Una casa de doble envolvente es un diseño de casa solar pasiva que recoge la energía solar en un solárium y permite que el aire caliente circule pasivamente por la casa entre dos conjuntos de paredes, una doble envolvente del edificio . Este diseño es de 1975 de Lee Porter Butler en los Estados Unidos.
El diseño de doble envoltura (carcasa) de Lee Porter Butler de 1975 [1] recibió amplia publicidad después de que se crearan los créditos fiscales para la energía solar en EE. UU. en 1978. Hubo versiones que 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 de negocios, 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 invención de "la envoltura geotérmica gravitacional" en la Escuela de Graduados de Diseño y Planificación de la Universidad de California en Berkeley. Lee fue a la escuela para la educación, no para el diploma. Se le pidió que hablara en el Royal College of Science en Londres, donde Sir Isaac Newton presentó Principia .
La mente curiosa y ágil de Lee lo llevó durante toda su vida a cuestionar los métodos mediante los cuales la humanidad podría vivir en la Tierra en armonía con ella y entre sí. Su contribución más reciente a la humanidad, "Ekotecture", es una forma totalmente autosuficiente de vivir en armonía en el planeta y de salvaguardar la vida humana sin importar las condiciones externas. Lee creía que si hablamos de sostenibilidad, debemos hablar no solo de sustentar la Tierra, sino de sustentar la vida humana. Sus contribuciones incluyen un método mediante el cual la humanidad puede vivir en paz y con seguridad en el planeta en cooperación.
El diseño experimental de Butler fue 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 que se asociaba con algunos sistemas de ganancia directa. [1]. Este fenómeno se observa particularmente en diseños con una masa térmica inadecuada, ventilación cruzada deficiente y demasiadas ventanas orientadas hacia los polos. [4]
El diseño de Butler se componía básicamente de una casa dentro de otra casa. La energía térmica se captaba desde un solárium orientado al sur y el calor circulaba mediante un circuito de flujo de convección natural en la cavidad entre las dos envolventes del edificio y a través de un subsuelo o mediante tubos de refrigeración de tierra . [5]
Se generó una trayectoria de flujo de aire recirculante a partir del aire cálido (menos denso) que ascendía en un solárium del lado sur y el aire más frío (más denso) que caía en el lado norte para crear diferenciales de presión que desplazaban automáticamente el exceso de ganancia solar térmica del lado sur al lado norte del edificio sin sistemas de convección forzada. El flujo de aire era proporcional a las diferencias de temperatura entre las dos trayectorias de convección.
En verano, los dispositivos de sombreado eliminan toda la entrada directa de luz solar. Se abren respiraderos en la parte superior para extraer 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 de la cavidad se amortigua con la tierra cálida a temperatura ambiente que se encuentra debajo del piso (que se recarga parcialmente mediante el circuito de flujo de convección natural durante cada día de invierno). En verano, el flujo convectivo se reemplaza con aire de reemplazo de la tierra más frío a temperatura cercana a la ambiente, y el aire cálido se expulsa por convección natural.
La explicación original de su eficiencia fue el amortiguador térmico que existía en la cavidad de doble envoltura. Sin embargo, los observadores también han comentado que el aislamiento general del diseño es mayor con dos paredes en lugar de una sola. [5]
Si bien el diseño puede funcionar mejor que 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 diversos motivos: [ cita requerida ]
Modificaciones posteriores han intentado abordar estas cuestiones.[3]
Se ha descrito [6] una modificación basada en el diseño original de Butler, pero aún no se ha evaluado formalmente. Su objetivo era eliminar algunos de los problemas iniciales.
Una diferencia importante es que la rama polar del circuito de convección (zona de amortiguación térmica/TBZ) se utiliza como área de servicio, por ejemplo, lavadero, armarios, despensa y espacio de almacenamiento. El lavadero también funciona como área para secar la ropa.
En el lado polar hay una ventana exterior que se puede abrir para que entre aire templado en la TBZ durante el verano. Otra ventana interior separa las estancias del lado ecuatorial. Esta ventana se puede abrir para que entre aire cálido de invierno desde el solárium directamente a las estancias polares.
El diseñador afirma que en los días fríos de invierno, la TBZ templada con aire calentado por el sol 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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