La capacidad de supervivencia pasiva se refiere a la capacidad de un edificio para mantener condiciones críticas de soporte vital en caso de una pérdida prolongada de energía, combustible de calefacción o agua. [1] Esta idea propone que los diseñadores deben incorporar formas para que un edificio continúe albergando a los habitantes durante un período prolongado de tiempo durante y después de una situación de desastre, ya sea una tormenta que cause un corte de energía, una sequía que limite el suministro de agua o cualquier otro evento posible.
El término fue acuñado por el presidente de BuildingGreen y editor ejecutivo de EBN, Alex Wilson, en 2005 después del paso del huracán Katrina . [2] Se sugiere que la supervivencia pasiva se convierta en un estándar en los criterios de diseño para casas, edificios de apartamentos y, especialmente, edificios utilizados como refugios de emergencia. Si bien muchas de las estrategias consideradas para lograr los objetivos de supervivencia pasiva no son conceptos nuevos y se han utilizado ampliamente en la construcción ecológica durante décadas, la distinción proviene de la motivación para avanzar hacia edificios resilientes y seguros. [1]
Asuntos actuales
El aumento en la duración, frecuencia e intensidad de los eventos climáticos extremos debido al cambio climático exacerba los desafíos que la supervivencia pasiva intenta abordar. [1] Los climas que antes no necesitaban enfriamiento ahora están experimentando temperaturas más cálidas y la necesidad de aire acondicionado. El aumento del nivel del mar y la marejada ciclónica aumentan el riesgo de inundaciones en las zonas costeras, mientras que las inundaciones provocadas por las precipitaciones son un problema en las zonas bajas. Para que los edificios proporcionen condiciones habitables en todo momento, se deben realizar las amenazas potenciales.
Cortes de energía
En gran parte del mundo desarrollado, existe una gran dependencia de una red para la energía y el gas. Estas redes son la principal fuente de energía para muchas sociedades y, si bien generalmente no se interrumpen, son constantemente propensas a eventos que pueden causar interrupciones, como desastres naturales . En California, incluso ha habido cortes de energía intencionales como medida preventiva en respuesta a incendios forestales causados por líneas eléctricas. [3] Cuando ocurre un corte de energía, la mayoría de los sistemas de calefacción y refrigeración mecánicos ya no pueden funcionar. El objetivo de la capacidad de supervivencia pasiva es estar preparado para cuando pueda ocurrir un evento de este tipo y mantener temperaturas interiores seguras. Si bien los generadores de respaldo pueden proporcionar algo de energía durante un apagón, a menudo no es suficiente para las necesidades de calefacción y refrigeración o la iluminación adecuada. [1]
Temperatura extrema
El calor es la principal causa de muerte relacionada con el clima en los EE. UU. [4] Las olas de calor que coinciden con cortes de energía ponen en riesgo muchas vidas debido a la incapacidad de un edificio para mantener bajas las temperaturas. Incluso sin un corte de energía, la falta de acceso a aire acondicionado o la falta de fondos para pagar la electricidad también resalta la necesidad de formas pasivas de mantener un ambiente térmico habitable. [4] Uno de los problemas que analiza la supervivencia pasiva es considerar las muchas formas de mantener la resistencia térmica de la piel de un edificio para evitar que una habitación se vuelva dominante en caso de no tener acceso a los sistemas de regulación de temperatura estándar.
En los meses de invierno, los cortes de energía o la falta de una fuente de combustible para el calor representan una amenaza cuando hay frentes fríos . [1] La construcción con fugas y el aislamiento deficiente dan como resultado una rápida pérdida de calor, lo que hace que la temperatura interior baje.
Sequía
Durante una sequía , el suministro limitado de agua significa que una comunidad debe usar menos, lo que puede significar restricciones obligatorias en el uso del agua. Los períodos de sequía prolongados pueden provocar incendios forestales , que añaden un mayor nivel de devastación. [5] El secado del suelo arcilloso puede hacer que las principales cañerías de agua exploten y dañen viviendas e infraestructura. [6] Las sequías también pueden causar cortes de energía en áreas donde las centrales termoeléctricas son la principal fuente de electricidad. [7] Los electrodomésticos y el paisajismo que ahorran agua son cruciales en lugares con escasez de agua.
