Aplicando Princípios da Casa Passiva em Diferentes Climas

À medida que o padrão internacional da Casa Passiva se espalhou da Alemanha para todos os cantos do mundo, inevitavelmente surgiram questões sobre quão bem esse padrão se aplica a climas que diferem do clima fresco e temperado da Alemanha. O Instituto da Casa Passiva (PHI) dedicou pesquisas significativas a essa questão e fez ajustes quando necessário, como adaptar o clássico padrão PH para levar em conta a demanda adicional por desumidificação em climas úmidos. Muitas outras instituições e organizações contribuíram com pesquisas extensas para o design e a construção de edifícios de muito baixa energia para uma variedade de tipos de clima. Em vários países, requisitos de Casa Passiva adaptados foram desenvolvidos em resposta a preocupações sobre a especificidade climática dos padrões internacionais de PH.

Independentemente dessas preocupações, a compreensão dos princípios da Casa Passiva, que estão solidamente enraizados na física da construção, é crítica para a construção ou retrofit de edifícios de alto desempenho. De fato, à medida que a abordagem PH se espalhou globalmente, ela transformou a conversa sobre o que é possível alcançar com um envelope de alto desempenho. Os edifícios Casa Passiva construídos em diversos tipos de clima—especialmente aqueles que foram monitorados e cujos resultados foram publicados—fornecem evidências irrefutáveis do sucesso dessa abordagem. Dito isso, quase qualquer projeto PH—particularmente aqueles projetados por praticantes novatos de PH—pode ser visto até certo ponto como um experimento de ciência da construção, e os praticantes com mais experiência em um determinado clima oferecem insights valiosos para novos designers.

Soluções para o Clima Mediterrâneo

Micheel Wassouf, um designer PH certificado de Barcelona, Espanha, apresentou os resultados de monitoramento de duas residências PH em sua região na Conferência Internacional PH de 2015 para abordar dúvidas sobre a adequação da Casa Passiva para o verão mediterrâneo. Um projeto foi uma reforma de uma pequena casa em fileira originalmente construída em 1918 e localizada no norte de Barcelona. A reforma, planejada e liderada por arquitetos da Calderon Folch Sarsanedas, envolveu a adição de isolamento às paredes, ao telhado e à laje do piso, além da instalação de novas janelas de alto desempenho e baixa emissividade, incluindo uma claraboia com orientação sudoeste para aumentar os ganhos solares no inverno. A demanda de aquecimento caiu drasticamente de 171 kWh/m²a para apenas 17,5 kWh/m²a; notavelmente, a casa não tinha ar condicionado, mas mantinha temperaturas confortáveis.

Resultados de conforto semelhantes foram relatados pelos arquitetos Josep Bunyesc e Silvia Prieto na conferência PHI de 2015 com base em seu monitoramento de cinco residências PH no nordeste da Espanha—duas em Lleida e três nos Pireneus. Eles concluíram que, tanto para novas construções quanto para reformas, a Casa Passiva deveria ser obrigatória ou, no mínimo, o padrão que os clientes exigem para seu conforto, benefício econômico e o bem-estar da Terra. Como arquitetos que empregaram o método PH desde 2009 e testemunharam seus resultados impressionantes, afirmaram que considerariam moralmente impossível reverter para outras abordagens de design.

Adaptando-se a Climas Húmidos Mistos

Adam Cohen, um designer e construtor de PH experiente na Virgínia, está na vanguarda da adaptação dos princípios da Casa Passiva a climas húmidos mistos. Ele alcançou muitos primeiros em PH nos Estados Unidos, incluindo o design e a construção de um grande edifício de assembleia com uma cozinha comercial dentro do envelope térmico e, mais recentemente, uma clínica dentária.

De acordo com Cohen, a consideração mais crucial nesses climas é limitar o ganho solar direto, especialmente durante as estações de transição, quando o superaquecimento pode se tornar um problema significativo. Um ventilador de recuperação de energia (ERV) para reduzir a umidade que entra no edifício é essencial, assim como a instalação de um circuito de pré-resfriamento e pré-desumidificação no ERV para diminuir a carga latente e sensível que entra. Finalmente, os ocupantes do edifício precisam de educação sobre como gerenciar os ganhos de calor interior durante os meses mais quentes, ativando sistemas de sombreamento não automatizados e possivelmente limitando o uso prolongado de cozinhas ou cargas elétricas, já que os edifícios Casa Passiva retêm calor e o resfriamento noturno em climas húmidos muitas vezes não é prático.

Considerações sobre Climas Mais Amenos

Em climas mais amenos, onde as cargas de condicionamento de espaço podem ser minimizadas através de um envelope de Casa Passiva, surgem diferentes desafios. Combinar sistemas de ventilação e distribuição de condicionamento de espaço pode criar vantagens de economia de espaço. No entanto, uma vez que o condicionamento de espaço normalmente requer fluxos de ar mais altos do que a ventilação, essa estratégia apresenta desafios inerentes.

