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La mejor guía de casas bioclimáticas

Introducción

Aunque el ser humano ha sobrevivido cientos de miles de años adaptándose a todo tipo de vicisitudes y condiciones climáticas, ha sido en los dos últimos siglos cuando se ha logrado no solo entender, sino también controlar el medio ambiente para poder vivir y trabajar entre intervalos de temperatura y humedad dentro de un estado del bienestar inmejorable si lo comparamos con lo acaecido en periodos anteriores de la humanidad.

 

Aun teniendo en cuenta las variantes climatológicas debido a la ubicación geográfica y condiciones climatológicas de las diferentes estaciones del año, hemos logrado de conseguir vivir y trabajar dentro de los umbrales de confort humano. Obviamente me estoy siempre refiriendo al mundo occidental pero hasta cierto punto es extrapolable a la humanidad en su conjunto, ya que viendo las cifras de Max Roser para Our World in Data la humanidad está mejorando en su conjunto.

 

Durante la evolución humana hemos superado con creces, gracias a la ciencia y la tecnología, los sistemas bioclimáticos que cada vez demandan más energía para poder hacerlos viables. Sin embargo, se ha despreciado durante mucho tiempo la sabiduría popular y las casas bioclimáticas que han sabido utilizar de forma económica y eficiente la energía.

Pero creo firmemente que es esa arquitectura y experiencia centenaria la que debemos redimir para reducir los impactos ambientales, el ahorro energético y la utilización de materiales locales. En ella se ha seleccionado una diversidad de estrategias ecológicas debido a la escasez de medios y cuyos ensayos pragmáticos se han desarrollado durante siglos. Por derivada, no deberíamos perder una herencia tan excepcional, y deberíamos nosotros los arquitectos primordialmente recuperar dicha experiencia en nuestras construcciones sostenibles actuales, reinventándose con técnicas, con materiales ecológicos, que podrían ser combinadas con las nuevas tecnologías disponibles hoy, y aplicándolas a nuestros proyectos que realizamos en nuestra carrera profesional.

 

 ¿Cómo aplicar los viejos conocimientos a las casas bioclimáticas?

En la actualidad, debido al asombroso empuje de los avances tecnológicos, se han ido abandonando las prácticas constructivas basadas en el diseño pasivo, de modo que la necesidad de ajustar los parámetros higrotérmicos en el interior de los edificios se soluciona mediante sistemas mecánicos e instalaciones derrochadoras de energía que en mayor proporción no son renovable, sin aprovechar las ventajas intrínsecas de las condiciones locales y climatológicas.

No nos paramos a pensar que gran parte de la energía necesaria para calentar o refrigerar un edificio, se puede obtener prácticamente de forma gratuita si se parte de un buen diseño arquitectónico teniendo en cuenta las condiciones bioclimáticas las cuales nos pueden ayudar a conseguir entrar dentro de las zonas de confort. 

Aquí vamos a analizar los distintos aspectos que se deben tener en cuenta a la hora de diseñar viviendas, de modo que se pueda aplicar las estrategias pasivas más adecuadas dependiendo de las condiciones climáticas y geográficas locales.

Aunque cada vez más el Código Técnico de la Edificación (CTE) nos fuerza a no reducir el uso de energía no renovable en nuestros edificios, nuestros esfuerzos deben concentrarse, en primera instancia, a la implementación de estrategias de diseño que reduzcan la demanda energética, adaptándose a las condiciones climáticas de cada emplazamiento.

Puesto que las condiciones climáticas varían en función de cada emplazamiento, ya que no es lo mismo el diseño de una vivienda en Alicante a diseñar la misma vivienda en La Coruña, obviamente las técnicas constructivas y los materiales empleados deben adaptarse al lugar en el que se vaya a construir y es por eso que la estrategia a seguir debería ser la siguiente:

 

Uso de esta guía

 

1. Recopilar toda la información climática de la localidad pertinente cuantificando las fuentes de energía renovables disponibles como la radiación, régimen de vientos etc.

2. Realizar un análisis bioclimático de la información recopilada sobre la localidad.

3. Definir un procedimiento que permita determinar los sistemas pasivos más eficientes para esa ubicación determinada.

 

Tipo de emplazamiento

Independientemente de la ubicación geográfica global, o sea la ubicación del proyecto a escala mundial se debe analizar la con más nivel de detalle, ya que las variaciones locales plantean importantes variaciones climáticas. Aunque parezca mentira algunas ubicaciones locales pueden tener un impacto sobre el clima debidas a características regionales como la topografía, la existencia de vegetación o la proximidad al mar o el océano que altera la amplitud térmica. Así que en España se puede subdividir el clima templado mediterráneo en mesoclimas particulares según el entorno en el que nos encontremos. 

