11.7.2010

Zero Carbon House, en Birmingham, UK

Los edificios existentes a menudo no son tenidos en cuenta por el mundo de la construcción verde. Con menos glamour y menos visibilidad que los edificios nuevos, habitualmente se pasa por alto su enorme potencial para la reducción masiva de carbono. Anthony Gormley escribió: "La crisis de carbono exige una revisión de nuestra fe en la base tecnológica del progreso de occidente. Un cambio en las creencias es un cambio cultural, el arte y los artistas están implicados"1. Y los arquitectos y constructores aún más, a partir de los edificios que hoy diseñan con emisiones de carbono que se extenderán en el futuro por décadas o incluso por siglos. En este artículo se describe nuestra casa de “carbono cero” construida en Birmingham. La primera parte resume los aspectos técnicos del proyecto, pasando más adelante a describir el diseño arquitectónico y los materiales utilizados.

OBJETIVOS
Cuando comenzamos el trabajo de diseño en 2007, definimos tres objetivos. En primer lugar, crear una casa con muy baja emisión de carbono o “carbono cero”. El diseño ha alcanzado el nivel 6, el más alto del Código de Viviendas Sostenibles. Cómo se logró este objetivo se explica a continuación. Segundo, modernizar y ampliar un edificio victoriano de 170 años de antigüedad a los mismos niveles de uno nuevo. Más del 80% de las casas del Reino Unido todavía estarán en uso para el año 2050 y deberían ser mejoradas para conseguir una reducción seria de carbono. Este aspecto del proyecto contiene el mayor impacto potencial, si fuera aplicado en otras partes. En tercer lugar, inspirar a otros a utilizar el espacio, la luz, los materiales – en otras palabras, crear una arquitectura que demuestre que lo “verde” no tiene por qué ser aburrido.

¿CARBONO CERO?
Los lectores de “The Autonomous House”2 comprenderán que definir un estándar de sostenibilidad no es fácil. Podríamos haber hecho un «Passivhaus» (PHPP) – posiblemente incluso el primero en el Reino Unido. Respetamos el riguroso trabajo hecho por el doctor Wolfgang Feist sobre el uso de la energía y los puentes térmicos. Aunque nuestro esquema final cumple o supera muchos de esos parámetros3, creemos que el PHPP fue un paso muy ajeno a nosotros. Se requeriría mucho tiempo para ingresar datos muy detallados en la computadora, el cual se duplicaría por ser ésta una construcción existente; además el costo del registro del sistema y algunos de sus requisitos lo harían demasiado prescriptivo. Pero además, el PHPP sólo mide el uso de energía y no tiene en consideración otras cuestiones más amplias del concepto de sostenibilidad.
El AECB CarbonLite «Gold» es un excelente estándar y está muy bien documentado, aunque su guía técnica aún no había sido formalmente publicada mientras estábamos en la etapa de diseño4. Muchos de sus principios constructivos pudieron ser fácilmente aplicados a la remodelación. Esperamos haber logrado el «Gold», aunque no lo sabremos con certeza hasta que no obtengamos las cifras que surjan a lo largo de dos años de consumo de energía.
Además, no podíamos ignorar el sorprendente nuevo estándar publicado en noviembre de 2007 cuando comenzamos a trabajar en los detalles del diseño: el Código para Casas Sostenible (CfSH por sus siglas en ingles)5. El Código ciertamente tiene sus defectos. Parte de su metodología, como los cálculos de agua de lluvia y la clasificación de los materiales, parecen contraproducentes. Con respecto a la energía renovable no es una panacea.
Pero el acercarse a un enfoque holístico es sin duda bienvenido cuando la naturaleza de la integración sostenible sigue siendo poco conocida en el Reino Unido. ¿Con qué frecuencia tiene uno que explicar que una cubierta de césped por sí sola no hace un edificio sostenible? Para aquellos no familiarizados con el Código, éste abarca nueve áreas:
1. Emisiones de dióxido de carbono y uso de la energía, incluidos los requerimientos por la pérdida de calor, la iluminación de bajo consumo, el secado de ropa, las calificaciones nominales A (+/+) de los equipamientos blancos y los ciclos de almacenamiento.
2. Reducción del uso del agua, incluyendo el uso del agua de lluvia.
3. Materiales con baja energía incorporada y origen responsable.
4. Minimizar la superficie de aguas de escurrimiento para reducir las inundaciones.
5. Residuos, incluidas las instalaciones para el reciclaje y la gestión de los residuos generados durante la construcción.
6. Reducción de la contaminación, especialmente de los materiales aislantes.
7. Salud y bienestar a través de un buen uso de la iluminación natural y del aislamiento acústico.
8. Administración, incluido el proceso de construcción, sitio de CO2, agua, aire y contaminación, normas y políticas de seguridad.
9. Ecología, preservar la vida silvestre y mejorar la biodiversidad.
Los niveles son valorados del 1 al 6, según las emisiones de carbono. El nivel 5 requiere una reducción del 100% en carbono, como históricamente se mide por el Reglamento de Construcciones – principalmente por las pérdidas de calor. El nivel 6 va más allá, incluyendo el agua caliente, la iluminación y las cargas eléctricas. Para el nivel 6 las emisiones netas de carbono deben ser cero, es decir, no se utilizan combustibles fósiles, sólo energía renovable. Una enmienda al Código ha permitido una reducción del 70% al permitir que otros factores lo compensen, pero nosotros hemos trabajado con el estándar original, más estricto.
El objetivo del Gobierno es que todos los nuevos edificios de esta década tengan una emisión de carbono igual a cero, y Liz Reason ha argumentado que CfSH ya está generando un importante cambio en el sistema de construcción de viviendas del Reino Unido. El concepto de «carbono cero» ya empieza a ser entendido más ampliamente y transforma nuestro pensamiento: un edificio realmente puede producir al menos tanta energía como la que consume.

