. Não obstante, no contexto europeu existe uma ampla gama de iniciativas políticas locais, regionais e nacionais para o incentivo da melhoria do desempenho energético do conjunto de edificações construídas. No cenário do compromisso da União Europeia firmado no acordo 20-20-20,3 a diretriz 2010/31/UE do Parlamento Europeu estabeleceu novas pautas mais exigentes para melhorar a eficiência energética. Esta diretriz deter- mina o conceito de consumo de energia quase nulo como referência para as futuras construções, tema que será tratado mais adiante. Por outro lado, em muitos países latino-americanos com clima tropical, as normas de edificação dão mais ênfase à redução do consumo elétrico (geladeira, eletro- domésticos, iluminação etc.), pois o consumo de calefa- ção e ar-condicionado é ainda baixo. No entanto, o fun- cionamento energético precário de muitas edificações autoconstruídas, a péssima qualidade do ar nas metró- poles e as tendências das classes altas em igualar seu 2 Acuerdo 20-20-20 del 12/2008 del Parlamento Europea y “Hoja de ruta Energía 2050” de la Comisión Europea del 15/12/2011. 3 Compromiso para 2020: reducción del 20 % de los gases de efecto invernadero, las energías renovables cubren el 20 % del consumo energético y reducción en un 20 % del consumo de la energía primaria. 2 Acordo 20-20-20 de 12/2008 do Parlamento Europeu e “Agenda Energia 2050” da Comissão Europeia de 15/12/2011. 3 Compromisso para 2020: redução de 20% dos gases causadores do efeito estufa, aumento da utilização de energias renováveis, cobrindo 20% do consumo energético, e redução de 20% no con- sumo da energia primária. 12 Introducción estilo de vida àquele dos países desenvolvidos (Estados Unidos, Canadá e Europa) despertam cada vez mais a consciência sobre a necessidade de melhorar o conforto climático e a eficiência energética das construções. Certificação ambiental Devido à complexidade do conceito de sustentabilidade, nas últimas duas décadas, diversas normas ISO (Organi- zação Internacional para a Padronização) foram desen- volvidas para quantificar os índices de sustentabilidade na construção. O objetivo dessas normas de certificação é tentar englobar todos os aspectos de sustentabilidade, sendo muito mais completas que as normas de edificação vigentes. Porém, é importante compreender que estas “normas de sustentabilidade” aplicadas à construção possuem um caráter de cumprimento voluntário, podendo servir para futuras normas nacionais de caráter obrigatório. A partir de tais normas ISO, nas últimas duas déca- das surgiu uma série de ferramentas que quantificam a sustentabilidade de um projeto ou edifício, sendo conhecidas como “sistemas de qualificação e certificação ambiental”. Existem três organizações que controlam as ferra- mentas de avaliação ambiental na construção: • World Green Building Council (WGBC), a associação mais conhecida, na qual prevalecem os critérios da filial norte-americana, a United States Green Building Council (USGBC). • International Initiative for Sustainable Building Environment (IISBE), uma organização sem fins lucrativos relacionada principalmente ao âmbito acadêmico. Promove a pesquisa e a formação no campo da sustentabilidade e desenvolve a ferramenta SBTool para aplicação em países emergentes. • Sustainable Building Alliance (SBA), uma associação internacional criada com o objetivo de desenvolver um procedimento comum de avaliação a partir da definição de indicadores básicos. Além destas três organizações, surgiu recentemente um novo perfil de associações de avaliação ambiental com uma filosofia mais independente das grandes empresas calefacción y aire acondicionado es todavía bajo. Sin embargo, el funcionamiento energético precario de muchos edificios de autoconstrucción, la calidad pésima del aire en las grandes urbes y las tendencias de las cla- ses altas de igualar su estilo de vida al de los países desa- rrollados (Estados Unidos, Canadá o Europa) despiertan cada vez más la conciencia sobre la necesidad de mejorar el confort climático juntocon la eficiencia energética de los edificios. Certificación medioambiental Debido a la complejidad del concepto de sostenibilidad, en las últimas dos décadas se han desarrollado diversas normas ISO (Organización Internacional para la Estan- darización) para cuantificar los índices de sostenibilidad en la edificación. Estas normas, intentan englobar todos los aspectos de la sostenibilidad, y son mucho más com- pletas que las normativas vigentes sobre sostenibilidad. Es importante entender que estas “normas de sostenibi- lidad” aplicadas a la edificación son de carácter volunta- rio, pero que podrían servir para futuras normativas nacionales con carácter obligatorio. A raíz de dichas normas ISO, en las últimas dos déca- das han visto la luz una serie de herramientas que cuan- tifican la sostenibilidad de un proyecto o edificio, y que son conocidas como “sistemas de calificación y certifica- ción ambiental”. Existen tres organizaciones que controlan las herra- mientas de evaluación ambiental en la construcción: • World Green Building Council (WGBC), la asociación más conocida, donde prevalecen los criterios de la filial estadounidense United States Green Building Council (USGBC). • International Initiative for Sustainable Building Envi- ronment (IISBE), una organización sin ánimo de lucro implantada fundamentalmente en el ámbito acadé- mico. Promueve la investigación y la formación en el campo de la sostenibilidad, y desarrolla la herramienta SBTool para su aplicación en los países emergentes. • Sustainable Building Alliance (SBA), una asociación internacional creada con el fin de desarrollar un pro- cedimiento común de evaluación a partir de la defi- nición de indicadores básicos. 