Abrigo terrestre - Earth shelter

Uma casa protegida por terra na Suíça ( Peter Vetsch )

Um abrigo de terra , também chamado de casa de terra , casa com bermas de terra ou casa subterrânea , é uma estrutura (geralmente uma casa ) com terra ( solo ) contra as paredes, no telhado ou que está totalmente enterrada no subsolo.

A terra atua como massa térmica , tornando mais fácil manter uma temperatura do ar interno estável e, portanto, reduz os custos de energia para aquecimento ou resfriamento.

O abrigo na Terra tornou-se relativamente popular a partir de meados dos anos 1970, especialmente entre os ambientalistas . No entanto, a prática existe há quase tanto tempo quanto os humanos constroem seus próprios abrigos.

Definição

  • "Proteger a terra é um termo genérico com o significado geral: projeto de construção em que o solo desempenha uma parte integrante." Esta definição é problemática, no entanto, uma vez que as estruturas de terra (por exemplo, taipa ou sabugo ) não são geralmente consideradas como abrigos de terra, pois estão acima do solo.
  • “Um edifício pode ser descrito como protegido da terra quando tem uma quantidade de solo ou substrato termicamente significativa em contacto com a sua envolvente exterior, onde“ termicamente significativo ”significa dar um contributo funcional para a eficácia térmica do edifício em questão.
  • "Estruturas construídas com o uso de massa de terra contra paredes de edifícios como massa térmica externa, o que reduz a perda de calor e mantém a temperatura do ar interno estável ao longo das estações."
  • "Uma residência com uma cobertura de terra no telhado ou nas paredes."
  • "Casas que foram construídas no subsolo, parcial ou totalmente."
  • "O uso de cobertura de terra para moderar e melhorar as condições de vida em edifícios."

História

História antiga

Mandan lodge, Dakota do Norte. c. 1908
"O interior da cabana de um Chefe Mandan": água-tinta de Karl Bodmer do livro "Maximilian, Príncipe das Viagens de Wied no Interior da América do Norte, durante os anos 1832-1834"
Casa turf em Sænautasel, Islândia .

Terra protegida é uma das formas de construção mais antigas. Pensa-se que por volta de 15.000 aC, os caçadores migratórios na Europa usavam relva e terra para isolar cabanas redondas simples que também eram enterradas. O uso de alguma forma de construção protegida pela terra é encontrado em muitas culturas na história, amplamente distribuídas em todo o mundo. Normalmente, esses exemplos de culturas que usam edifícios protegidos pela terra ocorrem sem qualquer conhecimento do método de construção em outro lugar. Essas estruturas têm muitas formas diferentes e são chamadas de muitos nomes diferentes. Os termos gerais incluem casa-cova e abrigo .

Um dos exemplos mais antigos de berming, que remonta cerca de 5.000 anos, pode ser encontrada em Skara Brae nas Ilhas Orkney fora norte da Escócia . Outro exemplo histórico de abrigos de terra em colinas seria Mesa Verde , no sudoeste dos EUA. Essas construções são construídas diretamente nas saliências e cavernas na face das falésias. A parede frontal é construída com pedra local e terra para encerrar a estrutura.

Na América do Norte, quase todos os grupos nativos americanos usaram estruturas protegidas por terra até certo ponto. Essas estruturas foram chamadas de ' alojamentos de terra ' (ver também: Barabara ). Quando os europeus colonizaram a América do Norte, as casas de grama ("soddies") eram comuns nas Grandes Planícies .

Heydays de 1970 a 1980

A crise do petróleo de 1973 viu o preço do petróleo aumentar dramaticamente, o que influenciou vastas mudanças sociais, econômicas e políticas em todo o mundo. Combinado com o crescente interesse por estilos de vida alternativos e o movimento de volta à terra , o público dos Estados Unidos e de outros lugares estava se tornando mais interessado em economizar energia e proteger o meio ambiente.

Já na década de 1960 nos Estados Unidos, alguns inovadores projetavam abrigos terrestres contemporâneos. Após a crise do petróleo e até o início dos anos 1980, houve um novo ressurgimento do interesse em abrigos de terra / construção de casas subterrâneas, que foi denominada a primeira onda de moradias cobertas de terra. O arquiteto Arthur Quarmby concluiu um edifício protegido por terra em Holme, Inglaterra, em 1975. Chamado de " Underhill " , está registrado no Guinness World Records como a "primeira casa subterrânea" no Reino Unido.

A maioria das publicações sobre abrigo na Terra datam deste período, com dezenas de livros dedicados ao tópico sendo publicados nos anos anteriores a 1983. A primeira Conferência Internacional sobre Edifícios Protegidos pela Terra foi sediada em Sydney, Austrália, em 1983. Uma segunda conferência foi planejada para 1986 em Minneapolis, EUA.

Outros defensores notáveis ​​do abrigo na Terra ativos nesta era incluem Mike Oehler , Rob Roy, John Hait, Malcolm Wells , Peter Vetsch , Ken Kern e outros.

Tempos modernos

Nos últimos 30 anos, as casas protegidas pela terra tornaram-se cada vez mais populares. A técnica é mais comum na Rússia, China e Japão. É possível que o norte da China tenha mais abrigos de terra do que qualquer outra região. Estima-se que aproximadamente 10 milhões de pessoas vivam em residências subterrâneas na região.

Alguns afirmam que milhares de pessoas vivem no subsolo na Europa e na América. Exemplos europeus notáveis ​​são as "Casas da Terra" do arquiteto suíço Peter Vetsch. Existem cerca de 50 abrigos de terra na Suíça, incluindo um conjunto residencial de nove abrigos de terra (Lättenstrasse em Dietikon ). Possivelmente, os exemplos mais conhecidos de abrigos terrestres modernos no mundo de língua inglesa são Earthships , a marca de abrigos solares passivos vendidos pela Earthship Biotecture. As naves terrestres estão concentradas no Novo México, EUA, mas são encontradas menos comumente em todo o mundo. Em outras áreas, como o Reino Unido, o abrigo na terra é mais incomum.