RENOVABLES
Para lograr esto, se requieren energías renovables en el sitio. Se instala un techo solar con 8,8 m2 de tubos de vacío colectores de agua caliente. Su rendimiento anual estimado es de 5.150 kWh. Un cilindro de 850/1000 litros contiene el calor y así un día razonablemente soleado puede dar abundante agua caliente equivalente a cuatro o cinco días nublados. Los tubos solares por lo tanto proporcionan casi toda el agua caliente. Una estufa a leña de alta eficiencia de 7kW Lenius Wodtke, da calefacción y agua caliente durante las semanas más frías del año, aportando el 80% de su producción al cilindro. Nuestro ingeniero estima que sería necesario menos de un metro cúbico de madera al año para ello. Un fresno maduro cubre estas condiciones, y si estas cifras demuestran ser correctas, entonces esa madera será suficiente para abastecer a la casa durante siete años. Nos mudamos a la casa en el invierno excepcionalmente frío del 2009-2010, y aún cuando nuestros paneles solares se cubrieron de nieve (un interesante experimento de control), sólo fue necesaria la estufa durante unas pocas horas cada 2 o 3 días.
Para satisfacer las necesidades eléctricas, se incluyó una placa de inducción eficaz, 35,6 m2 (5.04kWp) de electricidad solar fotovoltaica (PV) en los paneles del techo que llegan a dar 3.500 kWh al año. PV es una de las energías renovables más caras con una amortización de 18 años, según nuestro estudio inicial de viabilidad. Aunque esto se demostraba en los dibujos de planificación, no estábamos seguros de poder justificarlo. Así, cuando el trabajo se afianzó a partir de octubre de 2008, Ed Miliband anunció en el Reino Unido que pondría en marcha un sistema de primas en 2010. El momento era perfecto para nosotros. El periodo de recuperación se redujo a la mitad. Dimos el paso y alcanzamos tanto el PV como el nivel 6.