13Introdução multinacionais, como, por exemplo, o International Living Building Institute ou o 2030 Challenge. Hoje em dia existem mais de vinte ferramentas baseadas nessas normas ISO,4 sendo a mais conhecida a LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), desenvolvida pelo USGBC e baseada nas normas norte-americanas. A maior parte das edificações com certificação LEED (principalmente prédios comerciais e de escritórios) situa-se nos Estados Unidos, embora exista uma tendência de internacionalização da marca, presente em mais de 90 países, principalmente nos latino-americanos. BREEAM é o equivalente britânico e possui maior difusão na União Europeia. Na Espanha, a marca VERDE é um exemplo de ferramenta desenvolvida para um mer- cado local. Ao contrário desta, implantada exclusiva- mente na Espanha, os sistemas LEED e BREEAM, assim como o alemão DGNB, possuem uma política agressiva de conquista de mercados no nível global e desenvolvem estratégias de marketing similares àquelas das grandes empresas multinacionais. As certificações ambientais quantificam o impacto ambiental ao longo das seis etapas do ciclo de vida de um edifício: • Planejamento urbanístico: quantificam-se os impactos ambientais gerados pelas decisões urbanísticas (por exemplo, as infraestruturas). • Produto: quantificam-se os impactos ambientais gerados no processo de produção dos materiais de construção. • Transporte de materiais: quantificam-se os impactos ambientais gerados pelo transporte de materiais de construção até o canteiro de obras. • Construção: quantificam-se os impactos ambientais gerados durante a obra. • Uso do edifício: quantificam-se os impactos ambien- tais gerados durante o uso do edifício. A parte mais importante dessa etapa é o consumo energético do edifício e a energia necessária para sua manutenção. • Fim do ciclo de uso: quantificam-se os impactos ambientais gerados com a demolição e reutilização do edifício (ou de partes do mesmo). Además de estas tres organizaciones, recientemente está surgiendo un nuevo perfil de asociaciones de evaluación ambiental con una filosofía más independiente que la de las grandes empresas multinacionales, como, por ejemplo, el International Living Building Institute o el 2030 Challenge. Hoy en día existe una veintena de herramientas basadas en estas normas ISO,4 la más conocida de las cuales es LEED (Leadership in Energy and Environmen- tal Design), desarrollada por el USGBC y basada en nor- mativa estadounidense. La mayor parte de los edificios certificados LEED (principalmente edificios de oficinas y comerciales) se encuentran en Estados Unidos, aunque existe una fuerte tendencia hacia la internacionaliza- ción del sello, que tiene presencia en más de noventa países, sobre todo en Latinoamérica. BREEAM es el equivalente británico, con más difu- sión en la Unión Europea, mientras que la española VERDE puede servir como ejemplo de herramienta desa- rrollada para un mercado local. A diferencia de esta última, de implantación exclusiva en España, los siste- mas LEED, BREEAM o el alemán DGNB tienen una polí- tica agresiva de conquista de mercados de ámbito global, y desarrollan estrategias de márketing similares a las de las grandes empresas multinacionales. Las certificaciones medioambientales cuantifican el impacto ambiental a lo largo de las seis etapas de vida de un edificio: • Planeamiento urbanístico: se cuantifican aquellos impactos medioambientales generados por las decisio- nes urbanísticas (por ejemplo, las infraestructuras). • Producto: se cuantifican aquellos impactos medioam- bientales generados en el proceso de producción de los materiales de construcción. • Transporte de materiales: se cuantifican aquellos impactos medioambientales generados por el trans- porte de materiales de construcción hasta la obra. • Construcción: se cuantifican aquellos impactos medioambientales generados durante la obra. • Uso del edificio: se cuantifican aquellos impactos medioambientales generados durante el uso del edi- ficio. La parte más importante de esta etapa es el consumo energético del edificio y la energía que requiere el mantenimiento. 4 Alemania: DGNB, BNB; Brasil: AQUA, LEED Brasil; Canadá: LEED Canada, Green Globes; España: VERDE; Estados Unidos: LEED, Green Globes; Finlandia: PromisE; Francia: HQE; Reino Unido: BREEAM; Italia: Protocollo Itaca; México: Leed México; Países Bajos: BREEAM Netherlands; Portugal: Lider A, etc. 4 Alemanha: DGNB, BNB; Brasil: AQUA, LEED Brasil; Canadá: LEED Canadá, Green Globes; Espanha: VERDE; Estados Unidos: LEED, Green Globes; Finlândia: PromisE; França: HQE; Reino Unido: BREEAM; Itália: Protocollo Itaca; México: LEED México; Países Baixos: BREEAM Netherlands; Portugal: Lider A etc. 14 Introducción Para cada uma das etapas, determinam-se critérios de sustentabilidade que relacionam os diferentes aspectos da construção com os impactos ambientais. A associação internacional SBA definiu 116 critérios para avaliar a sustentabilidade nas construções. Em função do clima e das necessidades socioculturais de cada região ou país, devem ser selecionados os critérios mais relevantes para a zona (por exemplo, o critério de reutilização de águas pluviais tem uma importância diferente se o edifício se situa no Reino Unido ou na Espanha). Cada critério está associado a um ou mais impactos e indicadores. Um impacto ambiental define uma mudança no meio ambiente resultante da atividade humana vin- culada à construção, ao uso e à demolição de um edifício. O impacto é quantificado por um indicador ambiental (por exemplo, o CO2 equivalente no caso da mudança climática). Uma característica comum das certificações ambien- tais é seu enfoque global em relação à sustentabilidade. Elas oferecem um sistema para quantificar a sustentabi- lidade, mas não propõem processos determinados, nem soluções concretas. Além disso, poucas ferramentas estão aptas a analisar a arquitetura passiva, pois medem unicamente o consumo energético do edifício. Dessa forma, um edifício malprojetado (com má orientação solar, pouca proteção solar etc.) pode conseguir uma classificação ambiental alta com um sistema de instala- ções ativas eficiente (calefaçãoe refrigeração). Neste sen- tido, as normas de edificação sustentável — como, por exemplo, a Passivhaus — têm a vantagem de oferecer um conjunto de soluções concretas para alcançar seus objeti- vos, além de quantificar aspectos de sustentabilidade. As normas de edificação sustentável Ao passo que os sistemas de certificação ambiental ten- tam controlar todos os impactos ambientais do edifício com seus critérios correspondentes, as normas de edifi- cação sustentável concentram-se em controlar critérios bem determinados. A maior parte das normas atuais foi desenvolvida para limitar a demanda e o consumo de energia durante o uso do edifício, refletindo-se na conta de energia que o usuário do edifício deve pagar. A norma mais conhecida no contexto internacional é a Passivhaus, desenvolvida na • Fin de vida: se cuantifican aquellos impactos medioambientales generados