Em geral, a construção de abrigos de terra é frequentemente vista por arquitetos, engenheiros e pelo público como um método não convencional de construção. As técnicas de proteção à terra não se tornaram do conhecimento comum e grande parte da sociedade desconhece esse tipo de construção. De um modo geral, o custo da escavação, a maior necessidade de impermeabilização e a necessidade de a estrutura suportar um peso maior em relação às casas acima do nível significa que a proteção de terra permanece relativamente rara. A esse respeito, o padrão de desempenho energético da Passive House (PassivHaus) aplicado a edifícios herméticos acima do nível, superinsulados de baixo carbono ou zero carbono teve uma aceitação muito mais ampla nos tempos modernos. Mais de 20.000 edifícios certificados pelos padrões PassivHaus foram construídos em todo o norte da Europa. Alguns postulam que, com o tempo, a redução da disponibilidade de espaço para construção e a crescente necessidade e interesse por moradias ecologicamente corretas tornarão os abrigos de terra mais comuns.

Tipos

São descritos três tipos principais de abrigo terrestre. Também há uma grande variação na abordagem da proteção da terra em termos de materiais usados ​​e gastos. A abordagem de "baixa tecnologia" pode envolver técnicas naturais de construção, postes de madeira e telhados em estilo galpão, reciclagem de materiais, trabalho do proprietário, escavação manual, etc. A abordagem relativamente mais de alta tecnologia seria maior, usando concreto e aço. Embora seja tipicamente mais eficiente em termos de energia após a construção, a abordagem de alta tecnologia tem maior energia incorporada e custos significativamente mais elevados.

Bermed

No tipo com bermas de terra (também denominado "cercado"), a terra é depositada contra as paredes externas, inclinando-se para baixo do edifício. A berma pode ser parcial ou total. A parede polar pode ter bermas, deixando a parede do equador sem bermas (em regiões temperadas). Normalmente, este tipo de abrigo de terra é construído ou apenas ligeiramente abaixo do nível original . Devido ao edifício estar acima do nível do solo original, menos problemas de umidade estão associados à construção de bermas de terra em comparação com a construção subterrânea / totalmente recuada e custa menos para construir. De acordo com um relatório, a construção de bermas de terra forneceu 90-95% da vantagem energética como uma estrutura completamente abaixo do nível do solo.

In-hill

A construção na colina (também chamada de "coberta de terra" ou "elevada") é onde o abrigo de terra é colocado em uma encosta ou encosta, e a terra cobre o telhado além das paredes. A aplicação mais prática é usar uma colina voltada para o equador (sul no hemisfério norte e norte no hemisfério sul ), em direção ao afélio (norte) nos trópicos , ou leste fora dos trópicos. Há apenas uma parede exposta neste tipo de abrigo de terra, a parede voltada para fora da colina, todas as outras paredes estão embutidas na terra / colina. Esta é a forma mais popular e eficiente em termos de energia de abrigo na terra em climas frios e temperados.

Debaixo da terra

O verdadeiro abrigo subterrâneo (também denominado "com câmara" ou "subterrâneo") descreve uma casa onde o solo é escavado e a casa está situada em um nível inferior. Eles podem apresentar um átrio ou pátio construído no meio do abrigo para fornecer luz e ventilação adequadas. O átrio nem sempre é totalmente fechado por terreno elevado, às vezes um átrio em forma de U é usado, que é aberto em um dos lados.

Com um abrigo de terra no átrio, os espaços habitacionais tendem a estar localizados ao redor do átrio. O arranjo do átrio fornece um plano muito menos compacto do que o projeto de um ou dois andares com bermas / encostas; portanto, geralmente é menos eficiente em termos de energia, em termos de necessidades de aquecimento. Portanto, os designs de átrios são encontrados principalmente em climas mais quentes. No entanto, o átrio tende a reter o ar dentro dele, que é então aquecido pelo sol e ajuda a reduzir a perda de calor. Os designs de átrios são adequados para locais planos e são bastante comuns.

Outros tipos

Dependendo de qual definição de proteção de terra é usada, outros tipos às vezes são incluídos. Em casas de bueiro ("Cortar e cobrir"), recipientes de concreto pré-moldado e tubos de grande diâmetro são dispostos em um projeto de conexão para formar um espaço de vida e, em seguida, preenchidos com terra. Um projeto de construção experimental da década de 1980 no Japão, cunhado ' Alice City ', propunha o uso de um eixo cilíndrico largo e profundo afundado na terra, com uma clarabóia em cúpula. Cavernas artificiais podem ser construídas fazendo-se um túnel na terra. A construção de estufas subterrâneas também tem sido especulada. Escolas, centros comerciais, edifícios governamentais e outros edifícios podem ser construídos no subsolo.

Formulários

Solar ativo e passivo

A proteção da terra costuma ser combinada com sistemas de aquecimento solar. Mais comumente, a utilização de técnicas de design solar passivo é usada em abrigos de terra. Na maior parte do hemisfério norte, uma estrutura voltada para o sul com os lados norte, leste e oeste cobertos com terra é a aplicação mais eficaz para sistemas solares passivos . Uma grande janela de vidros duplos, vidros triplos, cobrindo a maior parte do comprimento da parede sul é crítica para o ganho de calor solar. É útil acompanhar a janela com cortinas isoladas para proteger contra a perda de calor à noite. Além disso, durante os meses de verão, fornecer uma saliência, ou algum tipo de dispositivo de sombreamento, é usado para bloquear um ganho solar excessivo.

