O objetivo é fazer a casa produzir mais energia que a consumida a cada ano, com o excesso sendo transferido para a rede pública
A Yannell House, uma edificação sustentável construída no bairro de Ravenswood, Chicago, Illinois, recebeu em julho de 2009 a certificação LEED Platinum. Ela começou a ser habitada um ano antes da certificação e, neste período, comprovou que produziu mais energia do que consumiu. Na verdade, ela é considerada a casa mais “verde” construída até o momento.
O idealizador desta casa zero-net energia foi seu proprietário, Michael Yannell, um farmacêutico da Rush University Medical Center. Ele associou-a ao programa piloto de LEED Residencial do UGBC e a um programa subsidiado pelo Departamento para o Desenvolvimento de Tetos Frios da Cidade de Chicago. A Yannell House começou a ser idealizada em 2006 e serviu de base para o desenvolvimento de novas normas para projetos e métodos progressivos de construção sustentável. O projeto inicial ficou a cargo da Moka Plus Design & Architecture, tendo sido comissionado pela Farr Associates, uma empresa de arquitetura sustentável que criou um plano para impulsionar o desenvolvimento de uma construção residencial inteligente e o “mais profundamente sustentável possível”.
Os profissionais da Farr Associates assumiram o desafio de incorporar no projeto as mais avançadas tecnologias e materiais sustentáveis disponíveis. Com relação a água, o estado da arte em conservação e programas de reciclagem incluiu a coleta de águas pluviais, sistemas de irrigação, além da coleta de águas cinzas, assim como seu reúso em sistema que emprega bombas de baixo fluxo.
O sistema de ar condicionado e aquecimento é feito por geotermia. Aquecimento solar da água, solar passivo e painéis fotovoltaicos foram utilizados para reduzir dramaticamente a dependência de combustíveis fósseis. O objetivo dos engenheiros que projetaram os diversos sistemas é de fazer com que a casa produza muito mais energia do que a consumida a cada ano, com o excesso sendo transferido para a rede pública.
Uma vez terminada a construção, todos os planos dos envolvidos na obra se confirmaram. A Yannell House mostrou-se uma obra de arte da moderna arquitetura, demonstrando ser possível construir residências energeticamente eficientes e sustentáveis em qualquer lugar. Particularmente por se encontrar em ambiente urbano e numa região de invernos rigorosos, como é o caso de Chicago. Mais do que isto, ela não só é uma casa de consumo zero-net energia, mas prática, confortável e bonita.
Paredes envidraçadas proporcionam aquecimento solar passivo
A casa está implantada a sudeste em um lote de esquina. Para amplificar a face sul da casa, ela foi dividida em duas asas que estão conectadas por um saguão ao longo do lado leste do lote. Para a direita fica a vista a partir do lado sudoeste do lote olhando em direção ao nordeste. Cada asa tem aproximadamente 13 metros do leste para oeste e entre 5 e 6 metros de profundidade. Existe uma área considerável de envidraçamento na face sul de cada asa.
Durante o outono, inverno e primavera, a luz do sol irradiada em cada asa, diretamente nas partes envidraçadas, será absorvida pela base de concreto do piso e pelas paredes de alvenaria que estão localizadas na parte norte de cada uma delas. A energia e o calor absorvidos por esta massa de concreto é armazenada e liberada totalmente dia e noite. Durante o verão, o telhado de cada uma das asas, projetados em um ângulo perfeito para evitar a incidência direta da irradiação solar meridional no interior da residência, reduzindo, desta maneira, a necessidade de resfriamento dos ambientes internos.
Energia solar fotovoltaica e aquecimento solar da água
A casa possui um sistema solar fotovoltaico de 10 kW, composto de 48 painéis para captação. Possui, ainda, quatro painéis tubulares para aquecimento solar da água. Os painéis fotovoltaicos estão localizados no lado norte do telhado de ambas as asas. Os painéis solares para aquecimento da água estão situados apenas no telhado da asa norte.