en la destrucción y reutilización del edificio (o de partes del mismo). Para cada una de las etapas se asignan unos criterios de sostenibilidad que relacionan los diferentes aspectos en la edificación con los impactos ambientales. La asociación internacional SB-Alliance ha definido un total de 116 criterios para valorar la sostenibilidad en la edificación. En función del clima y de las necesidades socioculturales de cada región o país, cabe elegir los más relevantes para la zona (por ejemplo, el criterio de reutilización de aguas pluviales tiene un importancia diferente si el edificio se encuentra en Reino Unido o en España). A cada criterio se asocian uno o más impactos e indi- cadores. Un impacto ambiental define un cambio en el medio ambiente resultado de la actividad humana vin- culada a la construcción, uso y derribo de un edificio; este impacto ambiental queda cuantificado por un indi- cador medioambiental (por ejemplo, el CO2 equivalente en el caso del cambio climático). Una característica común de las certificaciones ambientales es su enfoque global hacia la sostenibilidad. Ofrecen un sistema para cuantificar la sostenibilidad, pero no proponen procesos determinados ni soluciones concretas. Además, pocas herramientas valoran la arquitectura pasiva, pues únicamente miden el con- sumo energético del edificio. De esta manera, un edifi- cio mal proyectado (con mala orientación, poca protec- ción solar, etc.) puede conseguir la mejor clasificación medioambiental con un sistema de instalaciones activas (calefacción y refrigeración) muy eficiente. En este sentido, los estándares de construcción (como, por ejemplo, Passivhaus) tienen la ventaja de que, además de cuantificar aspectos de la sostenibilidad, también ofrecen un conjunto de soluciones concretas para conseguir sus objetivos. Los estándares de construcción Mientras que los sistemas de certificación medioam- biental intentan controlar todos los impactos medioam- bientales del edificio a través de sus criterios correspon- dientes, los estándares de construcción se centran en controlar criterios muy determinados. 15Introdução Alemanha a partir do final da década de 1980. Existem, além disso, outras normas recentes que incluem o impacto no equilíbrio ecológico e na saúde ambiental, sem a pretensão global dos sistemas de certificação ambiental. Um bom exemplo desse tipo seria o Minergie-ECO (ou Minergie-P-ECO), que conta com um protocolo de controle ecológico muito prático. Uma norma de construção tem três vertentes: • Requisitos energéticos mínimos. Estabelece uma série de requisitos energéticos mínimos que se baseiam, por exemplo, na limitação da demanda de energia para calefação e refrigeração, assim como do consumo de energia primária total. • Conjunto de soluções. Oferece ao mercado da constru- ção um conjunto de soluções concretas para alcançar esses requisitos mínimos; essas soluções costumam ser comprovadas em edificações-piloto antes de serem lançadas no mercado. A maior parte das normas é desenvolvida para climas centro-europeus, de modo que prevalecem as soluções dirigidas ao inverno. • Ferramenta de cálculo. Cada norma oferece certas ferramentas de cálculo para que o projeto desenvol- vido cumpra com os requisitos estabelecidos. Muitas normas desenvolveram ferramentas adequadas aos arquitetos — responsáveis pelo controle energético La mayor parte de los estándares actuales se han desa- rrollado para limitar la demanda y el consumo de energía durante del uso del edificio, aspecto que queda reflejado en la factura energética que debe pagar el usuario del mismo. El estándar más conocido en el ámbito interna- cional es el Passivhaus, desarrollado en Alemania desde finales de la década de 1980. Existen además otros están- dares recientes que incorporan el impacto ecológico y de salud ambiental, pero sin la pretensión global de los sistemas de certificación medioambiental. Un buen ejemplo de ese tipo sería el Minergie-ECO (o Minergie- P-ECO), que cuenta con un protocolo de control ecológico muy pragmático. Un estándar de construcción tiene tres vertientes: • Requisitos energéticos mínimos. Establece una serie de requisitos energéticos mínimos que se basan, por ejemplo, en limitar la demanda de energía para cale- facción y refrigeración, así como el consumo de energía primaria total. • Conjunto de soluciones. Ofrece al mercado de la cons- trucción un conjunto de soluciones muy concretas para conseguir estos requisitos mínimos, y que suelen comprobarse en edificios prototipo antes de salir al mercado. La mayor parte de los estándares están desarrollados para climas centroeuropeos, de modo que priman las soluciones dirigidas a la época invernal. Requisitos energéticos mínimos Requisitos energéticos mínimos Herramienta de cálculo Ferramenta de cálculo Conjunto de soluciones Conjunto de soluções Esquema de un estándar de construcción. Esquema de uma norma de construção. 16 Introducción das edificações que projetam —, sendo a mais conhe- cida a ferramenta PHPP (Passivhaus Projecting Package: pacote para projetos Passivhaus). Uma característica em comum em todas as normas é o fato de terem sido desenvolvidas por entidades privadas. Quando uma norma atinge certo prestígio — construindo- se uma quantidade mínima de edificações que seguem seus preceitos—, as autoridades regionais ou nacionais outorgam-lhe um reconhecimento oficial. Isto ocorre, evidentemente, ao comprovar-se o bom funcionamento das edificações. As normas vão muito além das normas de edificação oficiais e podem ser consideradas a vanguarda em termos de construção energeticamente eficiente. Não obstante, é necessário recordar que elas não incluem todos os critérios de sustentabilidade aplicáveis na construção de um edifício. A seguir são expostas, como exemplo, duas das normas mais importantes do mercado: Passivhaus e Minergie-ECO. Passivhaus A norma Passivhaus possui mais de vinte anos de desenvolvimento contínuo e mais de 20 mil unidades construídas. É a norma mais conhecida internacional- mente e pode ser considerada a base para edificações com consumo de energia quase nulo exigido pela União Europeia para finais da década de 2010. Muitas outras normas — como a francesa Effinergie ou a italiana CasaClima — se baseiam na experiência Passivhaus. Seu enfoque sobre o controle da demanda de calefa- ção e refrigeração é de especial importância para os arquitetos, pois