 

Los factores geográficos donde nos encontramos; zona de Alicante y Murcia nos influyen los siguientes factores, pero igualmente podría ser traslado a otras localidades españolas:

• Desniveles orográficos y su fisonomía

• Orientación con respecto a la orografía y la costa Mediterránea en este caso

• Distancia del Mar

 

Análisis Bioclimáticos

Zona de confort

Antes que todo debemos establecer cuáles son las condiciones de confort del ambiente interior en relación con los parámetros del acondicionamiento ambiental exterior del espacio que tratamos de controlar y estas condiciones se definen en base a cuatro sistemas diferentes, pero altamente relacionados, como el confort higrotérmico, visual, acústico y la calidad del aire interior, siempre hay que tener en cuenta el uso de los espacios que vamos a diseñar.

Por confort higrotérmico o más propiamente comodidad higrotérmica nos referimos, como la ausencia de malestar térmico. En fisiología se dice que hay confort higrotérmico cuando no tienen que intervenir los mecanismos termorreguladores del cuerpo para una actividad sentada y con una vestimenta ligera. Esta situación puede registrarse mediante índices que no deben ser sobrepasados para que no se pongan en funcionamiento los sistemas termorreguladores como el propio metabolismo del cuerpo, sudoración u otros. En cada uno de estos sistemas se pueden definir las condiciones de confort como el límite de parámetros ambientales dentro de un margen que permita realizar las actividades previstas en un ambiente determinado.

De este modo el confort higrotérmico se establece como la situación en la cual se pueden realizar adecuadamente los intercambios de calor y humedad entre los usuarios y el ambiente interior.

Con referencia al confort visual queda determinado por una adecuada distribución de la iluminancia sobre el plano de trabajo y la ausencia de deslumbramientos y saber sacar el mayor partido al paisaje existente estableciendo un vínculo entre el uso de los espacios internos y la capacidad d poder ver los mejores paisajes que nos pueda brindar el entorno exterior.

En el caso del confort acústico se circunda a obtener un aislamiento acústico que irá relacionado con la contaminación acústica externa de modo que el aislamiento va relacionado con el ruido exterior y también interior siempre en función del uso que tengamos que proveer en los espacios interiores, no es lo mismo el uso de un hospital o una biblioteca que un uso industrial o deportivo.

Con referencia a la calidad de aire interior se limita la concentración de CO2 así como la cantidad de partículas en suspensión. 

 

Confort higrotérmico

Como ya se ha explicado anteriormente entendemos como confort higrotérmico la ausencia de malestar térmico.

La sensación de confort higrotérmico se obtiene controlando la temperatura del cuerpo humano y la humedad en relación con los parámetros demandada por la piel y las mucosas que está en contacto con el medio ambiente. El metabolismo del cuerpo humano y la actividad que este ejecute, hace disipar cierta cantidad de calor alrededor de 65 W en reposo a 520 W para actividades más intensas. Esta actividad y el propio metabolismo, extrae del organismo humano agua en forma de vapor que se introduce al medio ambiente.

La termorregulación es la facultad del cuerpo humano para moderar su temperatura. Con el fin de que la temperatura interna del hombre permanezca constante, el equilibrio térmico que contempla aportes y pérdidas de calor por convección, conducción, radiación y evaporación debe permanecer de una forma constante. 

 

Clasificación de los tipos de medios pasivos

Con el análisis de todos los datos meteorológico locales disponibles se debe estudiar con mayor rigor los regímenes de vientos ya que la orografía local puede tener un gran impacto sobre la climatología del propio edificio.

Una vez realizado el estudio climático procederemos a la elección de los sistemas apropiados a través de cuatro fases.

·         Selección y análisis del emplazamiento

·         Determinar los factores que tengan mayor incidencia sobre el diseño

·         Investigación del entorno

·         Registros del sistema seleccionado

Una vez realizado las investigaciones pertinentes estableceremos unas estrategias generales con respecto a:

 

   ESTRATEGIA GENERAL

Diseño del edificio

Diseño de la envolvente del edificio

Estudio de la captación solar y sombreo       

Técnicas de preservación de energía

Forma de acumulación térmica

Analizar la ubicación del edificio

Analizar la forma del edificio

Analizar la orientación del edificio

Incrementar el aislamiento térmico

Usar vidrios  con baja emisividad térmica y marcos con baja transmitancia térmica

Usar fachadas y cubiertas con alta inercia térmica

           

     Estrategia de calefacción en invierno

Calefacción solar

Directa

Indirecta

Añadir la mayor área de acristalamiento pero que pueda ser cubierto desde el exterior. Galería acristalada (Nota 1)

Incluir sistema de domótica si es posible para controlar mediante sensores el usos de persianas o toldos

Usar muros captadores y acumuladores y/o muros trombe.

