Una casa de doble envoltura es un diseño de casa solar pasiva que recolecta energía solar en un solárium y pasivamente permite que el aire caliente circule por la casa entre dos conjuntos de paredes, una doble envoltura de edificio . Este diseño es del año 1975 realizado por Lee Porter Butler en Estados Unidos.
El diseño de doble sobre (cáscara) de Lee Porter Butler de 1975 [1] recibió amplia publicidad después de que se crearon los créditos fiscales para la energía solar en EE. UU. en 1978. Las versiones aparecieron en la portada de las revistas Better Homes and Gardens y Popular Science [2] .
Butler era un diseñador de edificios artístico/ecológico, un autoproclamado "Ekotect". [3] No tenía calificaciones formales como ingeniero energético. Lee había construido cientos de casas, centros comerciales y edificios comerciales, incluidos bancos y escuelas, cuando ingresó a la Universidad Estatal de Carolina del Norte para estudiar arquitectura. Había estudiado ingeniería en el Instituto de Tecnología de Georgia. Lee ni siquiera tenía un diploma de escuela secundaria, pero terminó enseñando su invento de "la envoltura geotérmica de gravedad" en la Escuela de Graduados de Diseño y Planificación de la Universidad de California Berkeley. Lee fue a la escuela por la educación, no por el diploma. Le pidieron que hablara en el Royal College of Science de Londres, donde Sir Isaac Newton pronunció los Principia .
La mente fácil y curiosa de Lee lo llevó toda su vida a cuestionar los métodos mediante los cuales la humanidad podría vivir en la Tierra en armonía con la Tierra y entre sí. Su más reciente contribución a la humanidad "Ekotectura" es una forma totalmente autosuficiente de vivir en armonía en el planeta y salvaguardar la vida humana sin importar las condiciones externas. Lee consideró que si hablamos de sostenibilidad debemos hablar no sólo de sustentar la Tierra, sino también de sustentar la vida humana. Sus contribuciones incluyen un método mediante el cual la humanidad puede vivir en paz y seguridad en el planeta en cooperación.
El diseño experimental de Butler era una forma de diseño solar pasivo aislado que incorporaba un sistema pasivo de distribución de calor. Intentó abordar el problema de la distribución desigual del calor asociada con algunos sistemas de ganancia directa. [1]. Este fenómeno se observa particularmente en diseños con masa térmica inadecuada, ventilación cruzada deficiente y ventanas con orientación polar excesiva. [4]
El diseño de Butler se compone esencialmente de una casa dentro de una casa. La energía térmica se capturó de un solárium orientado al sur y el calor se hizo circular mediante un circuito de flujo de convección natural en la cavidad entre las dos envolturas del edificio y a través de un subsuelo o mediante tubos de enfriamiento de tierra . [5]
Una ruta de flujo de aire recirculante resultó del aire cálido (menos denso) que se elevaba en un solárium del lado sur y del aire más frío (más denso) que caía en el lado norte para crear diferenciales de presión que automáticamente trasladaban el exceso de ganancia térmica solar del sur al Lado norte del edificio sin sistemas de convección forzada. El flujo de aire fue proporcional a las diferencias de temperatura entre las dos rutas de convección.
En verano, los dispositivos de protección solar eliminan toda ganancia solar directa. Las rejillas de ventilación se abren en la parte superior para expulsar el aire caliente. La entrada de aire fresco utiliza tierra a temperatura ambiente para enfriar y deshumidificar el aire de reemplazo en la base.
En invierno, el aire en la cavidad es amortiguado por la tierra cálida a temperatura ambiente debajo del piso (que se recarga parcialmente por el circuito de flujo de convección natural durante cada día de invierno). En el verano, el flujo convectivo se reemplaza con aire de reemplazo terrestre más frío, cercano a la temperatura ambiente, y el aire caliente sale por convección natural.
La explicación original dada para su eficiencia fue el amortiguador térmico que existía en la cavidad de la doble envoltura. Sin embargo, los observadores también han comentado que el aislamiento general del diseño es mayor con dos paredes en lugar de solo una. [5]
Si bien el diseño puede funcionar mejor que el de una casa convencional, el monitoreo formal del desempeño sugirió que había algunos problemas con el diseño original. [2].
Los comentaristas han criticado el diseño por varios motivos: [ cita necesaria ]
Modificaciones posteriores han intentado abordar estas cuestiones.[3]
Se ha descrito una modificación basada en el diseño original de Butler [6] pero aún no se ha evaluado formalmente. Intentó eliminar algunos de los problemas iniciales.
Una diferencia importante es que el extremo polar del circuito de convección (zona de amortiguamiento térmico/TBZ) se emplea como área de servicios públicos, por ejemplo, cuarto de lavado, armarios, despensa y espacio de almacenamiento. El lavadero también servía como zona para secar la ropa.
En el lado polar hay una ventana exterior que se puede abrir para permitir la entrada de aire suave al TBZ durante el verano. Una ventana interna adicional separa las viviendas del lado ecuatorial. Este se puede abrir para permitir que el aire cálido del invierno procedente del solárium entre directamente en las habitaciones polares.
El diseñador afirma que en los días fríos de invierno, la TBZ templada con aire calentado por energía solar podía estar a menudo por encima de los 85 grados F, mientras que el aire exterior estaba por debajo del punto de congelación.
La tecnología actual dificulta modelar los efectos de estos diseños de flujo convectivo porque el software de simulación del rendimiento por computadora actualmente no incorpora estos procesos en sus cálculos.
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