tenta obter o controle energético com o desenvolvimento dos componentes passivos da arquite- tura, por um lado, e ter o apoio de sistemas ativos ener- geticamente eficientes, por outro. Ao final da década de 1980, Wolfgang Feist, atual diretor do Passivhaus Institut de Darmstadt, e Bo Adamson descobriram que quando a carga de calefação não superava 10 W/m2 de superfície útil era possível pro- ver o calor necessário para manter o conforto no inverno mediante uma ventilação controlada com recuperação de calor. Este fluxo de ventilação é o mínimonecessário para garantir uma boa qualidade do ar nos ambientes internos (0,3 troca de ar por hora). Desse modo, era • Herramienta de cálculo. Cada estándar ofrece unas herramientas de cálculo para que el proyecto desarro- llado cumpla con los requisitos establecidos. Muchos estándares han desarrollado herramientas a medida para arquitectos, los responsables del control energé- tico de los edificios que proyectan, y la más conocida es el PHPP (Passivhaus Projecting Package: paquete para proyectos Passivhaus). Un rasgo común de todos los estándares es que han sido desarrollados por entidades privadas. Cuando un están- dar logra cierto prestigio y se han construido una canti- dad mínima de edificios según él, las autoridades regio- nales o nacionales les otorgan un reconocimiento oficial. Todo ello se produce, evidentemente, tras haber demostrado el buen funcionamiento de estos edificios. Los estándares van mucho más allá de la normativa oficial y pueden ser considerados la vanguardia en la construcción energéticamente eficiente. No obstante, debe recordarse que no incluyen todos los criterios de sos- tenibilidad aplicables en la construcción de un edificio. A modo de ejemplo, a continuación se exponen dos de los estándares más importantes del mercado: Passivhaus y Minergie-ECO. Passivhaus El estándar Passivhaus cuenta con más de veinte años de desarrollo continuo y más de veinte mil unidades cons- truidas. El estándar más conocido internacionalmente, puede considerarse la base de trabajo para los edificios de “energía casi nula” impuesto por la Unión Europea para finales de la década de 2010. Muchos otros estándares —como el francés Effinergie o el italiano CasaClima— se basan en la experiencia del Passivhaus. Su enfoque sobre el control de la demanda de calefac- ción y refrigeración es de especial importancia para los arquitectos, pues intenta conseguir un control energé- tico mediante el desarrollo de los componentes pasivos de la arquitectura, por un lado, y con el apoyo de siste- mas activos energéticamente eficientes, por otro. A finales de la década de 1980, Wolfgang Feist, actual director del Passivhaus Institut de Darmstadt, y Bo Adamson descubrieron que cuando la carga para calefac- ción no superaba los 10 W/m2 de superficie útil es posible suministrar el calor necesario para mantener el confort en invierno mediante una ventilación controlada con 17Introdução possível prescindir da instalação convencional de radia- dores ou piso radiante, assim como conseguir uma eco- nomia em comparação a um edifício idêntico de baixo consumo, porém menos eficiente, dependendo de um sistema de calefação convencional para assegurar o conforto no inverno. Esta definição de um edifício Passivhaus segue sendo válida hoje em dia. Com o passar do tempo, o Passivhaus Institut completou a definição da norma para climas mais quentes e, recentemente, construíram-se edificações Passivhaus em vários países do sul da Europa e, inclusive, em zonas subtropicais como Japão, Coréia do Sul e Nova Zelândia. Em 1991, construiu-se o primeiro edifício Passivhaus na cidade alemã de Darmstadt, o qual vem sendo monitorado há vinte anos. Os dados da monitoração demonstraram seu excelente funcionamento energético. Atualmente, as monitorações em edificações Passivhaus são realiza- dos principalmente em regiões climáticas com menos experiências neste tipo de construção e em programas e usos novos (reciclagem de moradias, supermercados, bibliotecas etc.). Existem também diversos estudos sociológicos que demonstram uma alta satisfação dos usuários. A vantagem da norma Passivhaus encontra-se na possibilidade de simplificar significativamente os siste- mas ativos de calor e frio, pois este tipo de edifício requer muito pouca energia para manter ótimas condi- ções de conforto climático em seu interior. É importante Bott, Ridder y Westermeyer, primer edificio construido según el estándar Passivhaus, Darmstadt-Kranichstein, Alemania, 1990-1991. Bott, Ridder e Westermeyer, primeiro edifício construído segundo a norma Passivhaus, Darmstadt-Kranichstein, Alemanha, 1990-1991. Casa pasiva en la región mediterránea. Casa passiva na região mediterrânea. recuperación de calor. Este caudal de ventilación es el mínimo necesario para garantizar una buena calidad del aire en las estancias interiores (0,3 renovaciones/h). De este modo, podía prescindirse de la instalación con- vencional de radiadores o suelo radiante y conseguir un ahorro respecto a un mismo edificio de bajo consumo, pero menos eficiente, que tenía que instalar un sistema de calefacción convencional para asegurar el confort en invierno. Esta definición de un edificio Passivhaus sigue siendo válida hoy en día. Con el paso del tiempo, el Pas- sivhaus Institut completó la definición del estándar para climas más cálidos, y recientemente se han construido edificios Passivhaus en varios países del sur de Europa, e incluso en zonas subtropicales, como Japón, Corea del Sur o Nueva Zelanda. En 1991 se construyó el primer edificio Passivhaus en la ciudad alemana de Darmstadt, que lleva veinte años monitorizado. Los datos de la monitorización han demos- trado un funcionamiento energético excelente. En la actualidad, las monitorizaciones en edificios Passivhaus se realizan sobre todo en climas con menos experiencia en este tipo de construcciones o en tipologías nuevas (rehabilitación de viviendas, supermercados, bibliotecas, etc.). Existen también diversos estudios sociológicos que demuestran una gran satisfacción de los usuarios. El interés del estándar Passivhaus reside en poder simplificar significativamente los sistemas activos de calor y frío, pues este tipo de edificios requieren muy 18 Introducción ressaltar um princípio fundamental da filosofia do Passivhaus Institut desde o princípio: projetar e cons- truir edificações de baixo consumo a