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AISLAMIENTO
El estándar de aislamiento térmico es: pared U = 0,11, techo U = 0,08, ventanas con triple vidrio U = 0,65 w/m2/degC, puentes térmicos <0,03, el parámetro de la pérdida de calor = 0,55, la estanqueidad del aire logrado N50 = 0,34 ac / hr. Dicho de otra manera, nuestras paredes y el techo mejoran 16x, las ventanas 14x y la estanqueidad del aire 28x, en comparación con los edificios existentes. Utilizar paneles de aislamiento de fibra de madera, aunque más “verdes”, habría sido demasiado complejo y hubiera requirido de una estructura de madera de dos y tres capas separadas. Los 280 mm. de aislamiento de Neopor se montan en la cara externa de ambas mamposterías, la nueva y la existente, en el lateral y en la parte trasera. Después de largas negociaciones con los fabricantes, se acordó que todos los elementos de fijación mecánica se instalarían durante la fase de diseño, ya que podrían comprometer el rendimiento térmico. La fachada principal está aislada en su interior para preservar su cara de ladrillos y sus detalles en piedra. En el interior, una estructura de madera vista, independiente de la pared externa, soporta la Intello Plus, una membrana hermética al vapor y a la permeabilidad con acabado de enlucido de cal. El gran espesor de la pared se aprovecha mediante la formación de asientos en las ventanas. El aislamiento de hasta 450 mm. envuelve totalmente a la bodega creando un nuevo vacío por debajo del techo existente. La unión entre el aislamiento externo e interno requirió un poco de ingenio. Se hace una incisión en toda la altura de la fábrica existente permitiendo la continuidad del aislamiento y el aislamiento «Magmatec» de la pared mantiene la integridad estructural. Niall Crosson, de Ecological Building Systems, realizó una visita de campo para apoyar al equipo con estrictas normas de hermeticidad: el sistema de anillos, las membranas y las cintas fueron capaces de sellar las uniones aún más complejas, tanto las existentes como las nuevas.
El nuevo techo de 400 mm. contiene “Warmcel” en forma de I entre las vigas de madera con juntas de 100 mm. de fibra de madera “Pavatherm” para lograr un mejor factor de disminución. Tras examinar más de veinte diferentes ventanas de triple vidriado, y casi desesperados por encontrar los perfiles que fueran a la vez eficientes y elegantes, terminamos especificando Enersign Windows de Green Building Store.

VENTILACIÓN
La ventilación resulta de un pragmático diseño de «modo mixto». El esfuerzo puesto en el aislamiento, la estanqueidad y el diseño de casi todos los puentes térmicos externos en la estructura del edificio se hubieran visto seriamente afectados si la ventilación no se hubiera controlado de manera adecuada. Un sistema de ventilación mecánica tipo Passivhaus para la recuperación del calor (MVHR por sus siglas en inglés) extrae el aire caliente y húmedo de la cocina y de los cuartos. Éste se toma a través de un intercambiador de calor que descarga el aire viciado, y recupera el 91% – 98% del calor residual. El aire entrante se calienta y se envía hacia los dormitorios y las salas de estar para lograr un nivel muy bajo pero continuo de ventilación, el cual puede ser impulsado cuando sea necesario. La unidad debería ahorrar unas 20 veces más energía de la que utiliza.
En los días más calurosos la casa se ventila naturalmente. Durante los largos intermedios de primavera y otoño en el Reino Unido se pueden mezclar el modo natural y el mecánico, por ejemplo, con ventanas que se abren durante el día cuando las temperaturas del aire son mayores, y que se cierren con la MVHR por la noche. Nuestra estrategia incluye la apertura inclinada de las ventanas con giro hacia el interior en todas las habitaciones y respiraderos en el nivel bajo que pueden dejarse abiertos durante la noche. La ventilación natural a través de los espacios interiores de doble altura, las ventanas altas y los lucernarios ayudan a crear el «efecto chimenea» de ventilación para refrigerar el edificio durante el verano.

LA MASA TÉRMICA
Junto con la estrategia de ventilación; las paredes de barro, los pisos de tierra apisonada y los sólidos ladrillos victorianos, son todos materiales pesados que se calientan o enfrían muy lentamente. Estos materiales almacenan de forma pasiva la energía del sol, de los ocupantes, de los electrodomésticos, etc., y ayudan a mantener la temperatura interna en forma estable tanto en invierno como en verano. Esta gran masa térmica hecha con materiales de baja cantidad de carbono, hacen que el edificio sea ciertamente más simple y sostenible, asegurando con menor costo que no se sobrecaliente incluso en los veranos más calurosos. Generalmente, la adaptación al cambio climático no se mide de esta manera. Este enfoque provoca un fuerte contraste con los «Métodos Modernos de la Construcción» que se exigen para las viviendas sociales en edificios prefabricados ligeros, donde estas precauciones deberín ser mucho más necesarias.