A One Sky Homes, uma empresa de design/construção da Califórnia, tem experimentado soluções inovadoras. Em sua reforma da casa em Sunnyvale, instalaram tanto um ventilador de recuperação de calor (HRV) quanto uma bomba de calor mini-split que, juntos, fornecem ar fresco e ar condicionado para áreas comuns. Em vez de dutos para qualquer um dos aparelhos, os corredores funcionam como plenos de suprimento para transportar ar para os quartos. Ventiladores de exaustão de baixo volume, que operam continuamente com motores eletronicamente comutados (ECMs) eficientes, ajudam a puxar o ar fresco e condicionado para os quartos. O monitoramento da qualidade do ar interno e do uso de energia confirmou a eficácia dessa estratégia.

Gestão de Umidade em Regiões Chuvosas

Em áreas chuvosas, como a região do Pacífico Noroeste dos Estados Unidos, a gestão de água em massa torna-se uma questão crítica para todos os edifícios, incluindo Casas Passivas. Uma tela de chuva ventilada, que fornece um canal onde a umidade em massa pode drenar ou evaporar, posicionada logo atrás do revestimento externo, serve como um detalhe chave nessas áreas. Profissionais de Casa Passiva tornaram-se hábeis em combinar esse recurso com a isolação externa necessária.

Uma montagem comum de parede externa nessas regiões inclui, de fora para dentro, revestimento externo, um espaço de tela de chuva ventilada criado por batentes que mantêm no lugar uma barreira resistente às intempéries sobre a isolação externa, e finalmente a parede de montantes. Alguns construtores têm utilizado revestimento externo impregnado com cera, pois pode funcionar tanto como uma barreira resistente às intempéries quanto como uma barreira de ar quando suas juntas estão completamente seladas.

Ventilação Mecânica Específica para o Clima

O sistema de ventilação mecânica deve ser projetado levando em consideração o clima local. Em climas mais frios, a eficiência de recuperação de calor de um HRV deve ser de pelo menos 80 por cento, enquanto em climas temperados frescos, a eficiência mínima pode cair para 75 por cento. Além disso, o uso de um ERV pode ser necessário em climas mais frios para manter níveis aceitáveis de umidade interna durante o inverno, já que o ar fresco do exterior geralmente tem umidade muito baixa.

Em climas muito amenos, onde as janelas podem permanecer abertas quase o ano todo, às vezes surgem questões sobre a necessidade de ventilação mecânica. Um estudo recente em áreas da Nova Zelândia com climas amenos examinou essa questão em 15 casas em três zonas climáticas. Esses edifícios foram testados quanto à estanqueidade e níveis de contaminantes internos. Os resultados revelaram que mesmo casas muito vazadas não garantiam boa qualidade do ar interno, já que os níveis de contaminantes dependiam significativamente das condições diárias do vento. Este estudo confirma o que muitos outros observaram: vazamentos aleatórios em um envelope de edifício não garantem ar interno saudável.

Considerações sobre a Qualidade do Ar Interior

Em todos os climas, a qualidade do ar interior deve ser abordada ativamente. Mesmo com a ventilação mecânica constante trazendo ar fresco para uma estrutura de Casa Passiva, todas as preocupações com a qualidade do ar interior podem não ser resolvidas. Em casas herméticas, o uso de materiais de construção menos tóxicos torna-se cada vez mais importante, especialmente para materiais com a maior área de superfície interna, como pisos em toda a residência.

Ao usar madeira engenheirada, considere produtos que sejam baixos em formaldeído ou livres de formaldeído tanto para pisos quanto para armários. O Conselho de Recursos do Ar da Califórnia (CARB) mantém uma lista de produtos de madeira em conformidade; pesquisas mostraram que escolher esses produtos pode reduzir os níveis de formaldeído interno em mais de 40 por cento.

A ventilação da cozinha apresenta desafios particulares em residências de Casa Passiva. Embora a abordagem da PH presuma a extração de ar da área da cozinha, não especifica necessariamente um exaustor. No entanto, pesquisas indicam que essa abordagem pode levar a uma má qualidade do ar interior, dependendo do design do sistema mecânico e se o fogão é alimentado a gás, elétrico ou por indução.

Para a extração ideal de poluentes relacionados ao cozimento—tanto subprodutos da combustão quanto partículas e produtos químicos gerados durante qualquer processo de cozimento—um exaustor centralizado sobre o fogão, cobrindo todos os queimadores e fornecendo de 100 a 200 pés cúbicos (2,83–5,66 m³) por minuto de ventilação direcionada é aconselhável. Exaustores com fundo plano são menos eficazes na captura de plumas de poluentes em comparação com designs mais cônicos. Comissionar sistemas de ventilação após a instalação e realizar manutenção regular são críticos para garantir o funcionamento adequado, e os ocupantes muitas vezes precisam de educação sobre a operação do sistema.

Não importa o tipo de clima, exemplos agora existem em todo o mundo demonstrando a implementação bem-sucedida dos princípios da Casa Passiva. A adoção global desses princípios continua a crescer, provando que, com a adaptação e compreensão adequadas das condições locais, o design da Casa Passiva pode proporcionar conforto excepcional, benefícios à saúde e eficiência energética em praticamente qualquer clima da Terra.