Desastres naturales
Los desastres naturales como huracanes , terremotos , tornados y otros eventos de tormenta pueden resultar en la destrucción de la infraestructura que proporciona electricidad, agua y fuentes de energía clave. [8] Las inundaciones después de precipitaciones extremas son una gran amenaza para los edificios y los servicios públicos. La escasez de electricidad o agua resultante puede representar una amenaza mayor que el evento en sí, y a menudo dura más que el desastre inicial. [9]
Amenazas de terrorismo
Las amenazas terroristas y el ciberterrorismo también pueden provocar una interrupción del suministro eléctrico. Los ataques a las plantas centrales o los principales segmentos de distribución, o la piratería del sistema de control de una red de servicios públicos son posibles amenazas que podrían cortar la electricidad, el agua o el combustible. [8]
Estrategias de diseño pasivo
Existen muchas estrategias pasivas que no requieren electricidad, pero en cambio pueden proporcionar calefacción, refrigeración e iluminación para un edificio a través de un diseño adecuado. En los edificios dominados por envolventes, el clima y el entorno tienen un mayor efecto en el interior de la estructura debido a una alta relación superficie / volumen y mínimas fuentes de calor internas. [10] Los edificios dominados internamente, como el típico edificio de oficinas, se ven más afectados por fuentes de calor internas como equipos y personas; sin embargo, la envolvente del edificio aún juega un papel importante, especialmente durante un corte de energía.
Si bien la distinción entre los dos tipos de edificios a veces puede ser poco clara, todos los edificios tienen una temperatura de punto de equilibrio que es el resultado del diseño y la función del edificio. La temperatura del punto de equilibrio es la temperatura exterior por debajo de la cual un edificio requiere calefacción. [10] Una estructura dominada internamente tendrá una temperatura de punto de equilibrio más baja debido a más fuentes de calor internas, lo que significa un período de sobrecalentamiento más largo y un período de subcalentamiento más corto. Lograr un entorno térmico habitable durante un corte de energía depende de la temperatura del punto de equilibrio, así como de la interacción con el entorno circundante. Un aspecto clave de todo diseño para la supervivencia pasiva es el diseño sensible al clima. Las estrategias pasivas deben elegirse en función del clima y las condiciones locales, además de la función del edificio.
Sobre Térmico
Cuando un edificio tiene una construcción con fugas o un aislamiento deficiente , el calor deseado se pierde en el invierno y el aire acondicionado se pierde en el verano. [10] Esta pérdida se explica al bombear más calefacción o refrigeración mecánica al edificio para compensar la diferencia. Dado que esta estrategia es obsoleta durante un corte de energía, el edificio debe poder mantener las temperaturas internas durante períodos de tiempo más prolongados. Para evitar la pérdida de calor por infiltración , la envolvente térmica debe construirse con un mínimo de roturas y juntas, y las grietas alrededor de las ventanas y puertas deben sellarse. La estanqueidad al aire de un edificio se puede probar mediante una prueba de puerta sopladora.
El calor también se pierde por transmisión a través de las muchas superficies de una habitación, incluidas paredes, ventanas, pisos, techos y puertas. El área y la resistencia térmica de la superficie, así como la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior, determina la tasa de pérdida de calor. [10] El aislamiento continuo con valores R altos reduce la pérdida de calor por transmisión en paredes y techos. Las ventanas de doble y triple panel con revestimientos especiales reducen las pérdidas a través de las ventanas. [9] La práctica del superaislamiento reduce en gran medida la pérdida de calor a través de altos niveles de resistencia térmica y hermeticidad.