SOL PASIVO
Las ventanas de triple vidrio ubicadas en el lado Sur/Oeste permiten una ganancia útil de calor para calentar la vivienda en invierno, y las persianas interiores ayudan a evitar la pérdida de calor durante la noche. El gran fresno agrega matices a estos vidrios: en invierno el árbol sin hojas permite que el bajo ángulo de la luz solar penetre profundamente en la casa. Las hojas del fresno florecen relativamente tarde, lo que permite ganancias de calor útil en la primavera, mientras que en el verano, las hojas ya florecidas funcionan como un toldo, previniendo de esta forma el excesivo calor y evitando la necesidad de persianas manuales o motorizadas.

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AGUA
Un tanque de 2.500 litros en la antigua bodega recoge el agua de lluvia que se filtra desde los techos y que en un 80% se utiliza para los baños, la lavadora y la cocina. Se instalan cisternas de doble descarga de 4/2.6L, grifos de bajo caudal y accesorios para ducha que utilizan la mayor parte del agua calentada por el sol. La energía utilizada para purificar y bombear el agua a la red es una de las cosas que se suelen pasar por alto, pero el uso del agua que así se reduce es nominalmente de 80 litros/persona/día (según cifras del CfSH). No existe un aumento en la superficie del agua de escurrimiento, ya que el edifico se desarrolla sobre una sólida base pre-existente. Un simple sistema de gravedad permite que, si fuera necesario, el agua del baño se pueda utilizar en el jardín.

RESIDUOS Y ECOLOGÍA
La casa tiene un uso pleno de las instalaciones para residuos y reciclajes. Igualmente importante fue el almacenamiento y el rediseño de los materiales reutilizables. Más del 99% de los residuos de la obra fueron reciclados con gran diligencia por nuestro contratista de Speller Metcalfe, quien recibió un premio nacional de “Constructores Considerados” por este proyecto. La biodiversidad se incrementa en más de 8 especies, gracias al nuevo estanque, entre cuyos habitantes se incluyen erizos y crisopas, y a las dos cajas de murciélago y cuatro de aves construidas en la casa.

SOCIAL Y COMUNIDAD
La ubicación del proyecto, en el área de Balsall Heath, en el centro de la ciudad de Birmingham, muestra que la sostenibilidad no requiere disponer de un espacio amplio o de un entorno rural. Nuestra huella de carbono total debe ser menor aún que si fuera en una ubicación remota. Así como es conveniente para el ciclo de almacenamiento, también es más práctico para ir al trabajo, a la escuela, a los mercados, a las tiendas, los trenes y lugares de interés cultural, tanto a pie, en bicicleta o en autobús sin tener que desplazarse por grandes distancias.
Durante la construcción se llevaron a cabo siete jornadas a puertas abiertas y cada una de ellas atrajo hasta 600 personas. El conocimiento ha sido compartido a través de conferencias, en un sitio web, por Twitter, y por la cobertura de los medios y la televisión. Los aspectos sociales de la sostenibilidad real no siempre son reconocidos como importantes, pero el entusiasmo generado ha sido real. Un inesperado “spin-off” fue el comentario del responsable de planificación local, quien dijo que ésta había sido la única aplicación que había conocido que había recibido sólo expresiones de apoyo: es posible que la participación comunitaria sea más fácil cuando uno es parte de esa comunidad.
El proyecto tenía como objetivo aumentar la conciencia y la comprensión de la sostenibilidad e inspirar a otros a continuarlo, incluidas las asociaciones de vivienda, las autoridades locales, las organizaciones comunitarias y los propios individuos. La cooperación se estableció con Zero Carbon Hub, la Sustainable Energy Academy/National Energy Foundation Old Home Superhome Network8, el British Science Festival y el grupo local Balsall Heath. Los niños de una escuela primaria local nos visitaron y trabajaron con un artista en un proyecto común. Sobre la base de la energía renovable y los materiales reciclados, construyeron una máquina maravillosa que ¡hacía burbujas!

