Κατοικία μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας στην Καλιφόρνια

H κατοικία διακοπών "Spring Ranch" βρίσκεται στην κεντρική κοιλάδα της Καλιφόρνιας, μέσα σε μια φάρμα εκμετάλλευσης καρυδιού. Κτισμένη στους πρόποδες ενός μεγάλου λόφου, η κατοικία είναι στραμμένη προς τη θέα των ανατολικών απόκρημνων λόφων του San Andreas. Τρεις επιμήκεις, ελαφρώς καμπύλοι τοίχοι από συμπιεσμένο χώμα, συγκροτούν τη "ραχοκοκαλιά" του κτιρίου και φιλοξενούν εκατέρωθεν τόσο τους εσωτερικούς, όσο και τους εξωτερικούς χώρους. Σουίτες και δωμάτια με κουκέτες προσφέρουν φιλοξενία σε επισκέπτες, αλλά και στα παιδιά και στα εγγόνια του ιδιοκτήτη, ενώ μεγάλοι κοινόχρηστοι χώροι συγκέντρωσης και μαγειρικής τους φέρνουν όλους μαζί στον ελεύθερο χρόνο τους.
Μια ποικιλία υλικών από ξύλο, γυαλί, χάλυβα και πέτρα συμπληρώνει την έντονη υφή των τοίχων από συμπιεσμένο χώμα.
Η κατοικία έχει επιτύχει τις επιδόσεις του πιστοποιητικού LEED Gold μέσω της παθητικής θέρμανσης και ψύξης, των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, των φιλικών προς το περιβάλλον υλικών και του κατάλληλου σχεδιασμού των εξωτερικών χώρων έναντι της ξηρασίας.
Η γεωθερμική ενέργεια αξιοποιείται για τη λειτουργία του συστήματος θέρμανσης και ψύξης, ενώ συστοιχίες φωτοβολταϊκών πετασμάτων και ηλιακών στοιχείων τροφοδοτούν την κατοικία με ενέργεια ώστε να είναι "μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας". Ο ηλιακός προσανατολισμός αξιοποιείται μέσω των νοτιοανατολικών υαλοστασίων για να θερμάνει το δάπεδο από σκυρόδεμα και τους τοίχους κατά την ημέρα, τα οποία αποδίδουν τη θερμότητα τη νύχτα. Οι προεξοχές στέγης και οι εξωτερικές αποχρώσεις μειώνουν το ηλιακό φως και τη θερμότητα κατά τους καλοκαιρινούς μήνες.
Ιδιαίτερη κατασκευή αποτελούν οι τοίχοι από συμπιεσμένο χώμα (rammed earth). Αφού έγιναν πολλά δοκίμια σε γυάλινα καλούπια, οι ιδιοκτήτες διάλεξαν την απόχρωση που τους άρεσε. Το αργιλώδες χώμα που επιλέχθηκε στις ζητούμενες αποχρώσεις τοποθετήθηκε σε ξυλότυπους με οπλισμό, σε στρώσεις διαφορετικού χρώματος και συμπιέστηκε σταδιακά σε ελαφρώς υγρή μορφή, με μηχανικό τρόπο μέχρι να γίνει απόλυτα συμπαγές. Το αποτέλεσμα ήταν τρεις τοίχοι με στιβαρή εμφάνιση, πάχους 61 cm, με πολύ καλή θερμική μάζα, οι οποίοι συμβάλλουν θετικά στη θερμική συμπεριφορά της κατοικίας. Επιπλέον αποτελούν ένα έργο τέχνης με τη σύνθεση των χρωμάτων του χώματος.

Βιοκλιματικά και ενεργειακά χαρακτηριστικά
Τοποθεσία και τοπίο
• Μη επεμβατικά φυτά.
• Συμπαγής ανάπτυξη η οποία αφήνει την πλειονότητα του χώρου αδιατάρακτη.
• Το 98% του οικοπέδου είναι υδατοδιαπερατό. Η απορροή των αδιαπέραστων τμημάτων κατευθύνεται σε επιτόπιες περιοχές κατακράτησης / διήθησης των υδάτων.