A energia produzida pelos painéis que não é utilizada pela casa é direcionada para a rede pública. Quando isto acontece, o medidor de energia “corre para trás”. Este é o espírito do conceito energia zero-net. Durante os meses mais cálidos do ano os painéis produzem um significativo montante de energia que não é utilizado pela casa e que é direcionado para a rede pública. Durante os meses mais frios, os painéis têm uma pequena queda na produção de energia, e a rede “devolve” a energia que recebeu durante o verão. Se a casa produzir mais energia elétrica do que usa, ao longo do ano, a companhia elétrica recebe este excesso, reduzindo o valor na conta da residência. Isto elimina o uso de baterias que recebem materiais tóxicos em seu processo de fabricação.
Os painéis solares térmicos de aquecimento da água são do tipo “tubos coletores a vácuo” cobertos com vidro temperado. Cada um dos painéis é feito de tubos de vidro transparente, dispostos em linhas paralelas. Cada tubo, por sua vez, tem um tubo de vidro externo e outro interno, ou absorvente, com uma cobertura seletiva que absorve muito bem a energia solar mas inibe a perda de calor por radiação. O ar é retirado do espaço entre os tubos formando um vácuo que elimina a perda de calor por condução e convecção. O vácuo ajuda o tubo interno a atingir temperaturas extremamente altas, superiores a 80 graus Celsius.
Uma solução mista de água e glicol circula entre os painéis e absorve o calor solar que é coletado nos tubos. Em seguida, esta solução vai para um trocador de calor que transfere o calor para a água potável armazenada em um tanque. Esta água quente é então introduzida em um aquecedor de água elétrico. O aquecedor elétrico é acionado apenas quando a temperatura da água aquecida pelos painéis solares cai abaixo de um mínimo. Mas, surpreendentemente, estes painéis solares são capazes de aquecer a água de forma eficiente, mesmo em dias nublados e durante o inverno. A água quente gerada pelo sistema é usada tanto para as necessidades domésticas, quanto para o sistema de aquecimento radiante.
Aquecimento e resfriamento geotérmico
O sistema geotérmico é constituído por um manancial de água acionado eletricamente por uma bomba de calor e três circuitos fechados de tubos de polietileno de alta densidade que descem a uma profundidade de cerca de 80 metros. Dentro de cada circuito circula um fluido acionado por um sistema de bombeamento elétrico. O sistema é conectado a um piso radiante de aquecimento e arrefecimento que atravessa o piso de concreto de toda a casa (incluindo o porão). O sistema faz o trabalho que é normalmente feito por uma caldeira e um condicionador de ar, sendo bastante compacto e silencioso.
Em vez de queimar combustíveis fósseis não renováveis para a produção de calor, os sistemas geotérmicos dependem da temperatura relativamente constante da terra abaixo da linha resfriada (cerca de 10 graus Celsius). Os três circuitos permitem que o fluido circulante capte o calor da terra e o leve até a bomba de calor que, agindo como uma unidade de refrigeração, com um compressor e um trocador de calor, aumenta o ganho de calor e o distribui para o sistema radiante, através de um ciclo de compressão de vapor.
Para o arrefecimento, o processo é inverso. À medida que o fluido circula através do sistema radiante, ele extrai o calor da casa, que é transferido para o fluido que circula através do circuito. A terra, então, age absorvendo o calor e arrefecendo o líquido. Assim, o processo de resfriamento ocorre por meio de extração do calor fora da casa, ao invés de injetar ar frio.
Os sistemas geotérmicos utilizam menos energia por não precisarem trabalhar como um sistema tradicional de aquecimento e refrigeração. É muito mais fácil capturar calor do solo a 10 graus Celsius do que da atmosfera onde a temperatura do ar está bem abaixo de zero. Durante o resfriamento, a terra relativamente gelada absorve o calor da casa mais facilmente que o ar bem mais quente do exterior.
Cerca de 70% da energia usada pelo sistema é renovável. Os 30% restantes é energia elétrica produzida pelos painéis fotovoltaicos. Apesar do custo inicial deste sistema ser mais alto, o payback é relativamente curto, entre sete e dez anos. O custo para uma residência é reduzido, em média, entre 35 e 70% a cada ano. E o tempo de vida do sistema é maior do que os sistemas convencionais de aquecimento e refrigeração. Os circuitos têm garantia entre 25 e 50 anos, com a expectativa disto alcançar entre 50 e 200 anos. Acredita-se que existem mais de 1 milhão de instalações de geotermia nos Estados Unidos, resultando na eliminação de mais de 5,8 milhões de toneladas de Dióxido de Carbono e 1,6 milhões toneladas de carbono equivalente anualmente. Eles também têm reduzido o consumo de energia em mais de 8.000 gigawatts/hora, 40 trilhões de Btus de combustíveis fósseis e a demanda de energia elétrica em mais de 2,8 gigawatts. Isto equivale a tirar perto de 1,3 bilhões de carros de circulação e a mais de 305 milhões de novas árvores plantadas.