Armazenamento de calor anual passivo

O armazenamento de calor anual passivo é um conceito de construção teorizado para criar uma temperatura constante durante todo o ano em um abrigo de terra por meio de aquecimento solar passivo de ganho direto e um efeito de bateria térmica com duração de vários meses. Alega-se que um abrigo de terra projetado de acordo com esses princípios armazenaria o calor do sol no verão e o liberaria lentamente durante os meses de inverno, sem a necessidade de outras formas de aquecimento. Este método foi descrito pela primeira vez pelo inventor e físico John Hait em seu livro de 1983. O principal componente do é um "guarda-chuva" isolado e à prova d'água que se estende a partir da cobertura de terra por vários metros em todas as direções. Daí o termo "casa guarda-chuva". A terra sob este guarda-chuva é mantida quente e seca em relação à terra circundante, que está sujeita a constantes mudanças de temperatura diárias e sazonais. Isso cria uma grande área de armazenamento de calor da terra, efetivamente uma enorme massa térmica. O calor é obtido via energia solar passiva no abrigo terrestre e transferido para a terra circundante por condução. Assim, quando a temperatura no abrigo terrestre cai abaixo da temperatura na terra circundante, o calor retornará ao abrigo terrestre. Depois de um tempo, uma temperatura estável é alcançada, que é uma média das mudanças anuais de calor no ambiente externo. Alguns criticam a técnica (junto com a técnica de proteção de terra como um todo), afirmando preocupações incluindo dificuldade e despesas de construção, umidade e falta de evidência.

Geo solar anualizado

Outro projeto que visa o armazenamento de energia sazonal passiva, o geo solar anualizado , às vezes é aplicado a abrigos terrestres.

Ventilação do tubo de terra

Resfriamento passivo que puxa o ar com um ventilador ou convecção de um ar de temperatura quase constante para os tubos de resfriamento da Terra enterrados e, em seguida, para o espaço da casa. Isso também fornece ar fresco para os ocupantes e a troca de ar exigida pela ASHRAE .

Comparação com caixa padrão

Vantagens

Em 1981, Oehler promoveu seu projeto de construção de baixo orçamento (um buraco simples no solo com paredes de pranchas de madeira apoiadas por lonas de plástico), alegando que não precisava de fundação, usava menos material de construção e mão de obra, tinha menos manutenção, era esteticamente agradável, tinha uma taxa de tributação mais baixa nos EUA na época, custava menos para regular a temperatura, era menos afetada por tempestades, tinha canos que não congelavam quando entravam em casa, eram "ecologicamente corretos", relativamente à prova de fogo, à prova de som e tinham um maior espaço de jardim em comparação com uma casa normal em um lote de terreno de tamanho semelhante.

Ele também afirmou que a vista de uma janela abaixo do solo era melhor do que a de outras janelas, e que o piso que ele usou em sua casa subterrânea (folhas de plástico sobre terra nua) era "superior" ao que está disponível em outros lugares.

Ele afirmou que forneceria uma estufa embutida no projeto.

Ele alegou que suas casas poderiam ser usadas como abrigos radioativos em caso de guerras nucleares e também afirmou que, no caso de um colapso social completo, seu projeto seria mais defensável do que uma casa normal no caso de ataques aleatórios, além de ser melhor escondido de potenciais hostis (sem um mapa e não familiarizado com a área). Ele acreditava que, no subsolo, os habitantes estariam melhor protegidos da "radiação atmosférica" ​​( Fallout ). Como seu projeto não era impermeabilizado, ficaria "mais perto de uma fonte de água" e poderia simplesmente cavar um poço no meio da sala.

Ele, além disso, afirmou que qualquer um poderia construir um de seus projetos, independentemente da habilidade ou habilidade, por apenas US $ 50.

Aquecimento e resfriamento passivos

Diagrama mostrando o efeito da massa térmica e do isolamento em uma estrutura protegida por terra. o eixo y representa a temperatura; O eixo x representa o tempo. Linha azul: flutuações de temperatura externa entre máximo diurno e mínimo noturno (também pode representar flutuação de temperatura máxima de verão e mínima de inverno em uma escala de tempo mais longa). Linha vermelha: temperatura interna. 1: Mudança de fase (atraso entre a temperatura externa máxima / mínima e a temperatura interna). 2: Amortecimento da amplitude (redução da temperatura interna máxima ou mínima em relação à temperatura externa).

Devido à sua densidade, a terra compactada atua como massa térmica , o que significa que armazena calor e o libera novamente lentamente. O solo compactado é mais condutor de calor do que isolante. O solo é declarado como tendo um valor R de cerca de 0,65-R por centímetro (0,08-R por 1 polegada) ou 0,25-R por 1 polegada. Variações no valor R do solo podem ser atribuídas a diferentes níveis de umidade do solo, com valores R mais baixos à medida que o nível de umidade aumenta. A camada mais superficial da terra normalmente é menos densa e contém os sistemas de raízes de muitas plantas diferentes, agindo assim mais como um isolamento térmico , ou seja, reduz a taxa de temperatura que flui por ela.

Aproximadamente 50% do calor do Sol é absorvido na superfície. Consequentemente, a temperatura na superfície pode variar consideravelmente de acordo com o ciclo dia / noite, de acordo com o clima e principalmente de acordo com a estação do ano. No subsolo, essas mudanças de temperatura são atenuadas e retardadas, chamadas de retardo térmico . As propriedades térmicas da terra, portanto, significam que no inverno a temperatura abaixo da superfície será mais alta do que a temperatura do ar na superfície e, inversamente, no verão, a temperatura da terra será mais baixa do que a temperatura do ar na superfície.