Solar pasivo
La capacidad de calentar pasivamente un edificio es beneficiosa durante los meses más fríos del invierno para ayudar a mantener altos los niveles de temperatura. Los sistemas solares pasivos recolectan y distribuyen energía del sol sin el uso de equipos mecánicos como ventiladores o bombas. La calefacción solar pasiva consiste en un acristalamiento orientado hacia el ecuador (orientado al sur en el hemisferio norte) para recolectar energía solar y masa térmica para almacenar el calor. [10] Un sistema de ganancia directa permite que la radiación de onda corta del sol ingrese a una habitación a través de la ventana, donde las superficies del piso y las paredes actúan como masa térmica para absorber el calor, y la radiación de onda larga queda atrapada en el interior debido a al efecto invernadero . [10] Deben utilizarse proporciones adecuadas de acristalamiento a masa térmica para evitar el sobrecalentamiento y proporcionar un calentamiento adecuado. [11] Una pared Trombe o un sistema de ganancia indirecta coloca la masa térmica justo dentro del acristalamiento para recolectar calor durante el día para uso nocturno debido al desfase temporal de la masa. [10] Este método es útil si no se requiere luz natural o se puede usar en combinación con ganancia directa. Una tercera técnica es un espacio solar o un sistema de ganancia aislada, que recolecta la energía solar en un espacio separado adjunto al edificio y que puede funcionar como una sala de estar durante la mayor parte del año. [10]
Evitación del calor
Se pueden utilizar estrategias para evitar el calor para reducir las necesidades de enfriamiento durante los períodos de sobrecalentamiento del año. Esto se logra en gran medida mediante dispositivos de sombreado y orientación del edificio. En el hemisferio norte, las ventanas deben colocarse principalmente en las fachadas sur que reciben más sol durante el invierno, mientras que las ventanas en las fachadas este y oeste deben evitarse debido a la dificultad para dar sombra y la alta radiación solar durante el verano. [12] Se pueden diseñar voladizos fijos que bloqueen el sol durante los períodos de sobrecalentamiento y permitan el sol durante los períodos de poco calor. Los dispositivos de sombreado móviles son los más apropiados debido a su capacidad para responder al entorno y a las necesidades del edificio. [12] El uso de colores claros en techos y paredes es otra estrategia eficaz para reducir la ganancia de calor al reflejar el sol.
Ventilación natural
La ventilación natural se puede utilizar para aumentar el confort térmico durante los períodos más cálidos. Hay dos tipos principales de ventilación natural: ventilación de confort y refrigeración nocturna. La ventilación confortable aporta aire exterior para que se mueva sobre la piel y aumente el enfriamiento por evaporación de la piel, creando un ambiente térmico más confortable. [12] La temperatura no necesariamente disminuye a menos que la temperatura exterior sea más baja que la temperatura interior, sin embargo, el movimiento del aire aumenta la comodidad. Esta técnica es especialmente útil en climas húmedos. Cuando no sopla el viento, una chimenea solar puede aumentar el flujo de ventilación utilizando el sol para aumentar la flotabilidad del aire. [13]
La refrigeración nocturna utiliza el aire fresco de la noche para expulsar el aire caliente del edificio y reducir la temperatura interior. La estructura enfriada actúa entonces como un disipador de calor durante el día, cuando se evita la entrada de aire caliente del exterior. El enfriamiento nocturno es más efectivo en lugares que tienen grandes rangos de temperatura diurna , como en climas cálidos y secos. [12] Con ambas técnicas, proporcionar ventanas operables por sí solo no da como resultado una ventilación natural adecuada; el edificio debe estar diseñado para un flujo de aire adecuado.