Águas pluviais e a irrigação de jardins
Um dos vários propósitos do desenho do telhado invertido é coletar água da chuva, tanto em um sentido prático, mas, simbolicamente, como braços abertos para o céu. Nos primeiros minutos de uma tempestade, a água da chuva será direcionada automaticamente para o sistema de águas pluviais da cidade, permitindo que telhados e calhas sejam liberados de detritos e sujeira acumulados. Quando o fluxo se completa, um registro automático desvia a água da chuva para uma cisterna de 550 litros localizada no porão da casa. A água recolhida na cisterna é constantemente agitada e posta em circulação até uma fonte localizada no pátio. A água captada será utilizada para irrigar as áreas de jardins ao redor da casa. Caso o tanque fique cheio, o sistema direciona o excedente para a rede pública através de um ladrão.
Coleta e reuso de águas cinzas
A água de refugo da máquina de lavar é coletada em uma pequena cisterna, também no porão, e eventualmente reutilizada na descarga das duas privadas da casa. Mas para isto, a água é tratada com cloro, passa por dois equipamentos de micro-filtração e, finalmente, é exposta a um processo de filtragem por ultravioleta.
O código da cidade exige que toda a água fornecida aos encanamentos seja potável, incluindo as que servem aos banheiros. Encanamento separado, pintado de uma cor diferente (amarelo) e rotulado como não potável foi um dos requisitos acordados para tornar possível a utilização deste sistema, bem como testes intermitentes da água distribuída para os banheiros.
Paisagismo
O projeto do paisagismo em geral faz uso de xeriscaping (plantas secas adaptadas, tolerantes à seca e com menor necessidade de rega) e de espécies nativas das pradarias do Meio Oeste. Várias novas árvores foram plantadas na propriedade, e as árvores das ruas que permanecem em condições saudáveis foram mantidas.
No desenvolvimento do projeto do paisagismo foi decidido que apenas as plantas nativas seriam usadas como parte do processo de certificação LEED. Uma espécime de bambu plantada no pátio foi rejeitada e substituída por uma rosa nativa da região. Embora o projeto do solo é geralmente preciso, ele recebeu várias alterações também. Um deck inicialmente projetado para a ala sul foi removido em favor de mais espaço no quintal. Uma fonte de água perto da porta de entrada do pátio fará circular a água da chuva recolhida para mantê-la arejada e em condições ideais para a rega dos jardins.
Um dos dois telhados verdes do projeto cobre parcialmente a alameda que leva à garagem no subsolo. O outro telhado verde está acima do hall de entrada. Ambos os telhados verdes contam com seis diferentes espécies e cores de erva-pinheira.
Conceito verde de Design de Interiores
Também os ambientes internos receberam uma atenção especial. O escritório Moka Plus Design & Architecture juntou-se ao projeto para imprimir um conceito verde para o mobiliário, com o objetivo de torná-lo prático, confortável e bonito.
A fim de entender melhor o espaço de vivência em termos de poupança de energia e eficiência, o design de interiores e do mobiliário partiu de uma análise cuidadosa da engenharia da casa e das tecnologias utilizadas. Com sua ampla utilização de vidros na face sul, criando um sistema de energia solar passiva que trabalha em coordenação com o arrefecimento e aquecimento geotérmico, acrescido dos sistemas de conservação de água, a análise revelou que a casa é aquecida e resfriada pelas paredes e pelo piso. Cada parte da estrutura contribui para criar um ambiente confortável, com todos os cantos contribuindo para o seu funcionamento e para a criação de um ambiente confortável.
A partir de uma coleção de arte clean, cada peça de mobiliário e cada objeto introduzido na casa foi avaliado pela sua contribuição ao meio ambiente global da casa. Os produtos da Yannell House foram analisados pelo seu impacto potencial sobre o funcionamento geral da casa, tanto na utilização de energia, quanto em relação a sustentabilidade.
Fonte: boologaboutnothing