De fato, em um ponto subterrâneo suficientemente profundo, a temperatura permanece constante durante todo o ano, e essa temperatura é aproximadamente a média das temperaturas de verão e inverno. As fontes variam em seus valores declarados para esta temperatura constante da terra profunda (também denominado fator de correção de amplitude). Os valores relatados incluem 5–6 m (16–20 pés), 6 m (20 pés), 15 m (49 pés), 4,25 m (13,9 pés) para solo seco e 6,7 m (22 pés) para solo úmido. Abaixo deste nível, a temperatura aumenta em média 2,6 ° C (4,68 ° F) a cada 100 m (330 pés) devido ao aumento do calor do interior da Terra.

As mudanças diurnas de temperatura entre as temperaturas máxima e mínima podem ser modeladas como uma onda, assim como as mudanças sazonais de temperatura (consulte o diagrama). Na arquitetura, a relação entre as flutuações máximas da temperatura externa em comparação com a temperatura interna é denominada amortecimento de amplitude (ou fator de amplitude de temperatura). A mudança de fase é o tempo que leva para a temperatura externa mínima atingir o interior.

Cobrir parcialmente um edifício com terra aumenta a massa térmica da estrutura. Combinado com o isolamento, isso resulta em amortecimento de amplitude e mudança de fase. Em outros termos, as estruturas protegidas pela terra recebem um certo grau de resfriamento no verão e aquecimento no inverno. Isso reduz a necessidade de outras medidas de aquecimento e resfriamento, economizando energia. Uma desvantagem potencial de um edifício termicamente maciço em climas mais frios é que após um período prolongado de frio, quando a temperatura externa aumenta novamente, a temperatura interna da estrutura tende a ficar para trás e demorar mais para aquecer (assumindo nenhuma outra forma de aquecimento).

A redução da infiltração de ar dentro de um abrigo de terra pode ser vantajosa. Como as três paredes da estrutura são principalmente cercadas por terra, muito pouca área de superfície é exposta ao ar externo. Isso alivia o problema de o ar quente escapar da casa pelas frestas em torno das janelas e da porta. Além disso, as paredes de terra protegem contra os ventos frios do inverno que, de outra forma, poderiam penetrar nessas lacunas. No entanto, isso também pode se tornar um problema potencial de qualidade do ar interno. Uma circulação de ar saudável é a chave.

Como resultado do aumento da massa térmica da estrutura, do atraso térmico da terra, da proteção contra a infiltração de ar indesejada e do uso combinado de técnicas solares passivas, a necessidade de aquecimento e resfriamento extras é mínima. Portanto, há uma redução drástica no consumo de energia necessária para a casa em comparação com casas de construção típica.

Proteção contra o vento

A arquitetura única das casas de terra as protege contra fortes tempestades de vento. Eles não podem ser arrancados ou derrubados por ventos fortes. A engenharia estrutural e, acima de tudo, a falta de cantos e partes expostas (telhado), eliminam as superfícies vulneráveis ​​que, de outra forma, seriam danificadas por tempestades.

Proteção da paisagem e uso do solo

Em comparação com edifícios convencionais, as casas de terra podem se encaixar em seus arredores. Os telhados cobertos de solo escondem a construção dentro da paisagem.

Alguns afirmam que o método de construção é vantajoso para a fixação de nitrogênio do solo no telhado, porque de outra forma estaria coberto pela fundação de uma casa tradicional. Ao contrário dos telhados convencionais, os telhados de casas de terra permitem que as plantas cresçam de forma semi-natural.

Essas casas também podem ser construídas como estruturas em terraço em uma encosta em terreno montanhoso.

Proteção contra fogo

Em comparação com outros materiais de construção, como madeira, as casas de terra apresentam proteção eficiente contra incêndio, devido ao uso de concreto e ao isolamento fornecido pelo telhado. Tomando o exemplo das Earthships, há um caso relatado em que a estrutura sobreviveu melhor ao fogo em comparação com outros tipos de edifícios.

Proteção contra terremotos

Embora os residentes de casas protegidas por terra relatem ter notado mais terremotos menores, as casas são resistentes a grandes terremotos, pois sua natureza subterrânea permite que se movam com a terra. Imagine uma casinha de gravetos em cima de uma banheira de terra: sacuda a terra e a casa vai dançar e estressar. Mas se você enterrar a casa na terra, poderá sacudir a banheira sem forçar tanto a casa.

Plantio de telhado

A cobertura do telhado é feita com o material escavado, no qual as plantas podem ser plantadas.

Sobrevivência de bomba nuclear

Devido à massa da terra entre a área de estar de uma casa de terra e o nível da superfície, uma casa de terra oferece proteção significativa contra danos de impacto / explosão ou precipitação radioativa associada a uma bomba nuclear.

À prova de som

Os abrigos de terra podem fornecer privacidade dos vizinhos, bem como isolamento acústico. O solo oferece proteção acústica contra ruídos externos. Isso pode ser um grande benefício em áreas urbanas ou perto de rodovias.

Desvantagens

Custo financeiro

Três fatores principais influenciam o custo geral da construção da casa, a saber, a complexidade do projeto, os materiais usados ​​e se o (s) proprietário (s) executam parte ou toda a construção ou pagam outros para fazê-lo. Casas personalizadas com projetos complexos tendem a ser mais caras e demoram mais para construir do que casas de estoque. Casas que usam materiais caros serão mais caras do que casas que usam materiais de baixo custo. O trabalho do proprietário pode reduzir drasticamente os custos de construção.

Ambos os projetos protegidos por terra e construção de casas regulares têm uma variabilidade significativa no design, materiais e mão de obra envolvida. Como tal, é difícil fazer uma comparação precisa de custo entre os dois, porém, em geral, um abrigo de terra é muito mais caro.

Uma pequena "casa subterrânea" construída no estilo de Oehler, sendo apenas um buraco simples e não impermeabilizado no solo com pranchas simples e uma folha de plástico na parede, apesar de usar mão de obra gratuita (ignorando os custos de oportunidade de não ter tempo para ir para trabalhar) e materiais reciclados, por exemplo, janelas e tábuas para a parede, estima-se que seja 30% mais barato para construir quando comparado a pagar um empreiteiro para construir uma casa normal usando novos materiais de construção a preços padrão, embora o design de Oehler apodreça rapidamente e colapso depois de alguns anos.

