Casa passiva

Casa passiva em Darmstadt, Alemanha .

A noção de casa passiva ou construção passiva designa um edifício cujo consumo de energia é muito baixo, ou mesmo nulo através dum isolamento reforçado, pelas contribuições solares ou geotérmicas, pelas calorias emitidas pelas contribuições internas, como equipamentos elétricos e o calor corporal dos habitantes, reduzindo em muito a sua pegada ecológica. Nos textos de referência, esse conceito, originário do Norte da Europa, visa principalmente a poupança de aquecimento. Mas o objetivo final é o conforto dos moradores do edifício. Assim, em climas quentes, visa também o conforto do verão, minimizando os custos de ar condicionado através da inércia do edifício, ventilação noturna natural, poço canadiano, etc.. O padrão não se limita às propriedades residenciais; vários edifícios de escritórios, escolas, creches e um supermercado também foram construídos seguindo esse modelo.

O próximo passo sendo os edifícios de energia positiva, produzindo mais energia do que consome graças aos seus próprios equipamentos de exploração de energias renováveis.

O programa CEPHEUS ( Cost Efficient Passive Houses as EUropean Standards, Casas Passivas Eficientes em Custos como Padrões Europeus ) ajudou a desenvolver o conceito de edifícios passivos. Neste contexto, a Europa financiou projetos em cinco países : Alemanha, Áustria, França, Suíça e Suécia. Cada país participante teve que demonstrar a viabilidade técnica e rentabilidade do projeto e permitir a reprodutibilidade deste tipo de construção.

História do conceito

D Feist, fundador do “ Passivhausinstitut ” e coautor do conceito.

Prof. Bo Adamson, coautor do conceito.

Os princípios básicos ( paredes passivas e aproveitamento do sol ) remontam à Antiguidade. Mas beneficiam de novos conhecimentos e materiais. Edifícios modernos, muito eficientes em termos energéticos e até passivos existem pelo menos desde meados da década de 1970. O conceito de construção passiva é baseado na experiença e nos avanços na modelização e na ciência dos materiais.

Uma norma alemã ( Niedrigenergiehaus ), bem como normas suecas ou dinamarquesas muito exigentes adaptadas a países frios, contribuíram para a ideia de habitações com eficiência energética. Depois, a construção passiva tornou-se um padrão de qualidade em vários países (Alemanha, Suíça e países nórdicos em particular).

Uma primeira certificação foi formalizada em 1988 pelo Pr Bo Adamson da Universidade de Lund ( Suécia ) e Wolfgang Feist ( Institut für Wohnen und Umwelt /Instituto de Habitação e Meio Ambiente ). Também foi posto em pratica graças à ajuda do estado alemão de Hessen com uma primeira fila de 4 casas (com terraços) construídas para famílias, pelos professores e arquitetos Bott, Ridder e Westermeyer. O conceito foi validado em Darmstadt, com uma poupança de aquecimento de 90 % em relação aos padrões da época. Em seguida, foi criado um grupo de trabalho em 1996 para desenvolver o conceito técnica e economicamente, planeando a produção de materiais, e certificações para janelas, bem como para sistemas de ventilação de alto desempenho. Casas passivas foram construídas em Estugarda (1993), Naumburg, Wiesbaden e Colónia (1997 e o sector desenvolveu-se com o apoio da União Europeia através do programa CEPHEUS que validou o conceito em 5 paises no inverno de 2000 a 2001. Alguns processos e materiais foram inventados para a construção passiva (por exemplo : tijolos ocos do tipo Monomur© ). Padrões e rótulos foram criados especialmente, assim como simples melhorias em técnicas existentes (reforço no isolamento, por exemplo). Na França, a residência Salvatierra em Rennes, composta por 43 unidades habitacionais, foi construída através deste programa com uma moderna técnica de construção de fachada de adobe .