Iluminación natural
Cuando se corta la energía, las habitaciones en el centro de un edificio generalmente reciben poca o ninguna luz. Diseñar un edificio para aprovechar la luz natural en lugar de depender de la iluminación eléctrica lo hará más resistente a los cortes de energía y otros eventos. La luz del día y la ganancia solar pasiva a menudo van de la mano, pero en el verano hay un deseo de luz del día "fresca". Por lo tanto, el diseño de iluminación natural debe proporcionar una iluminación adecuada sin agregar calor no deseado. La luz solar directa y la luz reflejada del cielo tienen diferentes niveles de radiación. [12] El diseño de iluminación natural debe reflejar las necesidades del edificio tanto en su clima como en su función, y diferentes métodos pueden lograrlo. Las ventanas del sur y del norte son generalmente las mejores para la iluminación natural, y los clarificadores o monitores en el techo pueden llevar la luz del día al centro de un edificio. [12] Colocar ventanas más arriba en una pared traerá la luz más adentro de la habitación, y otros métodos como los estantes de luz pueden llevar la luz más profundamente al edificio al reflejar la luz del techo. [12]
Otras estrategias de diseño
El objetivo principal de la supervivencia pasiva es tratar de reducir la incomodidad o el sufrimiento en caso de que una fuente clave se corte a un edificio. Hay varias soluciones diferentes para cualquier problema de diseño. Si bien muchas de las soluciones que presentan los defensores de la supervivencia pasiva son las que han sido aceptadas universalmente por el diseño pasivo y otras prácticas estándar de sostenibilidad, es importante examinar estas medidas y aplicar las estrategias adecuadas a los edificios en desarrollo y existentes para minimizar el riesgo de disgusto o muerte. [14]
Energía de respaldo
Los edificios deben diseñarse para mantener condiciones térmicas de supervivencia sin aire acondicionado ni calefacción suplementaria. Proporcionar generadores de respaldo y combustible adecuado para mantener las funciones críticas de un edificio durante los cortes son soluciones convencionales para las interrupciones del suministro de energía. Sin embargo, a menos que sean muy grandes, los generadores solo satisfacen las necesidades básicas durante un corto período de tiempo y es posible que no alimenten sistemas como aire acondicionado, iluminación o incluso calefacción o ventilación durante cortes prolongados. Los generadores de respaldo también son costosos tanto de comprar como de mantener. El almacenamiento de cantidades significativas de combustible en el sitio para los generadores de energía durante cortes prolongados tiene riesgos ambientales y de seguridad inherentes, particularmente durante las tormentas.
Los sistemas de energía renovable pueden proporcionar energía durante un evento extremo. Por ejemplo, los sistemas de energía fotovoltaica (o solar eléctrica), cuando se combinan con el almacenamiento de baterías en el sitio, pueden proporcionar electricidad cuando la red pierde energía. Otras fuentes de combustible como la madera pueden proporcionar calor si los edificios están equipados con estufas o chimeneas de leña.
Agua
Los sistemas de suministro de agua de emergencia, como los sistemas de recolección de agua de lluvia en los tejados , pueden proporcionar agua para la descarga del inodoro, el baño y otras necesidades del edificio en caso de interrupciones del suministro de agua. Los barriles de lluvia o cisternas más grandes almacenan el agua de la escorrentía que a menudo puede utilizar una alimentación por gravedad para obtener el agua para su uso. La instalación de inodoros de compostaje y urinarios sin agua garantiza que esas instalaciones puedan seguir funcionando independientemente de las circunstancias, al tiempo que se reduce el consumo de agua a diario. Tener fuentes de respaldo de agua potable en el sitio también es una necesidad en caso de interrupción del agua. [5]
Supervivencia pasiva en sistemas de clasificación
Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental
Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) es una certificación de construcción ecológica ampliamente utilizada en los Estados Unidos. A partir de la versión 4 de LEED, existe un crédito piloto llamado “Capacidad de supervivencia pasiva y energía de respaldo durante interrupciones” bajo LEED BD + C: Construcción nueva. [15] El crédito vale hasta dos puntos, con un punto otorgado por proporcionar supervivencia pasiva y seguridad térmica, y un punto otorgado por proporcionar energía de respaldo para cargas críticas. Para el punto de supervivencia pasiva, el edificio debe mantener condiciones térmicamente seguras durante un corte de energía de cuatro días durante las condiciones pico de verano e invierno. [15] LEED enumera tres caminos para el cumplimiento de la seguridad térmica, dos de los cuales consisten en modelado térmico y el camino restante es la certificación Passive House .