custos viáveis. Minergie-ECO Minergie é a norma de edificações de baixo consumo na Suíça, que é aplicada em diferentes versões (Minergie, Minergie-P, Minergie-A), ou é combinada com o selo ECO desenvolvido pela associação suíça eco-bau. Minergie-P pode ser considerada a versão suíça da norma Passivhaus. Por outro lado, Minergie-ECO engloba, além dos critérios de baixo consumo energé- tico, aspectos de qualidade de vida e saúde e questões de impacto ambiental do próprio prédio, considerando, ainda, todo o ciclo de vida de uma edificação, desde a etapa de obra, passando pela etapa de uso, até sua demolição. A vantagem da norma Minergie-ECO é a simplici- dade do protocolo de controle na fase de projeto, alcan- çada graças a um pragmatismo que abarca de maneira muito direta os aspectos da sustentabilidade. Até recentemente, a norma Minergie estava muito ligada ao seu país de origem, a Suíça. Atualmente, no entanto, está sendo elaborada uma estratégia de expansão com certificações de acordo com cada clima. O número de certificações cresce exponencialmente – na Suíça, já foram construídas 25 mil edificações certifi- cadas (entre elas, mais de trezentas com a certificação Minergie-P-ECO); em outros países, já foram certificadas quatrocentas edificações. Edificações com consumo de energia quase nulo Em sua última diretriz sobre a construção de edificações,5 o Parlamento Europeu introduziu o conceito de edifica- ções com consumo de energia quase nulo (NZEB). Segundo essa diretriz, “a quantidade quase nula ou muito baixa de energia necessária deveria estar coberta princi- palmente por energia proveniente de fontes renováveis, inclusive procedente de fontes renováveis com produção in loco ou no entorno”. Os países membros da União Europeia deverão aumentar o número de edificações tipo NZEB até sua conversão em norma obrigatória em 2020. Atualmente, existe uma ampla gama de conceitos similares ao NZEB, e muitas empresas grandes, assim poca energía para mantener muy buenas condicionesde confort climático en su interior. Cabe subrayar que un punto fundamental de la filosofía del Passivhaus Institut desde sus inicios es proyectar y construir edificios de bajo consumo a costes asequibles. Minergie-ECO Minergie es el estándar de edificios de bajo consumo en Suiza, y se aplica en diferentes versiones: Minergie, Minergie-P, Minergie-A o combinado con el sello ECO desarrollado por la asociación suiza eco-bau. Minergie-P podría considerarse la versión suiza de Passivhaus; en cambio, Minergie-ECO abarca, además de criterios de bajo consumo energético, ámbitos de calidad de vida y salud, el temario del impacto ambiental de la construcción misma y considera todo el ciclo de vida de un edificio, desde la fase de obra, a la de uso, hasta su demolición. La ventaja de Minergie-ECO es la sencillez del proto- colo de control en la fase del proyecto, que se consigue gracias a un pragmatismo que abarca de manera muy directa los aspectos de la sostenibilidad. Hasta hace bien poco, el estándar Minergie estaba muy asociado a su país de origen, Suiza, pero actualmente se está preparando una estrategia de expansión con certifica- ciones prototipo según cada clima. El número de certifi- caciones crece exponencialmente, y en Suiza se han alcan- zado los 25.000 edificios certificados (de ellos, más de trescientos cuentan con la certificación Minergie-P-ECO), a los que hay que sumar 400 edificios certificados en otros países. Edificio de energía neta casi nula En su última directiva sobre la construcción de edifi- cios,5 el Parlamento Europeo ha introducido el concepto de edificio “energía neta casi nula” (NZEB). Según esta directiva “La cantidad casi nula o muy baja de energía requerida debería estar cubierta, en muy amplia medida, por energía procedente de fuentes renovables, incluida la energía procedente de fuentes renovables producida in situ o en el entorno”. Los Estados miembros de la Unión Europea deberán aumentar el número de edificios tipo NZEB hasta que acabe por ser un estándar obligatorio en 2020. 5 Directiva 2010/31/UE del Parlamento y de Consejo Europeo (19 de mayo de 2010) relativa a la eficiencia energética de los edificios. 5 Diretriz 2010/31/UE do Parlamento e do Conselho Europeu (19 de maio de 2010) relativa à eficiência energética dos edifícios. 19Introdução como instituições do setor da construção, estão criando seus próprios “selos”, gerando uma certa confusão entre arquitetos, engenheiros e incorporadores (por exemplo, “edifício CO2 neutro”, “edifício com energia positiva” etc.). É possível distinguir, no conceito NZEB, os seguintes subconceitos:6 • Consumo de energia quase nulo no terreno: gera a mesma quantidade de energia que consome. • Consumo de energia quase nulo na fonte: gera ou compra uma quantidade de energia renovável igual à quantidade de energia primária que consome (energia primária = energia final (gasta) × fator de energia primária de cada fonte de energia usada). • Consumo de energia quase nulo em custos energéticos: o proprietário ou usuário paga por uma quantidade de energia não renovável comprada igual à quantidade que recebe pela venda de energia renovável produzida no lote. • Consumo de energia quase nulo em emissões: produz a quantidade de energia renovável suficiente para contrapor as emissões derivadas do uso do edifício. Atualmente, ainda não existe uma definição exata do conceito NZEB. É provável que para este tipo de edificações sejam desenvolvidas diferentes estratégias de acordo com as zonas climáticas e tradições construtivas. 6 Véase: Pless, Shanti y Torcellini, Paul, Net-Zero Energy Buildings: A Classification System Based on Renewable Energy Supply Options, National Renewable Energy Laboratory, junio de 2010. 