Um fator particular que influencia fortemente o custo de um abrigo terrestre é a quantidade de terra que o cobre. Quanto mais terra cobrindo a estrutura, maior será o gasto necessário para se ter uma estrutura capaz de suportar a carga (ver também: Telhado ). Outro fator de custo importante que tende a ser exclusivo dos abrigos de terra é a escavação e o aterro do local. A quantidade de impermeabilização também é mais cara. Por outro lado, os abrigos de terra deveriam ter custos de manutenção mais baixos, uma vez que são em sua maioria cobertos com pouca exposição externa.

Muitas instituições financeiras excluem completamente o financiamento de casas protegidas pela terra ou exigem que esse tipo de propriedade seja comum para a área.

Complexidade de design

No geral, é tecnicamente mais desafiador projetar um abrigo de terra em comparação com uma casa normal. Por causa do projeto e construção pouco ortodoxos de casas protegidas pela terra, os códigos e decretos de construção locais podem precisar ser pesquisados ​​e / ou navegados. Muitas empresas de construção têm experiência limitada ou nenhuma experiência com construção protegida por terra, potencialmente comprometendo a construção física até mesmo dos melhores projetos. A arquitetura específica das casas de terra costuma dar origem a paredes arredondadas e não endireitadas, o que pode causar problemas de decoração de interiores, principalmente no que se refere a móveis e grandes pinturas.

Os reparos nas paredes são muito difíceis de realizar; e pode exigir a reavaliação e reconstrução da casa do zero.

Um abrigo de terra não pode ser ampliado com um espaço extra - isso exigirá a quebra do selante de impermeabilização que cobre as paredes de concreto do edifício.

Sustentabilidade

Em "edifício verde", quatro fases de "vida" de um edifício são descritas, a saber, fontes de materiais, construção, em uso e desconstrução ( avaliação do ciclo de vida ). Os termos carbono zero e edifícios com carbono negativo referem-se às emissões líquidas de gases de efeito estufa ao longo dessas quatro fases. Portanto, surgem questões sobre se certas estruturas são realmente ecológicas. Por exemplo, as matérias-primas devem ser extraídas da terra, transportadas e então fabricadas em materiais de construção e transportadas novamente para serem vendidas e finalmente transportadas para o local de construção. Muitos combustíveis fósseis podem ser usados ​​durante cada uma dessas etapas.

O abrigo na terra geralmente requer materiais de construção mais pesados ​​para resistir ao peso da terra contra as paredes e / ou telhado. O concreto armado, em particular, precisa ser usado em quantidades muito maiores por edifício. A fabricação de concreto é uma importante fonte de gases de efeito estufa.

Os materiais envolvidos tendem a ser substâncias não biodegradáveis. Como os materiais devem impedir a entrada de água, geralmente são feitos de plástico. A escavação de um local também consome muito tempo e mão de obra. No geral, a construção é comparável à construção convencional, porque o edifício requer acabamentos mínimos e significativamente menos manutenção.

Umidade e qualidade do ar interno

Podem ocorrer problemas de infiltração de água, condensação interna , má acústica e má qualidade do ar interno se um abrigo de terra não tiver sido projetado e ventilado adequadamente. Níveis de umidade muito altos podem permitir o crescimento de mofo ou bolor, associado a um cheiro de mofo e potencialmente a problemas de saúde. A orientação subterrânea de muitas casas protegidas pela terra pode permitir o acúmulo de gás radônio (que é conhecido por aumentar o risco de câncer de pulmão) ou outros materiais indesejáveis ​​(por exemplo, gases provenientes de materiais de construção).

A ameaça de infiltração de água ocorre em torno das áreas onde as camadas de impermeabilização foram penetradas. A terra geralmente se acomoda gradualmente. Respiradouros e dutos que emergem do telhado podem causar problemas específicos devido à possibilidade de movimento. As lajes de concreto pré-moldadas podem ter uma deflexão de 1/2 polegada ou mais quando a terra / solo é colocado em camadas sobre elas. Se as aberturas ou dutos forem mantidos rigidamente no lugar durante essa deflexão, o resultado geralmente é a falha da camada de impermeabilização. Para evitar essa dificuldade, os respiradouros podem ser colocados em outros lados do edifício (além do telhado), ou segmentos separados de tubos podem ser instalados. Um tubo mais estreito no telhado que se encaixa perfeitamente em um segmento maior do edifício também pode ser usado. A ameaça de infiltração de água, condensação e má qualidade do ar interno podem ser superadas com impermeabilização e ventilação adequadas.

Luz natural limitada

Apesar das grandes janelas (geralmente voltadas para o sul no hemisfério norte ), muitas casas protegidas pela terra têm áreas escuras nas áreas opostas às janelas. Toda a luz natural vinda de um lado da casa pode dar um "efeito túnel ou caverna".

Risco de colapso

Relatos de colapso parecem ser raros. Em um caso, um autor e proponente da proteção de terra morreu quando um telhado de terra que ele projetou desabou sobre ele.

Rotas de fuga limitadas

Em comparação com a casa acima do solo, os abrigos de terra podem ter rotas de fuga limitadas em caso de emergência, o que pode falhar nos códigos de construção de saída e fenestração.

Questões legais

Um abrigo de terra pode não ser capaz de ser adaptado aos códigos de construção locais existentes e pode não ser legalmente habitável.