Certificación de casa pasiva
Si bien la supervivencia pasiva no se menciona por su nombre en los dos estándares principales de casas pasivas , Passive House Institute y Passive House Institute US (PHIUS), las estrategias pasivas que hacen que estos edificios sean tan eficientes energéticamente son las mismas estrategias descritas para la supervivencia pasiva. Los edificios que logran la certificación de vivienda pasiva cumplen con algunos de los principales criterios de supervivencia pasiva, incluida la construcción hermética y el sobreaislamiento . [16] Muchos edificios también contarán con energía fotovoltaica en el lugar para compensar el consumo de energía. Estos edificios que dependen muy poco de la energía serán más resistentes a los cortes de energía y al clima extremo. [dieciséis]
RELi
RELi es un sistema de calificación de edificios y comunidades completamente basado en un diseño resistente. Ha sido adoptado por el US Green Building Council, el mismo organismo que desarrolló LEED. [17] La categoría de Adaptación y Mitigación de Riesgos tiene varios créditos relacionados con la capacidad de supervivencia pasiva. Un crédito requerido es “Operaciones fundamentales de emergencia: seguridad térmica durante emergencias”, que requiere que las temperaturas interiores sean iguales o inferiores a las exteriores en verano y superiores a 50 ° F en invierno durante un máximo de cuatro días. [18] Otra forma de cumplir es proporcionar una zona térmica segura con espacio adecuado para todos los ocupantes del edificio. Hay un crédito múltiple opcional, "Operaciones de emergencia avanzadas: energía de respaldo, operaciones, seguridad térmica y agua operativa", que incorpora otras medidas pasivas de supervivencia, como el almacenamiento de agua. [18] Otra poli-crédito, “Seguridad pasiva térmica, confort térmico, iluminación y estrategias de diseño,” describe las estrategias más pasivos, incluyendo pasivos de refrigeración , calefacción pasiva , y la luz del día . [18]
Referencias
- ↑ a b c d e Wilson, Alex (1 de diciembre de 2005). "Supervivencia pasiva" . Edificio verde .
- ^ Quinión, Michael. "Palabras mundiales: supervivencia pasiva". Palabras de todo el mundo. 5 de agosto de 2003. Web. 2 de diciembre de 2014. < http://www.worldwidewords.org/turnsofphrase/tp-pas1.htm > [1]
- ^ Wilson, Alex (30 de octubre de 2019). "Los incendios forestales de California y los cortes de energía intencionales exigen sistemas de energía más resistentes" . Instituto de Diseño Resiliente .
- ^ a b Nahlik, Matthew J .; Chester, Mikhail V .; Pincetl, Stephanie S .; Eisenman, David; Sivaraman, Deepak; English, Paul (septiembre de 2017). "Rendimiento térmico de edificios, calor extremo y cambio climático" . Revista de sistemas de infraestructura . 23 (3): 04016043. doi : 10.1061 / (ASCE) IS.1943-555X.0000349 . ISSN 1076-0342 .
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Otras lecturas
- Comité sobre el efecto del cambio climático en la calidad del aire interior y la salud pública. Cambio climático, medio ambiente interior y salud. Washington, DC: Academias Nacionales, 2011. Imprimir.
- Kibert, Charles J. Construcción sostenible: diseño y ejecución de edificios ecológicos. Vol. 3er. Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons, 2008. Imprimir.
- Pearce, Walter. "Environmental Building News pide" supervivencia pasiva "" BuildingGreen. Np, 25 de diciembre de 2005. Web. 30 de septiembre de 2014.
- Pearson, Forest. "Antigua forma de ver". : Diseño de viviendas para la supervivencia pasiva. Blogspot, 12 de noviembre de 2012. Web. 30 de septiembre de 2014.
- Perkins, Broderick. "La 'supervivencia pasiva' se basa en la preparación para desastres y la sostenibilidad". RealtyTimes. Np, 4 de enero de 2006. Web. 30 de septiembre de 2014.
- "Posibilidad de supervivencia pasiva usando el clavo 'Hurriquake'". Nelson Daily News: 20. 07 de enero de 2009. ProQuest. Web. 30 de septiembre de 2014.
- Wilson, Alex y Andrea Ward. "Diseño para la adaptación: vivir en un mundo que cambia el clima". Buildgreen. Web.
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