Propuesta: casa solar pasiva integrada en la tierra

En mis clases de permacultura, suelo tocar los aspectos básicos del diseño de casas solares pasivas, y utilizo el ejemplo elegantemente sencillo que se da en la Introducción a la Permacultura de Bill Mollison (en la foto de la izquierda; tenga en cuenta que se trata de un diseño del hemisferio sur, por lo que el sol está al norte). Este es un gran diseño para partes del mundo donde es fácil encontrar terreno llano, por lo que nunca he tenido un estudiante que lo cuestione; sin embargo, muchas personas viven en terrenos inclinados y, de hecho, Mollison recomienda ubicar una casa en la parte más empinada de una ladera (el punto clave), aunque no proporciona pistas sobre cómo adaptar el diseño para esa topografía y la necesidad resultante de redirigir el agua desde arriba lejos de la casa. Con la notable excepción de las earthships diseñadas para climas áridos, existe una dramática escasez de diseños solares pasivos para terrenos inclinados en Internet. (Quizás haya un libro sobre ello que no he leído.)

Mientras tanto, la personalidad de la permacultura Paul Wheaton ha estado defendiendo en sus blogs y podcasts un diseño de casa que él llama "wofati", basado principalmente en un diseño integrado con la tierra de Mike Oehler (en la foto a la derecha - el sol está al sur). La principal ventaja de los edificios integrados con la tierra (incluyendo earthships) sobre otros tipos de edificios "verdes" o naturales es que pueden construirse casi en su totalidad con recursos locales extraídos de la ladera y, por lo tanto, a un costo muy bajo. Por el contrario, el diseño sobre el suelo de Mollison requiere que se traigan materiales de construcción para el marco, la masa térmica y el aislamiento. El diseño de Oehler también resuelve de manera ordenada el problema del agua a través de la pendiente de su techo: lea más sobre el problema del agua en el artículo de Wheaton sobre la construcción ecológica wofati.

Sin embargo, con mi experiencia haciendo auditorías de energía en el hogar, así como estudiando diseños de permacultura y construcción natural a lo largo de los años, descubro que tengo una serie de objeciones al diseño de Oehler, o al menos al que se muestra a la derecha. A saber:

El invernadero está encima de la casa, lo que significa que no puede usar agua de la casa (ya sea de captación o aguas grises) sin bombearla, y no puede ayudar a calentar la casa por convección. Por el contrario, el mismo proceso que hace que el camino hundido característico del invernadero de Oehler sea tan efectivo para salvar a las plantas del aire frío tendería a hacer que ¡el aire frío caiga en cascada en la sala de estar! ¡Brrr!
La casa está entre el invernadero y los árboles de hoja caduca que le darían sombra en verano. Tenga en cuenta que el "follaje fino [de hoja caduca]" es una parte integral del diseño de la casa de Mollison que se muestra arriba.
De manera similar, el gran frontón orientado hacia el sol, que Wheaton elogia como una de sus características favoritas del diseño, significa que las ventanas orientadas hacia el sol no están protegidas del sol de verano. Esto es bastante fácil de solucionar con un toldo o una glorieta o alguna otra estructura sobre las ventanas, pero entonces, ¿por qué tener el frontón en primer lugar?
Como el techo está completamente cubierto de plantas, no hay ningún sistema para recoger el agua. Esto se podría solucionar fácilmente colocando una superficie impermeable sobre una parte del techo. Pero para tener agua para el invernadero, esa superficie tendría que estar en una pendiente desde el invernadero y no sobre el techo, lo que plantea la pregunta de por qué el techo debería estar cubierto de plantas (solo con plantas de raíces poco profundas) mientras que ¡el suelo, que es perfectamente bueno y profundo, no lo está!
La casa que se muestra no tiene sótano ni ático, lo que significa que todo el cableado eléctrico y de plomería debe estar ubicado en paredes interiores, en conductos expuestos fijados a las paredes exteriores o inaccesibles (por ejemplo, debajo de la losa). Por cierto, esto también es una objeción al diseño de Mollison.

Además de estas objeciones, considero que varios de los cambios que Wheaton hizo al diseño de su propuesta de wofati (vista lateral a la izquierda) no constituyen mejoras. A saber:

Mientras que Oehler resolvió el problema del agua integrando el techo a la ladera, Wheaton lo vuelve a dejar expuesto, requiriendo "al menos tres zanjas abiertas para mover el agua alrededor de la estructura". ¡No es una mejora!
Wheaton especifica que "Al menos el 50% de la pared de la cuesta arriba es de vidrio o algún otro material que permita el paso de la luz". Si la cuesta arriba está alejada del sol, todo este vidrio tenderá a enfriar la casa en invierno. Si la cuesta arriba está hacia el sol, la colina en sí tenderá a bloquear la mayor parte del sol en invierno (asumiendo un clima templado). Entonces, ¿qué sentido tiene tener tanto vidrio? ¿Solo para que no se sienta claustrofóbico? Mucho menos vidrio que eso hará el trabajo... 25-30% es la regla general tradicional.

Así que lo que necesitamos, en mi opinión, es incorporar los mejores puntos de estos tres diseños teóricos en un diseño teórico que resuelva:

los problemas de calefacción, luz y captación de agua (como él de Mollison)
el problema de la infiltración de agua (como él de Oehler)
los problemas de acceso a la electricidad y la plomería inherentes a la construcción con losas (como los métodos de construcción contemporáneos)

Aquí está mi modesto intento de diseño combinado. Descargo de responsabilidad: no soy arquitecto ni constructor. Pero tampoco lo es Paul Wheaton, hasta donde yo sé. Soy auditor de energía residencial certificado, por si sirve de algo, y he construido media docena de casas con Hábitat para la Humanidad, ¡pero ninguna como esta!

Puntos a tener en cuenta sobre este diseño:

El techo está integrado a la ladera para resolver el problema del agua; sin embargo, la casa en sí está solo en un 50 % bajo tierra (los dormitorios y el sótano). Se pueden usar materiales de construcción naturales (yeso de tierra, adobe y fardos de paja) para las paredes (que se supone que tienen un grosor de 6 a 18"), con un marco de madera para sostener el techo.
Al usar un techo a cuatro aguas en lugar de un hastial, tenemos un alero integrado en el lado del sol, por lo que no es necesario un toldo adicional para dar sombra a las ventanas que dan al sol.
El techo puede ser cualquier combinación de metal (para captación) o plantado (para aislamiento). El diseño supone que al menos una parte recoge agua para la cisterna baja, que luego se bombea con energía solar (según esté disponible) a la cisterna alta para su uso por gravedad (según sea necesario).
Al proporcionar un ático en lugar de un techo abovedado, el cableado eléctrico puede estar en el ático para facilitar el mantenimiento. De manera similar, debido a que los baños y la cocina están sobre el sótano, el 90%+ de la plomería es accesible para mantenimiento, y solo los tramos hacia y desde la cisterna alta deben atravesar la losa. Por supuesto, se podría incluir una zanja estrecha en la losa para este propósito.
El piso de cemento reforzado de la cocina y los baños es el área de almacenamiento térmico principal de la casa. Se podrían incluir otros almacenamientos térmicos, como una estufa cohete y/o un tanque de agua caliente solar, en esta área.
El invernadero está debajo de la casa, donde puede usar aguas grises de la casa y proporcionar calefacción por convección. El acceso al invernadero es exclusivamente a través de la casa, lo que disminuye la posibilidad de daños por el viento. El camino hundido del diseño de Oehler se conserva, pero con camas a ambos lados del camino en lugar de solo uno.