Design e construção

Projeto

As casas protegidas pela Terra são freqüentemente construídas com a conservação e economia de energia em mente. Projetos específicos de abrigos de terra permitem economia máxima. Para a construção com bermas ou encostas, um plano comum é colocar todos os espaços residenciais na lateral da casa voltada para o equador (ou norte ou leste, dependendo da latitude). Isso fornece radiação solar máxima para quartos, salas e espaços de cozinha. Os cômodos que não requerem luz natural e aquecimento extenso, como banheiro, depósito e despensa, geralmente estão localizados no lado oposto (ou na colina) do abrigo. Este tipo de layout também pode ser transposto para um projeto de casa de dois níveis com ambos os níveis totalmente subterrâneos. Este plano tem a maior eficiência energética de casas protegidas pela terra por causa da configuração compacta, bem como a estrutura que está submersa mais profundamente na terra. Isso fornece uma proporção maior de cobertura de terra para uma parede exposta do que um abrigo de um andar.

O tipo de solo é um dos fatores essenciais durante o planejamento do local. O solo precisa fornecer capacidade de carga e drenagem adequadas e ajudar a reter o calor. No que diz respeito à drenagem, o tipo de solo mais adequado para a proteção da terra é uma mistura de areia e cascalho . Cascalhos bem graduados têm uma grande capacidade de carga (cerca de 8.000 libras por pé quadrado), excelente drenagem e baixo potencial de elevação de gelo . Areia e argila podem ser suscetíveis à erosão . Solos argilosos, embora menos suscetíveis à erosão, muitas vezes não permitem uma drenagem adequada e têm um potencial maior de geadas. Solos argilosos são mais suscetíveis à redução e expansão térmica. Estar ciente do teor de umidade do solo e da flutuação desse teor ao longo do ano ajudará a prevenir potenciais problemas de aquecimento. As ondas de gelo também podem ser problemáticas em alguns solos. Solos de grãos finos retêm melhor a umidade e são mais suscetíveis a elevações. Algumas maneiras de se proteger contra a ação capilar responsável por elevações de geada são colocar fundações abaixo da zona de congelamento ou isolar a superfície do solo em torno de fundações rasas, substituir solos sensíveis à geada por material granular e interromper a extração capilar de umidade colocando uma camada de drenagem mais grossa material no solo existente.

A água pode causar danos potenciais aos abrigos de terra se acumular ao redor do abrigo. Evitar locais com lençol freático alto é crucial. A drenagem, tanto superficial quanto subsuperficial, deve ser tratada adequadamente. A impermeabilização aplicada ao edifício é fundamental.

Os projetos de átrios têm um risco maior de inundação, de modo que o terreno ao redor deve se afastar da estrutura em todos os lados. Um tubo de drenagem no perímetro da borda do telhado pode ajudar a coletar e remover água adicional. Para casas com bermas, um dreno de interceptor na crista da berma ao longo da borda do telhado é recomendado. Uma vala de drenagem do interceptor no meio da berma também é útil ou a parte de trás da berma pode ser coberta com muros de contenção. Em locais inclinados, o escoamento pode causar problemas. Uma vala de drenagem ou ravina pode ser construída para desviar a água ao redor da casa, ou uma vala cheia de cascalho com um ladrilho de drenagem pode ser instalada junto com drenos de base.

A estabilidade do solo também deve ser considerada, especialmente ao avaliar um local inclinado. Essas encostas podem ser inerentemente estáveis ​​quando deixadas sozinhas, mas cortá-las pode comprometer muito sua estabilidade estrutural. Muros de contenção e aterros podem ter que ser construídos para sustentar o declive antes da construção do abrigo.

Em um terreno relativamente plano, uma casa totalmente embutida com um pátio aberto é o projeto mais adequado. Em um local inclinado, a casa está situada na colina. A inclinação determinará a localização da parede da janela; a orientação mais prática em climas moderados a frios é uma parede exposta voltada para o sul no hemisfério norte (e voltada para o norte no hemisfério sul) devido aos benefícios solares. A orientação mais prática nos trópicos mais próximos do equador é voltada para o norte em direção ao afélio (ou talvez nordeste) para moderar os extremos de temperatura. Apenas fora dos trópicos, a forma mais prática para evitar a tarde excesso de calor pode ser uma casa virada para o leste ou, se perto de uma costa oeste, a exposição da extremidade leste e no extremo oeste, com os dois longos lados incorporado na terra.

Dependendo da região e do local selecionado para a construção protegida pela terra, os benefícios e objetivos da construção protegida pela terra variam. Para climas frios e temperados, os objetivos consistem em reter o calor do inverno, evitando infiltrações, recebendo sol de inverno, usando massa térmica, sombreando e ventilando durante o verão, e evitando ventos de inverno e bolsas de frio. Para climas quentes e áridos, os objetivos incluem maximizar a umidade, fornecer sombra no verão, maximizar o movimento do ar no verão e reter o calor do inverno. Para climas quentes e úmidos, os objetivos incluem evitar a umidade no verão, fornecer ventilação no verão e reter o calor no inverno.

Regiões com temperaturas diárias e sazonais extremas enfatizam o valor da terra como uma massa térmica. Desta forma, a proteção à terra é mais eficaz em regiões com altas necessidades de resfriamento e aquecimento e diferenciais de alta temperatura. Em regiões como o sudeste dos Estados Unidos, a proteção da terra pode precisar de cuidados adicionais na manutenção e construção devido a problemas de condensação em relação à alta umidade. A temperatura do solo da região pode ser muito alta para permitir o resfriamento da terra se as temperaturas flutuarem apenas ligeiramente do dia para a noite. De preferência, deve haver radiação solar de inverno adequada e meios suficientes para ventilação natural. O vento é um aspecto crítico a ser avaliado durante o planejamento do local, por motivos relacionados à sensação térmica e perda de calor, bem como a ventilação do abrigo. No hemisfério norte, as encostas voltadas para o sul tendem a evitar os ventos frios do inverno, normalmente soprados do norte. Abrigos totalmente rebaixados também oferecem proteção adequada contra esses ventos fortes. No entanto, os átrios dentro da estrutura têm a capacidade de causar pequenas turbulências dependendo do tamanho. No verão, é útil aproveitar os ventos predominantes. Devido à disposição limitada das janelas na maioria dos abrigos de terra e à resistência à infiltração de ar, o ar dentro de uma estrutura pode ficar estagnado se não houver ventilação adequada. Ao fazer uso do vento, a ventilação natural pode ocorrer sem o uso de ventiladores ou outros sistemas ativos. Saber a direção e intensidade dos ventos sazonais é vital para promover a ventilação cruzada. As aberturas de ventilação são normalmente colocadas no telhado de abrigos com bermas ou totalmente rebaixados para obter este efeito.