6 Ver: Pless, Shanti e Torcellini, Paul. Net-Zero Energy Buildings: A Classification System Based on Renewable Energy Supply Options. National Renewable Energy Laboratory, junho de 2010. En la actualidad existe una amplia gama de conceptos similares a NZEB, y muchas empresas grandes e institu- ciones del sector de la construcción están aportando sus propios “sellos”, lo que contribuye a una cierta con- fusión entre los arquitectos, ingenieros y promotores (por ejemplo, “edificio CO2 neutro”, “edificio energía positiva”, etc.). Dentro del concepto NZEB, se pueden distinguir los siguientes subconceptos:6 • Energía casi nula en parcela: se genera la misma cantidad de energía que la que consume. • Energía casi nula en fuente: se genera o compra tanta energía renovable como la energía primaria que consume (energía primaria = energía final (gastada) × factor de energía primaria de cada fuente de energía usado). • Energía casi nula en costes energéticos: el propietario o usuario paga la misma cantidad por la energía no renovable consumida que la que el recibe por la venta de energía renovable producida en la parcela. • Energía casi nula en emisiones: se produce la cantidad de energía renovable suficiente como para contra- rrestar las emisiones derivadas por el uso del edificio. En la actualidad no existe aún una definición exacta del concepto NZEB, y es muy probable que se desarrollen diferentes estrategias según las zonas climáticas y cultu- ras constructivas para este tipo de edificios. 20 La arquitectura pasiva La arquitectura pasiva A arquitetura passiva 21 Según el grupo de trabajo Sustainable Building Alliance (SBA), el consumo energético en la fase de uso de un edi- ficio se rige por diversos criterios, de los cuales los más relevantes son: a) Consumo de energía para calefacción y refrigeración. b) Consumo de energía para agua caliente sanitaria. c) Consumo de energía eléctrica (sin calefacción y refrigeración). d) Consumo de agua potable. e) Consumo de agua no potable (riego y otros usos). Estos consumos son medioambientalmente dañinos porque emiten gases nocivos, reducen los recursos no renovables del planeta y deterioran las condiciones de salud e higiene de los edificios. Bajo estos criterios, el consumo de energía para calefacción y refrigeración es el que más impacto ecológico tiene. Curiosamente, en muchos países mediterráneos este consumo es más alto que en los centroeuropeos, lo que demuestra el potencial de ahorro energético en países con climas tem- plados y cálidos, donde la eficiencia energética aún no está integrada en el proceso de construcción. El consumo de energía para la climatización de un edificio depende de la calidad pasiva de este y de la efi- ciencia del sistema activo de calefacción y refrigeración, que a su vez se compone de los rendimientos del sistema de generación de energía y de distribución, y del de las unidades terminales de suministro de energía. La calidad pasiva del edificio se caracteriza por la demanda de energía de un edificio para calefacción y refrigeración. Esta demanda se calcula sumando los siguientes cuatro componentes energéticos: De acordo com o grupo de trabalho Sustainable Building Alliance (SBA), o consumo energético na fase de uso de um edifício é determinado por diversos critérios. Os mais relevantes entre eles são: a) Consumo de energia para calefação e refrigeração. b) Consumo de energia para aquecimento de água. c) Consumo de energia elétrica (sem calefação e refrigeração). d) Consumo de água potável. e) Consumo de água não potável (rega de jardim e outros usos). Tais consumos são prejudiciais ao meio ambiente por emitir gases nocivos, reduzir os recursos não renováveis do planeta e deteriorar as condições de saúde e higiene nas edificações. Segundo esses critérios, o consumo de energia para calefação e refrigeração é o que apresenta maior impacto ecológico. Curiosamente, em muitos países mediterrâneos, esse consumo é mais alto que em países centro-europeus, demonstrando o potencial de economia energética em países com climas temperados e quentes, nos quais a eficiênciaenergética ainda não está integrada no processo de construção. O consumo de energia para a climatização de um edifício depende do desempenho passivo deste e da eficiên- cia do sistema ativo de calefação e refrigeração. Este se compõe dos rendimentos do sistema de geração e distri- buição de energia, assim como das unidades terminais de fornecimento de energia. O desempenho passivo da edificação se caracteriza por sua demanda de energia para suprir a necessidade de calefação e refrigeração. Essa demanda é calculada a partir da soma dos quatro componentes energéticos lis- tados a seguir: Relación entre los diferentes conceptos de energía en un edificio. Pérdidas en la generación y el transporte Perdas na geração e no transporte Pérdidas en la generación (p. ej., caldera) Perdas na geração (por exemplo, caldeira) Pérdidas en la acumulación Perdas na acumulação Pérdidas en la distribución Perdas na distribuição Pérdidas en los equipos Perdas nos equipamentos Energía primaria Energia primária Energía consumida Energia consumida Demanda de energía del edificio Demanda de energia do edifício Relação entre os diferentes conceitos de energia em um edifício. 22 La arquitectura pasiva a) Pérdidas a través de la envolvente térmica: flujos energéticos entre el exterior y el interior del edificio debidos a la conducción, covección y radiación de calor. b) Pérdidas por ventilación a través de la envolvente térmica: flujos energéticos debido a una diferencia de presión en el aire (por ejemplo, el viento) o una diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. c) Ganancias a través de la radiación solar: flujos ener- géticos debidos a diferencia entre la temperatura superficial de la envolvente y la atmósfera exterior o ganancias solares, directas o indirectas. d) Ganancias debido a la producción de calor interno: suma del calor generado por los cuerpos humanos, la iluminación y otras fuentes de calor interno (orde- nadores, electrodomésticos, etc.). Estos cuatro componentes energéticos dependen de las siguientes cualidades pasivas de un edificio: • Orientación • Compacidad • Protección solar • Calidad de la envolvente térmica opaca • Calidad de la envolvente térmica transparente • Hermeticidad al paso de aire • Aspectos relacionados con la ventilación • Aspectos singulares selectivos CrItErIOS dE LA ArquItECturA PASIvA Los criterios de la arquitectura pasiva expuestos a conti- nuación se basan en la tradición de la arquitectura popu- lar, pero se han desarrollado para satisfacer los requisi- tos de confort climático de un usuario contemporáneo durante todo el año. Por eso, el resultado de las estrate- gias presentadas difiere de la concepción de las casas pasivas antiguas, y corresponde a una interpretación moderna, más orientada a los estándares actuales de vida, confort y construcción. Este libro se centra en edificios residenciales, la tipo- logía más común y con mayor impacto ecológico sobre el planeta; la aplicación en otras