Em Portugal as primeiras casas passivas certificadas pelo Passivhaus Institut, foram concluídas em 2012. A Associação Passivhaus Portugal foi criada no final de 2012 e é filiada no International Passive House Association. Em 2016 foi concluída a primeira casa passiva, também certificada pelo Passivhaus Institut, no sector do turismo.

A tendência para evolução futura da casa passiva é a casa de energia positiva. Por exemplo, a do escritório de arquitetura Karawitz (projetada por Milena Karanesheva e Mischa Witzmann), construída em Bessancourt, é uma das duas casas de energia positiva certificadas em França de acordo com os critérios do rótulo europeu de " Instituto Passivhaus ». Esta casa de 161 m² , que custou 1 88 €/m² sem imposto, dispõe de 25 m² de painéis fotovoltaicos que produzem 4 485 KWh/ano de energia positiva, evitando a emissão de 1 887 kg/ano de CO₂.

Definição

A "casa passiva» corresponde a um consumo de energia muito baixo. A habitação passiva tem um custo adicional mas reduz o consumo de energia. Três critérios a definem :

1. necessidade de energia de aquecimento inferior a 15 KWh/m²/ano  ;
2. estanqueidade ao ar (teste da porta dita blower door ) n50 < 0,6 hora -1 ;
3. consumo de energia primária inferior a 120 KWh/m²/ano . A necessidade final de energia não deve exceder 50 KWh/m²/ano .

Os critérios energéticos acima definidos só fazem sentido se os métodos de contabilização da energia e da área superficial forem claramente especificados.

Em termos de área superficial é considerada a TFA ( Trated Floor Area ). Esta superfície corresponde à superfície interior líquida do edifício. Foi especialmente definido para permitir a comparação de edifícios de diferentes países no âmbito do projeto CEPHEUS . Sua definição pode ser encontrada no relatório técnico final do projeto CEPHEUS .

Princípios

O projeto de um habitat passivo (e/ou bioclimático) é baseado em seis princípios principais   :

1. isolamento térmico reforçado, nomeadamente através de janelas de alta qualidade ;
2. remoção de pontes térmicas ;
3. excelente estanqueidade ao ar;
4. ventilação de duplo fluxo (com recuperação de calor) ;
5. a captura ideal, mas passiva, de energia solar e calorias do solo e do subsolo ;
6. limitar o consumo de eletrodomésticos.

Isolamento térmico

A termografia mostra em infravermelho que a construção passiva (à direita) perde muito menos calor (cores quentes) do que uma construção convencional (no fundo).

O isolamento térmico é o primeiro princípio da construção passiva. Deve ser altamente eficiente e aplicado em toda a envolvente exterior do edifício, sem interrupção, de forma a limitar as pontes térmicas. A construção deve ser bastante compacta, de forma a limitar a sua superfície exterior, e todas as partes opacas do edifício, idealmente isoladas. Em princípio, para o clima da Europa Central, o seu coeficiente de transferência de calor U não deve exceder 0,15 W/m² K , mas atualmente recomenda-se que este valor atinja 0,10 W/m² K.

As características das janelas são importantes porque não faz sentido proporcionar um isolamento eficaz das paredes se o calor for desperdiçado através dos vidros. Na verdade, o coeficiente de transmissão da janela U_w não deve exceder 0,8 W/m²K. Dadas estas características, são frequentemente utilizados vidros triplos, muito mais caros. Além da qualidade dos vidros, a que ter em conta a qualidade da caixilharia como a sua instalação.

Para o clima português, mais ameno que o da Alemanha, é possível reduzir o valor de U (parede, telhado, piso, janela) e otimizá-lo através de cálculos realizados com o software Passivhaus Planning Package (PHPP) fornecido pelo Instituto Passivhaus .

Remoção de pontes térmicas

As pontes térmicas podem ser uma fonte de perdas significativas. Devem-se à montagem de elementos estruturais (parede com laje ou varanda, por exemplo), aos quais o calor é transmitido por condução e dissipado para o exterior. Na casa passiva, é portanto necessário reduzir drasticamente estas pontes que, aos níveis de isolamento exigidos, participam excessivamente na perda de calor.