DISEÑO
El diseño combina los detalles técnicos antes descriptos y amplía el esquema original de casas adosadas de 2 pisos superiores y 2 inferiores de 1840. El trabajo actual duplicó el espacio en la planta baja y en el primer piso y agregó un amplio estudio en el segundo piso. El techo del estudio aloja los paneles solares que proporcionan, en forma renovable, más del 90% de las necesidades energéticas de la casa.
El diseño de planta abierta en la planta baja crea una variedad de diferentes espacios: la cocina, el comedor y una sala de estar con iluminación superior. El vidriado completo hacia el jardín (y un posible futuro acristalamiento SunSpace) maximiza las ganancias solares en invierno a la sombra del fresno.
La radiante iluminación de la parte superior se comprime entre los ladrillos victorianos existentes y las nuevas paredes ligeramente curvadas que lo rodean. La escalera con peldaños abiertos permite que la luz se filtre hacia abajo, dando una sensación de apertura. Esto se ve potenciado por las persianas en la escalera y en los dormitorios. Las persianas pueden estar cerradas o abiertas para cambiar el carácter de los espacios, para dar luz diurna adicional, y para ayudar a la ventilación natural durante el verano.
El primer piso tiene un estudio con una ventana -que da a la calle y que sirve de mirador- y tres dormitorios. Dos de ellos, en la parte antigua de la casa, tienen aberturas cerradas con vistas a la sala de estar de doble altura.
En la planta superior, una buhardilla permite una amplia vista hacia el Norte, hasta el centro de la ciudad. El final de la escalera curva termina en el techo original de la casa de 1840. El frente original de la casa permanece intacto. Los planificadores acogieron con satisfacción el moderno diseño verde, llenando el vacío en la calle y utilizando materiales en consonancia con el entorno como son los recuperados ladrillos imperiales y los techos de pizarra gris. El dormitorio y el mirador se relacionan a través de la azotea con el rico paisaje de las “Arts & Crafts houses” de los alrededores. Aunque la escala y los materiales son contextuales, la arquitectura es moderna, no pretendiendo ser un pastiche victoriano.

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ARQUITECTURA
Nuestro tercer objetivo es inspirar a otros con nuestra arquitectura. Las ideas de diseño surgen de la agenda verde. Brian Edwards, profesor de arquitectura en Copenhague escribió recientemente: «El diseño para el cambio climático puede convertirse en algo positivo… una fuerza regeneradora de la arquitectura, con edificios que responden al clima en lugar de excluirlo. Así como J.M.W. Turner transformó el cielo contaminado de Londres y de Venecia en grandes obras de arte, lo que necesitamos es convertir el cambio climático en una nueva arquitectura»9.
Dos aspectos, la luz del día y los materiales, configuraron la arquitectura de este sistema. Toda la casa se ve inundada por una luz de alta calidad que se filtra por el techo de luz (cinco veces más eficaz que las ventanas) y las aberturas forradas con espejo. Lo mejor de la luz natural es que reduce la dependencia de la luz eléctrica y el uso de energía, pero el diseño con la iluminación superior tiene también implicancias interesantes de diseño, dando lugar a espacios interiores más verticales. Aprovechando la oportunidad que ofrecen las gruesas construcciones exteriores, las ventanas y otras aberturas están talladas a través de las paredes y el techo usando ángulos extendidos para enmarcar las vistas. Las ventanas asientan y modulan la luz del día. Los forros espejados son delgados y muy ligeramente ondulados, reflejando el brillo del sol. La puerta del vestíbulo, la pantalla y el uso de suelo con paneles reflectantes son una forma de transmitir y exaltar la luz natural adicional. Los paneles y espejos intensifican la luz del día y hacen que la luz del sol rebote de forma profunda en los interiores.
Catorce diferentes materiales fueron recuperados y usados en la construcción. Algunos, como la madera estructural de una vieja escuela, los desagües y los pisos del techo no son visibles. Las paredes nuevas interiores están acabadas en revoque de yeso de color natural, con un ligero brillo de áridos reciclados de vidrio verde. El vidrio reciclado se utiliza también para las mesadas de cocina y los pisos de las habitaciones. La cerrajería de latón -diseñada por el arquitecto danés Arne Jacobsen en 1960- fue recuperada. Con la cálida madera de arce canadiense de 200 años de antigüedad -recuperada del piso de una fábrica local demolida- se construyó la escalera, un balcón interior cerrado, la cocina, los asientos en las ventanas y el revestimiento completo del piso de los dormitorios.
Cuando se utilizan materiales nuevos, éstos son de baja energía incorporada y, en general, naturales. El cáñamo se utiliza para los pasamanos. Los pisos de tierra apisonada se extienden por toda la casa. De forma suavemente ondulada se pulen con aceite de cítricos y cera de abejas. Éstos se hacen con materiales de alta densidad compactados de las excavaciones del sitio y un poco de arcilla adicional que, con el tiempo, llegan a ser muy duros, como el suelo de tierra de un antiguo caserón. Junto con los ladrillos expuestos en el interior del edificio original, los materiales enriquecen la arquitectura. Hay una cierta resonancia con las ideas japonesas del wabi-sabi – la valoración de la imperfección, la calidad o la pátina que viene con la edad, el desgaste o las reparaciones10. Es arquitectura moderna, no un pastiche. Arquitectura radicalmente diferente de los excesos de simplificación, de los temerarios edificios como máquinas.