tipologías puede conducir a resultados diferentes de los aquí expuestos. Cada crite- rio explicado se ilustra de modo práctico mediante la simulación de un edificio con la herramienta PHPP. a) Perdas através das vedações térmicas: fluxos energéti- cos entre o exterior e o interior do edifício decorrentes da condução, conveção e radiação do calor. b) Perdas por ventilação através das vedações térmicas: fluxos energéticos decorrentes da diferença de pressão no ar (o vento, por exemplo), ou decorrentes de uma diferença de temperatura entre o interior e o exterior. c) Ganhos ocasionados pela radiação solar: fluxos ener- géticos decorrentes da diferença entre a temperatura superficial das vedações e a atmosfera externa, ou ganhos solares diretos ou indiretos. d) Ganhos ocasionados pela produção de calor interno: soma do calor gerado pelos corpos humanos, pela iluminação e por outras fontes de calor interno (com- putadores, eletrodomésticos etc.). Esses quatro componentes energéticos dependem das seguintes características passivas de um edifício: • Orientação solar • Compacidade • Proteção solar • Desempenho das vedações térmicas opacas • Desempenho das vedações térmicas transparentes • Estanqueidade ao ar • Aspectos relacionados com a ventilação • Aspectos singulares seletivos CrItérIOS dA ArquItEturA PASSIvA Os critérios de arquitetura passiva expostos a seguir se baseiam na tradição da arquitetura vernacular, mas foram desenvolvidos para satisfazer o conforto climático de um usuário contemporâneo durante o ano inteiro. Dessa forma, o resultado das estratégias apresentadas difere da concepção das antigas casas passivas e corresponde a uma interpretação moderna mais adequada aos padrões atuais de vida, conforto e construção. Este livro está focado nas edificações habitacionais, o tipo mais comum e com maior impacto ecológico sobre o planeta. A aplicação em outros tipos e programas pode conduzir a resultados diferentes dos expostos. Cada critério explicado é ilustrado de modo prático por meio da simulação de um edifício com a ferramenta PHPP. 23A arquitetura passiva Nota: este concepto se refiere a edificios situados en el hemisferio norte; para el hemisferio sur, las orientaciones deben girarse 180°. La orientación del edificio afecta a la demanda ener- gética a través del impacto de la radiación solar y del viento sobre la envolvente El impacto de la radiación solar sobre la envolvente Cada elemento constructivo sobre rasante recibe una radiación solar que depende de varios factores: las som- bras que obstruyen la radiación, la absortividad y la emi- sividad de la superficie de la envolvente y, sobre todo, la orientación del edificio. Esta orientación se refleja en la distribución de sus huecos. Un edificio a sur suele tener más huecos orien- tados hacia ese punto cardinal que hacia el resto. Aun- que las ganancias solares son mayores a través de las ventanas, no puede despreciarse la radiación solar sobre los elementos opacos. El balance energético de la radia- ción sobre los elementos opacos es neutro en un clima centroeuropeo, pues las ganancias solares se equilibran con las pérdidas por la emisión de onda larga hacia la atmósfera de noche. Sin embargo, en climas cálidos es importante calcular los flujos energéticos debidos a la radiación sobre elementos opacos, ya que, principal- mente en verano, puede tener un impacto importante en los balances energéticos totales del edificio. Orientação solar do edifício Nota: este conceito se refere a edificações situadas no hemisfério norte. Para o hemisfério sul as orientações devem ser giradas em 180°. A orientação afeta a demanda energética por meio do impacto da radiação solar e do vento sobre as vedações externas da edificação. O impacto da radiação solar sobre as vedações externas da edificação Cada elemento construtivo recebe uma intensidade de radiação solar que depende de vários fatores: as sombras que obstruem a radiação, a absortância e a emissividade da superfície das vedações externas da edificação e, sobretudo, sua orientação solar. Essa orientação se reflete na distribuição de suas aber- turas. Um edifício voltado para o sul (no hemisfério norte) costuma ter mais aberturas orientadas a esta direção que às demais. Ainda que os ganhos solares sejam maiores através das janelas, a radiação solar sobre os elementos opacos não deve ser desprezada. O balanço energético da radiação sobre os elementos opacos é neutro em um clima centro-europeu, já que os ganhos solares se equilibram com as perdas geradas pela emissão de radiações de onda longa à atmosfera durante a noite. No entanto, em climas quentes é importante calcular os fluxos energéticos decor- rentes da radiação sobre os elementos opacos, já que, principalmente no verão, estes podem ter um impacto importante nos balanços energéticos totais do edifício. Sem levar em consideração o efeito do vento, é possí- veldizer que a melhor orientação solar do edifício é a orientação sul (hemisfério norte), pois os ganhos solares são maximizados no inverno – quando faz-se necessária a energia solar para aquecer o edifício de forma passiva. Além disso, no hemisfério norte (HN), o ângulo de inci- dência dos raios solares no verão permite uma proteção solar mais fácil na orientação sul do que na leste ou oeste (as aberturas às orientações leste e oeste deveriam ser de tamanho reduzido, já que recebem muita radia- ção solar no verão e pouca no inverno). As aberturas ao norte (HN) possuem o pior balanço energético, porque recebem muito pouca radiação solar e apresentam perdas energéticas por transmissão térmica mais elevadas em comparação com os elementos opacos. Consequentemente, uma planta retangular alongada, Orientación del edificio 24 La arquitectura pasiva Sin tomar en consideración el efecto del viento, puede decirse que la mejor orientación solar del edificio es la sur, pues se maximizan las ganancias solares en invierno —cuando se precisa energía solar para calentar el edificio de forma pasiva— y el ángulo de incidencia de los rayos solares en verano permite una protección solar más fácil a sur que a este y oeste (al recibir mucha radia- ción solar en verano y poca en invierno, los huecos al este y oeste deberían ser de tamaño reducido). Los huecos a norte tienen balance energético más negativo porque reciben muy poca radiación solar, y las pérdidas energéticas por transmisión térmica son más