     

     Estrategia de enfriamiento en verano

Protección contra la energía solar

Sobre la fachada del edificio (La más eficaz)

A una distancia de la fachada del edificio (Menos eficaz pero puede ser la más económica)

Dentro del edificio (La menos eficaz)

Lamas, persianas, toldos, etc. (Mejor aún si pueden ser controlado mediante sondas, control horarioetc)

Vegetación caduca, vidrios especiales. (La vegetación caduca permite calentar en invierno y dar sombra en verano. Requiere mantenimiento)

Persianas interiores y estores. (Permite que penetre los rayos solares dentro de la vivienda pero se contiene el calor cerca de los huecos)

Ventilación natural del edificio

Ventilación cruzada

Ventilación vertical

Torre de viento

Añadir la mayor área de acristalamiento pero que pueda ser cubierto desde el exterior

Efecto chimenea aprovechando los hueco de fachadas en la parte superior del edificio.

Son dispositivos de captación del aire que circula por encima de las viviendas. Consisten en aberturas situadas en la parte superior de torres que se elevan por encima de las casas y se construyen a tal efecto.

Acondicionamiento del aire

Enfriamiento por evaporación

Reducción directa de la temperatura del aire

Añadir superficies de agua como fuentes, difuminadores de agua, etc

Añadir vegetación de plantas con hojas grandes como orejas de elefantes, costillas de Adán etc

Introducir conductos enterrados por donde circule el aire (estudiar dirección de vientos locales)

Introducir patios tipo claustro.

Ventilar el edificio en el verano durante la noche.

               

 

 

 

Galería acristalada

La galería acristalada trata de conseguir un espacio cerrado parcial o totalmente acristalado situado en uno o varios cerramientos verticales del edificio normalmente en cualquier fachada menos la orientada a Norte.

Consideramos un volumen cerrado aquel cuyas entradas de aire exterior no provocan un intercambio del aire interior superior a 5 renovaciones/hora.

Por otro lado, hemos considerado al invernadero adosado como un porche acristalado dentro del edificio cuya cobertura es la misma que éste. Estos espacios tendrían una mayor integración en el edificio y por tanto estarían menos expuestos. Estas áreas acristaladas suelen ser espacios transitables y también pueden ser estanciales. Por tanto, su diseño debería estar pensando para el futuro uso que se le piense proporcionar.

Tanto el uno como el otro son utilizado para conseguir energía solar gratis mediante el efecto invernadero. Como todos sabemos este fenómeno físico consiste en el calentamiento de los vidrios por el sol.

El cristal es un medio más denso que el aire. Por lo que, los fotones de menor energía se reflejan en la primera superficie, mientras que los de mayor energía la atraviesan con mayor ángulo. Los fotones que logran entrar al vidrio viajan con un ángulo que depende de su frecuencia (color) de modo que, si viviéramos dentro del cristal, podríamos ver un arco iris.

Al llegar a la segunda superficie del cristal los ángulos se corrigen y se elimina el efecto arco iris, viajando nuevamente todos los fotones con el mismo ángulo y se vuelve a ver la luz blanca. Como resultado, cuando la radiación atraviesa un vidrio, tiene el mismo aspecto que antes de atravesarlo, pero falta radiación de baja energía que no ha sido capaz de atravesarlo. En este sentido, se comporta como un filtro de baja frecuencia.

Si hay transmisión de calor por convección. conviene que las aberturas estén colocadas estratégicamente. Es una buena solución colocar huecos en la parte superior de las paredes de manera que el aire caliente pase a los espacios habitables. y otros situados en la parte inferior para que el aire frío circule hacia la galería para calentarse. Sin embargo, hay que prever la posibilidad de cerrar dichas aberturas en verano.

Para ser capaz de obtener el mayor rendimiento de nuestras zonas acristaladas debemos introducir alguna forma de protección solar pues en verano puede que no sea conveniente obtener más calor en nuestra vivienda así que deberíamos introducir protección solar que podría ser:

Galería con vuelo

Galería con toldo

Galería con lamas horizontales orientables.

Como hemos mencionado anteriormente estas protecciones solares serían mucho más efectivas, especialmente las lamas orientables y toldos si pudiéramos automatizar y conectar las partes móviles de estos protectores a sensores de luz y calor para que de forma automática poder conseguir una protección solar relacionada con las consignas que se le introduzca.



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