CONCLUSIÓN
Desde que se completó la casa hace unos meses, la respuesta ha sido abrumadoramente positiva. El diseño, sobre todo la calidad de la luz y los pisos de tierra, han provocado muchos comentarios. Muchos de los visitantes se han ido decididos a hacer algo verde en su propia casa. Se cree que este proyecto es el primer y único en adoptar el Código 6 del estándar de carbono cero en el Reino Unido. Aunque este proyecto en particular es en alguna medida de carácter ocasional, muchos de sus principios podrían ser replicados en mayor escala. Esperamos que el proyecto envíe un mensaje positivo a políticos, profesionales, propietarios de viviendas y otros, acerca de las posibilidades de adaptación que ofrecen un mayor ahorro de carbono y un menor impacto ambiental en los edificios nuevos, y de las posibilidades de diseño. Que sea verde no significa que sea aburrido.

1. Anthony Gormley Art’s Lost Subject in Long Horizons British Council 2010.
2. Brenda & Robert Vale (1975), The Autonomous House, Universe Books; and (2000) The New Autonomous House, Thames & Hudson.
3. El proyecto de la casa de carbono cero logra predecir la demanda anual de calor en 9kWh/year/m2 (Passivhaus estándar <12), N50 hermeticidad = 0,34 ac / hr (Passivhaus <0,6), la desviación de las medias de equilibrio MVHR 2.00-0.62% (Passivhaus <10%) , predijo -7kg/m2/año de emisiones de CO2. Passivhaus, investigación del doctor Wolfgang Feist: www.passivhaus.org.uk.
4. Association for Environmentally Conscious Building Carbonlite standards, 2008: www.carbonlite.org.uk/carbonlite
5. Department for Communities and Local Government (2007) Code for Sustainable Homes: Technical Guide (DCLG).
6. Peter Walker, profesor de Constructional Materials y Director de Investigación del BRE ha realizado un trabajo interesante sobre las bajas emisiones de carbono y los materiales naturales permeables al vapor, de la capacidad, la humedad y la salud de los edificios.
7. Eco-casa diseñada por Associated Achitects, ganadores del premio RIBA Sustainaibility y el premio RIBA Architecture 2005, publicado en el Architects’ Journal de noviembre de 2004.
8. Una red de pioneros en el arreglo retro de casas privadas que se abre al público una vez al año: www.sustainable-energyacademy.org.uk.
9. Brian Edwards en el diario de RIBA Journal, diciembre de 2009.
10. Para una exposición más completa: Leonard Koran Wabi-Sabi for Artists, Designers, Poets and Philosophers, Stone Bridge Press 1994.
John Christophers trabaja en Associated Architects en Birmingham y es portavoz de sustentabilidad regional del RIBA
.

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