Estanquidade

Teste de infiltração, permite localizar e selar infiltrações parasitárias.

Limitar a perda de calor resulta na estanquidade. O controle da infiltração de ar parasita garante a durabilidade dos sistemas construtivos e do isolamento, evitando a condensação na espessura dos materiais. A perda de calor devido à falta de estanquidade é prejudicial à economia de energia. A estanquidade deve ser cuidadosamente projetada, prestando especial atenção à sua continuidade entre os elementos estruturais, aos caixilhos das janelas (condutas de chaminés, tubagens, etc.) e às qualidades dos produtos utilizados. Para verificar a estanquidade do edifício, é realizado um teste de infiltração após a construção. Uma casa passiva é 4 a 5 vezes mais hermética que uma casa normal.

Ventilação de fluxo duplo

Esquema duma casa passiva, com um poço canadiano.

Uma casa passiva sendo muito hermética, deve incluir um sistema de ventilação eficiente para garantir a renovação do ar. A ventilação de duplo fluxo, que inclui a recuperação de calor, é então essencial para limitar a rejeição de calor através do sistema de ventilação. Ela extrai o ar viciado de ambientes húmidos (WC, casa de banho, cozinha) e sopra o ar externo para as salas de estar. Um permutador de calor garante a recuperação do ar extraído para aquecer o ar soprado. Algumas ventilações termodinâmicos combinam uma ventilação de duplo fluxo e uma bomba de calor obtendo assim ventilação, aquecimento, ar condicionado e até produção de água quente.

No entanto, a ventilação de duplo fluxo é volumosa e requer comprimentos significativos de tubos. A localização e o encaminhamento das condutas na construção devem ser planeados durante a fase de projeto. A manutenção regular também é necessária : limpeza de condutas, troca de filtros. Existem alternativas passivas, como janelas parieto-dinâmicas, para evitar a instalação duma ventilação de fluxo duplo. Estas não são estanques, permitem a passagem do ar e funcionam como um permutador de temperatura entre o ar interior e exterior. Devem estar orientadas para sul para beneficiarem do ganho solar. A ventilação é então fornecida por um ventilação de simples fluxo. Uma vantagem desta alternativa é a redução do custo de instalação e de funcionamento.

Ventilação de duplo fluxo associada a um depósito de água de inércia térmica e duas microbombas de calor, oferecendo produção de água quente, complemento solar, ganhos térmicos de ar insuflado e filtração de ar fresco.

Ventilação noturna

Em regiões quentes, é aconselhável prever aberturas que garantam a ventilação noturna (através e/ou por efeito chaminé) para evitar o sobreaquecimento no verão. É também importante proporcionar uma estrutura maciça com elevada inércia térmica que absorva o calor do dia e que possa ser arrefecida pela ventilação noturna. A ventilação pode estar associada a um poço canadiano.

Solar passivo

Para explorar o potencial sazonal proporcionado pelo sol, é necessário captar o seu calor, armazená-lo e libertá-lo. A energia solar é captada pelas partes de vidro da casa. Estes vidros isolantes são dimensionados de acordo com a orientação do edifício : 40 a 60 % de superfície envidraçada na fachada sul, 10 a 15 % no norte e menos de 20 % nas fachadas leste e oeste. A energia solar, que entra pelas janelas, é armazenada no interior por materiais no solo (placa) com elevada inércia. O calor acumulado no edifício deve ser devolvido ao ambiente por convecção e radiação, com distribuição no tempo. A utilização duma parede de Trombe aumento a energia armazenada desta na parede virada para o sol. Em ambos os casos, para evitar o desconforto causado pelo sobreaquecimento no verão, a luz solar direta nas fachadas deve ser controlada através de proteção solar construtiva (toldo, guarda-sol, veneziana, etc.) e vidros com fator solar suficientemente baixo para limitar a absorção de energia. Estas medidas construtivas podem ser complementadas por uma proteção vegetal.