Escavação

Em construções protegidas por terra, muitas vezes são feitas extensas escavações no local de construção. Uma escavação vários metros maior do que o perímetro planejado das paredes é feita para permitir o acesso ao exterior da parede para impermeabilização e isolamento.

Fundações

Uma vez que o local está preparado e as linhas de serviços públicos instaladas, uma fundação de concreto armado é lançada. As paredes são então instaladas. Normalmente, eles são derramados no local ou formados dentro ou fora do local e, em seguida, movidos para o local. O concreto armado é a escolha mais comum. O processo é repetido para a estrutura do telhado. Se as paredes, o piso e o telhado forem todos despejados no lugar, é possível fazê-los com um único despejo. Isso pode reduzir a probabilidade de haver rachaduras ou vazamentos nas juntas onde o concreto curou em momentos diferentes. As bases dos edifícios projetados por Vetsch são construídas de forma convencional.

Paredes

Vários métodos diferentes de construção de parede externa ( de suporte de carga ) em abrigos de terra têm sido usados ​​com sucesso. Isso inclui blocos de concreto (convencionalmente argamassados ou com colagem superficial), alvenaria de pedra , alvenaria de cordwood , concreto moldado e madeira tratada com pressão . As naves de terra classicamente usam paredes de pneus de terra compactada, que exigem muita mão-de-obra, mas reciclam pneus usados.

Oehler prescreveu um método de orçamento muito baixo que ele chamou de "poste, escoramento e polietileno". Trata-se de postes de madeira enterrados para atuar como uma moldura, escorados com tábuas e com uma barreira impermeabilizante de folha de polietileno entre as tábuas e o aterro, mas sem fundação e nada no chão, exceto uma folha de plástico e carpete.

A madeira não tratada apodrece dentro de cinco anos de uso na construção de abrigos de terra. O concreto armado é o material estrutural mais comumente usado na construção de abrigos de terra. É forte e prontamente disponível. O aço pode ser usado, mas precisa ser revestido por concreto para evitar o contato direto com o solo, o que corrói o metal. Tijolos e unidades de alvenaria de concreto também são opções possíveis na construção de abrigos de terra, mas devem ser reforçados para evitar que se movam sob pressão vertical, a menos que o edifício seja construído com arcos e abóbadas.

Infelizmente, o concreto armado não é o material mais ambientalmente sustentável. A indústria de concreto está trabalhando para desenvolver produtos que sejam mais ecologicamente corretos em resposta às demandas dos consumidores. Produtos como Grancrete e Hycrete estão se tornando mais facilmente disponíveis. Eles afirmam ser ecologicamente corretos e reduzem ou eliminam a necessidade de impermeabilização adicional. No entanto, eles ainda não foram amplamente usados ​​na construção de abrigos de terra.

Cobertura

Construção de malha de rede elástica de metal

O telhado de um abrigo de terra não pode ser coberto por terra (berma de terra apenas), ou o telhado pode suportar um telhado verde com apenas uma espessura mínima de terra. Alternativamente, uma massa maior de terra pode cobrir o telhado. Esses telhados devem lidar com cargas mortas e cargas vivas significativamente maiores (por exemplo, aumento do peso da água na terra após a chuva ou neve). Isso requer uma estrutura de suporte de telhado mais forte e mais substancial. Alguns aconselham que a espessura de terra no telhado seja suficiente para manter um telhado verde (aproximadamente 6 polegadas / 15 cm), pois isso significa menos carga na estrutura. Aumentar a quantidade de terra no telhado além disso dá apenas aumentos modestos nos benefícios, enquanto aumenta os custos significativamente.

Apesar de ser subterrâneo, a drenagem de água ainda é importante. Portanto, os abrigos de terra não tendem a ter telhados planos. Um telhado plano também é menos resistente ao peso da terra. É comum que os projetos de abrigos de terra tenham arcos e tetos abobadados rasos, uma vez que essa forma resiste bem à carga vertical. Um método usa metal com malha fina dobrado na forma pretendida e soldado à armadura de suporte. Sobre esta malha o concreto é pulverizado formando um telhado. Terra-Dome (EUA) é uma empresa especializada na construção de casas protegidas de terra e vende um sistema modular de cúpulas de concreto destinadas a serem cobertas por terra. Outros aconselham o uso de enxaimel , telhados de duas águas de campo pelo menos 1:12 para promover a drenagem. Os telhados de Earthships tendem a ser mono-pitched , classicamente usando vigas .

Impermeabilização

Na parte externa do concreto, é aplicado um sistema de impermeabilização. O sistema de impermeabilização usado com mais frequência inclui uma camada de asfalto líquido sobre a qual uma membrana impermeável de alto grau é fixada, seguida por um selante de água líquido final que pode ser pulverizado. É muito importante certificar-se de que todas as costuras estão cuidadosamente seladas. É muito difícil localizar e reparar vazamentos no sistema de impermeabilização após a conclusão da construção. Várias camadas são usadas para impermeabilização na construção de abrigos de terra. A primeira camada destina-se a vedar eventuais fissuras ou poros nos materiais estruturais, funcionando também como adesivo para a membrana impermeável. A camada da membrana é geralmente uma folha de polietileno flexível espessa chamada borracha EPDM . EPDM é o material normalmente usado na construção de jardins aquáticos, tanques e piscinas. Este material também evita que as raízes penetrem na impermeabilização. O EPDM é muito pesado para trabalhar e pode ser mastigado por alguns insetos comuns, como as formigas de fogo. Também é feito a partir de petroquímicos, o que o torna ambientalmente insustentável.

