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Pruebas en la universidad de Kansas muestran el potencial del cáñamo para edificios netos cero

Hempcrete no logró superar las espumas de base petroquímica en el rendimiento del aislamiento, pero aún puede ser un reemplazo viable para los materiales de construcción tradicionales en edificios sostenibles «net-zero», según los experimentos llevados a cabo en la Universidad Estatal de Kansas.

Los estudiantes de posgrado en un seminario único en su tipo dirigido por Michael Gibson, profesor del Departamento de Arquitectura de la universidad, observaron el uso de cáñamo en pisos, paredes, techos y techos.

“Hay una curva de aprendizaje empinada con este material”, dijo Gibson. “Al final, aprendimos que el cáñamo es un gran material con mucho potencial inmediato para su uso en Kansas, especialmente con el rápido crecimiento del cultivo industrial de cáñamo”, dijo Gibson.

Los edificios netos cero producen suficiente energía en el sitio para cumplir o superar su consumo total de energía y eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero.

Modelado energético
El modelado de energía mostró que, si bien es difícil igualar el rendimiento de la espuma aislante convencional con materiales a base de cáñamo, el uso de cáñamo en paredes y guatas hechas de fibras de cáñamo en estructuras de techos podrían combinarse para lograr los niveles de rendimiento buscados en tales edificios eficientes.

La investigación más amplia de Gibson sobre viviendas de energía neta cero en el clima de Kansas ha demostrado que las cargas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) relacionadas con el aislamiento representan solo alrededor del 20 % de los costos anuales de energía (la iluminación y los electrodomésticos contribuyen con el 15 % y el 65 %, respectivamente).

“Por lo tanto, en una casa de cero neto bien diseñada que utiliza diseño pasivo, reducción de carga y sistemas de construcción eficientes, los cambios modestos en el nivel de aislamiento no tienen un impacto significativo en la capacidad de cero neto”, dijo Gibson. «El cáñamo y el aislamiento de cáñamo aún podrían hacer que la casa esté entre un 20% y un 30% de una casa con aislamiento de espuma y podría resultar en un diseño exitoso de energía neta cero».

Aplicaciones para pisos
Un grupo de estudiantes en el seminario de Gibson cubrió bloques de cáñamo con concreto para pisos, luego observó los valores R, indicadores críticos que reflejan la capacidad de un material para resistir la transferencia de calor a través de la conducción; cargas de calefacción y refrigeración; y amortiguación térmica, en la que una masa material absorbe y libera calor.

La adición de una fina capa superior de concreto a un piso de bloques de cáñamo mejoró significativamente las capacidades de almacenamiento térmico del ensamblaje del piso, según los resultados del modelo de computadora.

Los estudiantes encontraron seis pulgadas de cáñamo con una capa de dos pulgadas de concreto que proporcionaba un rendimiento similar al de una losa de concreto de cuatro pulgadas que está aislada continuamente con espuma R-10. Los estudiantes descubrieron que el cáñamo cada vez más grueso en los pisos aumentaba el consumo de energía a medida que el material interior se alejaba cada vez más de la temperatura del suelo.

El experimento también mostró que el hormigón con una alta proporción de cemento se unía mejor a los bloques de cáñamo que a una gama de otros materiales probados, incluidos los agregados de piedra, la porcelana reciclada y una mezcla de mazorca de maíz y cemento.

Los bloques de cáñamo en el piso también podrían ser parte de una solución prefabricada para edificios de energía neta cero y otros de bajo consumo energético, señaló Gibson.

Encuadre de pared cuadriculado

Un segundo equipo del seminario desarrolló una rejilla para servir como armazón estructural de carga y revestimiento para muros que mostró un rendimiento equivalente a los métodos de armazón de cáñamo encofrado por deslizamiento y montantes escalonados comúnmente utilizados. La técnica de rejilla también podría incorporarse en la construcción prefabricada, sugirió Gibson.

Los experimentos demostraron que las paredes de cáñamo de ocho pulgadas de espesor, más fáciles de construir, aunque eran un 18 % menos eficientes que las paredes de 12 pulgadas de espesor, dieron como resultado solo una reducción modesta en la eficiencia energética en una casa pequeña.

“Aunque el encofrado por deslizamiento y las paredes con montantes escalonados agregan complejidad para evitar puentes térmicos en la estructura, la pared de rejilla más fácil de construir tiene un valor U solo un 6 % más alto que una pared con encofrado deslizante y solo un 4 % más alto que una pared con montantes escalonados de espesor similar”, dijo Gibson, señalando que la pérdida podría superarse agregando un panel fotovoltaico a la infraestructura energética general del edificio.

Sobrecarga de bateo Bast
Si bien el seminario continúa estudiando el material de reemplazo para el aislamiento de espuma a base de productos petroquímicos para evitar la condensación en cielos rasos y techos sin ventilación, Gibson recomendó que la guata de fibra basta de cáñamo es preferible al cáñamo para esas partes de un edificio. Los modelos desarrollados por los estudiantes mostraron que se necesitaría un espesor mínimo de 12” de cáñamo en un techo para hacer que una casa neta cero sea práctica, lo que generaría un peso excesivo.

“Los futuros arquitectos que se gradúen de esta clase realmente pueden cambiar la cara de la construcción ecológica y enseñarle al país cómo estirar y salvar nuestros recursos naturales. La construcción es uno de los muchos usos del cáñamo industrial y tiene el potencial de tener un enorme impacto en nuestra huella de carbono”, dijo Sarah Stephens, directora ejecutiva de Midwest Hemp Technology, que proporcionó apoyo para el seminario del Reino Unido.

El seminario fue asistido por Angel Romero Jr., quien tiene experiencia con estuco y quien recientemente lanzó un negocio de construcción de cáñamo en Dodge City, Kansas.