Διαχείριση του νερού
• Μείωση της ζήτησης άρδευσης κατά 70% με χρήση τοπικών, ανθεκτικών στην ξηρασία φυτών.
• Τουαλέτες λουτρών χαμηλής ροής.·

Παθητικά συστήματα
• Τα εκτεθειμένα δάπεδα από σκυρόδεμα και οι τοίχοι με χώμα αποτελούν μια θερμική μάζα, που απορροφά θερμότητα από τον ήλιο κατά τη διάρκεια της ημέρας και την απελευθερώνει αργά κατά τη διάρκεια των δροσερών νυκτών.
• Οι υαλοπίνακες έχουν συντελεστή θερμοπερατότητας U = 0,3 W / (m2·K) και συντελεστή ηλιακού θερμικού κέρδους (SHGC) 0,27 για τη μεγιστοποίηση του παθητικού ηλιακού κέρδους και την ελαχιστοποίηση διόδου της υπεριώδους ακτινοβολίας.
• Ο αερισμός είναι διαμπερής. Ανεμιστήρες οροφής χρησιμοποιούνται για ψύξη.
• Οι περσίδες σκίασης στα ψηλά παράθυρα με άμεση έκθεση στον ήλιο μειώνουν το φορτίο στο ενεργό σύστημα ψύξης κατά τις ζεστές μέρες.
• Φυλλοβόλα δένδρα και φυτά επιλέχθηκαν για σκίαση στο νότιο άκρο του σπιτιού, τα οποία βοηθούν στη μείωση της ηλιακής θερμότητας κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και την επιτρέπουν κατά τη διάρκεια του χειμώνα.
• Η αεροστεγανότητα του κτιρίου επιτυγχάνεται με τη χρήση οικολογικής μόνωσης.
• Θερμομονωμένο σύστημα ανακυκλοφορίας ζεστού νερού.
• Αξιολόγηση EnergyStar για σύστημα θερμικού bypass.

Ενεργειακά συστήματα
• Το ολοκληρωμένο σύστημα φωτοβολταϊκών πλαισίων παράγει το 62% των ετήσιων ενεργειακών απαιτήσεων.
• Τα ηλιακά θερμικά συστήματα χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση του νερού.
• Η γεωθερμική αντλία θερμότητας χρησιμοποιείται για τη λειτουργία της ενδοδαπέδιας θέρμανσης και ψύξης.
• Ενεργειακά αποδοτικές συσκευές και φωτισμός.

Βιώσιμα υλικά
• Χρήση υλικών χαμηλής ενσωματωμένης ενέργειας (κυρίως από την περιοχή ή ανακυκλωμένα):
- Χωμάτινοι τοίχοι κατασκευασμένοι από 533 τόνους τοπικού εδάφους.
- Αξιοποίηση ξυλείας κόκκινου κέδρου.
- 25% περιεκτικότητα ιπτάμενης τέφρας σε δομικά πέλματα και πλάκες.
- Ανακυκλωμένοι σύνθετοι πάγκοι από χαλαζίτες.
• Χρήση πιστοποιημένης (FSC) ξυλείας για τοίχους, ντουλάπια και εσωτερική επένδυση.
• Μείωση της παραγωγής αποβλήτων κατά 91% από μια τυπική κατασκευή.

Ποιότητα εσωτερικού αέρα
• Φυσικός αερισμός. Τα παράθυρα είναι σχεδιασμένα για διαμπερή αερισμό.
• Δεν υπάρχει σύστημα κλιματισμού.
• Υλικά χαμηλής περιεκτικότητας σε φορμαλδεΰδη και πτητικές ουσίες VOC.
• Ανεμιστήρες εξαερισμού σε μπάνια και κουζίνα.
• Κατάλληλα "σφραγισμένο" χώρο στάθμευσης, ώστε να μην επιτρέπεται η διαφυγή καυσαερίων στους παρακείμενους χώρους διαβίωσης.
• Αξιολόγηση EnergyStar για ποιότητα εσωτερικού αέρα.