Existem vários revestimentos semelhantes a cimento que podem ser usados ​​como impermeabilizantes. O produto é pulverizado diretamente sobre a superfície desprotegida. Ele seca e age como uma enorme camada de cerâmica entre a parede e a terra. O problema com esse método é que, se a parede ou fundação se deslocar de alguma forma, ela se racha e a água consegue penetrar facilmente.

Bituthene (nome registrado) é muito semelhante ao processo de camadas de três camadas apenas em uma etapa. Já vem disposta em camadas e possui verso autoadesivo. A aplicação manual é igual ao método de estratificação, além disso, é sensível ao sol e deve ser coberto logo após a aplicação.

Eco-Flex é uma membrana impermeabilizante amiga do ambiente que parece funcionar muito bem em fundações, mas não se sabe muito sobre a sua eficácia na protecção da terra. Faz parte de um grupo de impermeabilizantes com pintura líquida. O principal desafio com esses produtos é que eles devem ser aplicados com cuidado, garantindo que todas as áreas sejam cobertas com a espessura certa e que todas as rachaduras ou lacunas estejam hermeticamente fechadas.

A argila bentonita é uma das alternativas mais ecologicamente corretas. É uma ocorrência natural e autocurativa. A desvantagem deste material é que é muito pesado, difícil para o proprietário / construtor instalar e sujeito a danos por cupins.

Bi-membranas têm sido usadas extensivamente em toda a Austrália, onde 2 membranas são emparelhadas - normalmente 2 camadas de epóxi à base de água como um "selante" e param a pressão de vapor interna do concreto úmido que explode bolhas de vapor por baixo da membrana quando exposto a sol quente. A força de adesão do epóxi ao concreto é mais forte do que a força de união interna do concreto, de modo que as membranas não 'explodem' da parede ao sol. Os epóxis são muito frágeis, por isso são combinados com um revestimento de uma membrana acrílica flexível à base de água de alta espessura em várias camadas de cores diferentes para garantir a cobertura do filme - isso é reforçado com tecido de polipropileno não tecido nos cantos e mudanças de direção.

Isolamento

Uma ou mais camadas de placa de isolamento ou espuma são adicionadas na parte externa da impermeabilização. Se o isolamento escolhido for poroso, é adicionada uma camada superior de impermeabilização. Ao contrário do edifício convencional, os abrigos de terra requerem o isolamento no exterior do edifício, em vez de no interior da parede. Uma razão para isso é que ele fornece proteção para a membrana à prova d'água contra danos por congelamento, outra é que o abrigo de terra é capaz de reter melhor a temperatura desejada. Existem dois tipos de isolamento usados ​​na construção de abrigos de terra. O primeiro são as folhas de poliestireno extrudado de células fechadas. De duas a três polegadas coladas na parte externa da impermeabilização geralmente são suficientes. O segundo tipo de isolamento é um spray sobre espuma (por exemplo, isolamento de espuma sólida de poliuretano). Isso funciona muito bem quando a forma da estrutura não é convencional, arredondada ou de difícil acesso. O isolamento de espuma requer uma camada superior de proteção adicional, como uma folha ou filtro de lã, para ajudá-lo a resistir à penetração de água.

Em alguns abrigos de terra de baixo orçamento, o isolamento pode não ser aplicado às paredes. Esses métodos baseiam-se no fator U ou na capacidade de armazenamento de calor térmico da própria terra abaixo da camada de gelo. No entanto, esses designs são a exceção e podem causar danos devido ao gelo em climas mais frios. A teoria por trás dos projetos de isolamento não depende do uso da massa térmica da terra para armazenar calor, em vez de depender de uma alvenaria pesada ou estruturas internas de cimento que existem em uma típica casa solar passiva. Esta é a exceção à regra e as temperaturas frias podem se estender para baixo na terra acima da linha de congelamento, tornando o isolamento necessário para maior eficiência.

Preenchimento

Após a conclusão das etapas anteriores de construção, a terra é preenchida contra as paredes externas para criar a berma. Dependendo das características de drenagem da terra pode não ser adequado para colocar em contato direto com a parede externa. Alguns aconselham que o solo superficial e a grama (grama) sejam separados da escavação inicial e sejam usados ​​para o telhado de grama e para colocar como a camada superior da berma.

Acabamentos

Nas casas de terra projetadas por Vetsch, as paredes internas são decoradas com reboco de argila, que fornece compensação de umidade superior. O reboco de argila é finalmente revestido com tinta de cimento branco-cal.

Exemplos

Austrália

Suíça

  • Lättenstrasse estate ("Earth Homes") em Dietikon , de Peter Vetsch.

Reino Unido

Estados Unidos

Galeria

Veja também

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Proponentes:

Notas

Referências

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  • Campbell, Stu. O Livro da Casa Subterrânea. Vermont: Garden Way, Inc., 1980.
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  • Reid, Esmond. Compreendendo edifícios. The MIT Press, 1984.
  • Universidade do Centro Espacial Subterrâneo de Minnesota. Projeto de habitação protegida por terra. Van Nostrand Reinhold Company, ed. 1978 e ed. 1979.
  • Wade, Herb, Jeffrey Cook, Ken Labs e Steve Selkowitz. Solar passivo: subdivisões, janelas, subsolo. Kansas City: American Solar Energy Society, 1983.

links externos