elevadas respecto a los elementos opacos. En consecuen- cia, una planta rectangular alargada, con el lado largo orientado a sur, es la forma teórica ideal para un edificio pasivo. Es lógico que la orientación del edificio tenga más relevancia en climas con una alta radiación solar; en cambio, un edificio en un lugar con poca radiación varía menos su balance energético al cambiar la orientación. De este modo, los edificios en zonas urbanas muy den- sas y con grandes superficies que arrojan sombra son menos sensibles a los cambios de orientación que aque- llos situados en zonas de menor densidad. Es necesario tener en cuenta los efectos de la tecnolo- gía sobre la orientación y el efecto que pueden tener estas tecnologías para cambiar estrategias convenciona- les de arquitectura pasiva. Las ventanas convencionales com o lado maior orientado para o sul, é a forma teórica ideal para um edifício passivo. É lógico que a orientação solar do edifício terá mais relevância em climas com alta radiação solar. Por outro lado, um edifício situado em um lugar com pouca radia- ção terá menos variação em seu balanço energético se variarmos sua orientação. Desse modo, as edificações situadas em zonas urbanas muito densas com grandes superfícies sombreadas são menos sensíveis às mudan- ças de orientação que aquelas situadas em zonas de menor densidade. É necessário levar em consideração os efeitos da tec- nologia sobre a orientação, e o efeito que ela pode ter para modificar as estratégias convencionais da arquite- tura passiva. As janelas convencionais de folha dupla e câmara de ar possuem transmitâncias térmicas relativa- mente elevadas. Para edificações Passivhaus foram desenvolvidas janelas com vidro triplo e gases nobres nas câmaras de ar, com transmitâncias muito baixas (até 0,5 W/m2K). Ainda que em climas quentes não seja necessário recorrer a estes extremos, o uso de janelas que apresentem perdas energéticas reduzidas permite sair da norma do edifício passivo orientado para o sul (HN) e optar por edificações com grandes aberturas na elevação norte que cumpram, mesmo assim, os requisitos da norma Passivhaus (com demandas anuais ≤ 15 kWh/m2). Desse modo, recebem, no verão, menor radiação solar e menor demanda de refrigeração. No entanto, a radiação Impacto de la radiación solar en las diferentes orientaciones de un edificio (hemisferio norte). poniente poente mediodía meio-dia horizontal horizontal 0 12 24 0 12 24 poniente poente mediodía meio-dia 0 24 0 12 24 Impacto da radiação solar nas diferentes orientações de um edifício (hemisfério norte). Radiación solar en invierno Radiação solar no inverno Radiación solar en verano Radiação solar no verão 25A arquitetura passiva de doble hoja y cámara de aire tienen unas transmitan- cias térmicas relativamente elevadas. Para edificios Passivhaus se han desarrollado ventanas con triple vidrio y gases nobles en las cámaras con transmitancias muy bajas (hasta 0,5 W/m²K). Aunque no es necesario recu- rrir a estos extremos en climas cálidos, el uso de venta- nas con pérdidas energéticas muy reducidas permite salirse de la norma del edificio pasivo orientado a sur y plantear edificios con grandes huecos a norte que cumplen los requisitos del estándar Passivhaus (con demandas ≤ 15 kWh/m2a). De este modo, en verano reci- ben menor radiación solar y menor demanda de refrige- ración. No obstante, la radiación en verano en la cara norte entra en el interior del edificio con ángulos muy bajos y, por tanto, resulta más difícil de controlar. En resumen, es importante verificar el funciona- miento de un edificio mediante una herramienta como el PHPP para asegurar que este reciba la suficiente energía solar pasiva como para compensar las pérdidas energéticas a través de la envolvente. En general, debe subrayarse que el efecto de las estrategias pasivas no puede cuantificarse a priori; si queremos controlar la demanda energética en la fase del proyecto, debemos recurrir siempre a programas de cálculo energético. El impacto del viento sobre la envolvente Es arriesgado generalizar la pauta de la óptima orienta- ción a sur basada en la radiación solar. En climas tropi- cales y subtropicales, muchas veces se busca una orien- tación capaz de captar las corrientes de aire de los vientos dominantes y disipar así el calor acumulado en el interior. Las corrientes de aire tienen una lógica diferente y depen- den de efectos climáticos muy complejos. Además, en climas con inviernos fríos, la arquitectura tradicional ha encontrado soluciones para protegerse de los vientos invernales mediante una orientación de los edificios para reducir al máximo la entrada del aire frío a través de las juntas del mismo. Por ello, el diseño pasivo debería investigar estos fenómenos locales y valorar si es mejor priorizar el impacto del viento sobre la radiación solar. Orientación ideal pasiva hacia el sol del mediodía (hemisferio norte). Orientação passiva ideal para o aproveitamento do sol do meio-dia (hemisfério norte). na elevação norte, durante o verão, penetra o interior do edifício com ângulos muito baixos e, portanto, mais difíceis de controlar. Em resumo, é importante verificar o funcionamento de um edifício mediante uma ferramenta como o PHPP para garantir que ele receba uma energia solar passiva suficiente para compensar as perdas energéticas através de suas vedações externas. Cabe destacar que, geral- mente, o efeito das estratégias passivas não pode ser quantificado a priori. Se o objetivo é controlar a demanda energética na fase de projeto, devemos recorrer sempre a programas de cálculo energético. O impacto do vento sobre as vedações externas da edificação É arriscado generalizar o princípio que considera a orientação sul (no hemisfério norte – HN) como ótima levando em consideração apenas a radiação solar. Em climas tropicais e subtropicais, muitas vezes busca-se uma orientação capaz de captar as correntes de ar dos ventos dominantes e dissipar, assim, o calor acumulado no interior. As correntes de ar possuem uma lógica dife- rente e dependem de efeitos climáticos muito comple- xos. Além disso, em climas com invernos frios, a arqui- tetura tradicional encontrou soluções para se proteger dos ventos invernais mediante uma orientação das edifi- cações que reduz ao máximo a entrada do ar frio através das juntas do edifício. Dessa maneira, o
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