Eletrodomésticos económicos

Os aparelhos especificamente concebidos para habitação passiva podem ser uma boa fonte de poupança de energia necessária para atingir os padrões de habitação passiva. A utilização de dispositivos energicamente eficientes também oferece a vantagem de não criar um sistema de aquecimento paralelo, o que promoverá o conforto no verão. De referir que as necessidades de aquecimento são inferiores a 15 kWh/(m².ano) ; muitas vezes não há necessidade de aquecimento.

Máquinas de lavar e lava-louças económicas

Aproximadamente 4/5 da energia consumida por estes dispositivos provém das calorias consumidas para aumentar a temperatura da água de lavagem. A utilização de água já quente proveniente de equipamentos de produção económicos permite poupanças muito significativas de energia primária. São então necessários eletrodomésticos especialmente concebidos, embora a simples ligação de eletrodomésticos normais a uma fonte morna produzida por meios passivos ou económicos traga uma clara poupança global.

Custo

Uma casa passiva custa entre 7 e 15 % mais do que uma casa tradicional (em teoria, de acordo com os construtores^{[carece de fontes]} . Dependendo do caso, o investidor recupera os seus custos entre dez e vinte anos graças às poupanças de energia realizadas .

Constrangimentos

• Um dos obstáculos identificados é a falta de artesãos e arquitetos qualificados para esses padrões. Embora na Europa, o Parlamento Europeu pretendia que, a partir de 2018, todos os novos edifícios fossem concebidos e construídos de acordo com o padrão de Casa Passiva, e que o consumo de energia dos edifícios diminuísse em 22 % entre 2007 e 2010, uma directiva relativa ao desempenho energético dos edifícios (EPBD) tem sido transposta para o direito nacional desde 2007. A Europa e os Estados incentivam a formação. E desde de 2007, arquitetos e construtores podem usar um software especializado, o PHPP.

• Além disso, o posicionamento da casa passiva para melhor captar as fontes naturais de calor é por vezes difícil (dependendo da orientação do terreno, das sombras projetadas, etc.) e restringe, até certo ponto, a estética arquitetónica.

• As formas arquitetónicas são menos complexas e muitas vezes consideradas mais pobres. Isto resulta da vontade de ter um edifício compacto e, portanto, mais económico.
• Devido ao baixo número de janelas que abrem em alguns edifícios, os claustrofóbicos podem sentir-se confinados nestas casas (que também são muito bem insonorizadas), mesmo que a troca de ar seja mais garantida do que num apartamento clássico moderno. Elementos de amortecimento tipo varanda e janelas salientes ampliadas podem reduzir ou eliminar essa sensação, mas com aumento nos custos de construção. Esta sensação também é muitas vezes rapidamente compensada pelo aumento do conforto térmico e sonoro.

• Em princípio a construção duma casa passiva deve ser feita com a utilização de produtos regionais (madeira, palha , adobe; pedra etc. ) para promover o desenvolvimento local e a redução da pegada ecológica do edifício.

As casas passivas e/ou “ energeticamente positivas » que existem aos milhares na Alemanha e na Suíça mostram que existem soluções técnicas. Resta generalizá-los para cumprir o objetivo do fator 4, ou fator 9 (dividir o consumo por 9 para um serviço equivalente). Embora se previsse que o preço do petróleo e da energia aumentaria inevitavelmente (ver falta de petróleo ), uma diretiva europeia sobre o desempenho energético dos edifícios visa reduzir o seu consumo de energia em 20 % até 2020 .

Ver também

• Parede de Trombe
• Aquecimento solar
• Poço canadiano
• Arquitetura bioclimática
• Edifício de energia positiva (BEPOS)
• Edifício de baixo consumo (BBC)
• Alta qualidade ambiental (HQE)
• Passivhaus

Ligações externas

• North American Passive House Network
• Canadian Passive House Institute (CanPHI)
• Passive House Institute U.S.
• Passive House Alliance United States
• Passive House Institute New Zealand
• Passivhaus Germany
• Passivhaus Portugal
• Homegrid