Vivienda Bioclimatica

• ¿Qué es la Arquitectura Bioclimática?


Es un nuevo tipo de arquitectura donde el equilibrio y la armonía son una constante con el medio ambiente.

Busca lograr un gran nivel de confort térmico

Tiene en cuenta el clima y las condiciones del entorno para ayudar a conseguir el confort térmico interior mediante la adecuación del diseño, la geometría, la orientación y la construcción del edificio adaptado a las condiciones climáticas de su entorno. Juega exclusivamente con el diseño y los elementos arquitectónicos, sin utilizar sistemas mecánicos, que más bien se consideran como sistemas de apoyo. No debemos olvidar, que una gran parte de la arquitectura tradicional ya funcionaba según los principios bioclimáticos: ventanales orientados al sur en el norte de España, el uso de ciertos materiales con determinadas propiedades térmicas, como la madera o el adobe, el abrigo del suelo, el encalado en las casas andaluzas, la ubicación de los pueblos...

La Arquitectura Bioclimática es en definitiva, una arquitectura adaptada al medio ambiente, sensible al impacto que provoca en la naturaleza, y que intenta minimizar el consumo energético y con él, la contaminación ambiental.

Pero una casa bioclimática no tiene por qué ser más cara o más barata que una convencional. No necesita de la compra y/o instalación de sistemas mecánicos de climatización, sino que juega con los elementos arquitectónicos de siempre para incrementar el rendimiento energético y conseguir el confort de forma natural. Para ello, el diseño bioclimático supone un conjunto de restricciones, pero siguen existiendo grados de libertad para el diseño según el gusto de cada cual.

La arquitectura bioclimática tiene en cuenta las condiciones del terreno, el recorrido del Sol, las corrientes de aire, etc., aplicando estos aspectos a la distribución de los espacios, la apertura y orientación de las ventanas, etc., con el fin de conseguir una eficiencia energética.

No consiste en inventar cosas extrañas sino diseñar con las ya existentes y saber sacar el máximo provecho a los recursos naturales que nos brinda el entorno. Sin embargo, esto no tiene porque condicionar el aspecto de la construcción, que es completamente variable y perfectamente acorde con las tendencias y el diseño de una buena arquitectura.

• Objetivos

o Lograr la calidad del ambiente interior, es decir, unas condiciones adecuadas de temperatura, humedad, movimiento y calidad del aire.

o Tener en cuenta los efectos de los edificios sobre el entorno en función de:

 Las sustancias que desprendan:

 sólidas: residuos urbanos

 líquidas: aguas sucias

 gaseosas: gases de combustión vinculados al acondicionamiento de los edificios.

 El impacto que produzca el asentamiento: teniendo en cuenta aspectos como el exceso de población, las vías de acceso, aparcamientos, destrucción del tejido vegetal.

 Los consumos que afectan al desarrollo sostenible del lugar: el consumo de agua o de otras materias primas por encima de su capacidad de renovación.

o Contribuir a economizar en el consumo de combustibles, (entre un 50-70% de reducción sobre el consumo normal).

o Disminuir la emisión de gases contaminantes a la atmósfera (entre un 50-70%)

o Disminuir el gasto de agua e iluminación (entre un 30%-20% respectivamente)

• Criterios de la Arquitectura Bioclimática

La utilización de esta arquitectura se efectúa a través de:

• Ubicación

Determina las condiciones climáticas (macro- y micro-climáticas) con las que tiene que "relacionarse" la vivienda. Las condiciones macroclimáticas vienen determinadas por la latitud y la región en la que se ubique la vivienda. Estas condiciones vienen definidas por las temperaturas (máxima, media y mínima anual), pluviometría, radiación solar incidente, y dirección del viento dominante. Las condiciones microclimáticas están condicionada por la presencia de accidentes geográficos locales que pueden modificar de forma significativa las condiciones macroclimáticas.

A la hora de elegir la ubicación de una vivienda, además de tener en cuenta las condiciones macro- y micro-climáticas, es importante analizar también la pendiente del terreno, la existencia de relieves orográficos, la presencia de corrientes de agua, la presencia de masas boscosas y la existencia de otros edificios.
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• Orientación de la vivienda

Influye principalmente sobre:

o Captación solar. Cuanto más energía solar se capte, mejor, ya que en una vivienda bioclimática es la principal fuente de climatización en invierno. En verano se utilizan sobreamientos y otras técnicas para evitar al máximo la incidencia de los rayos del Sol. En latitudes medias, conviene orientar la superficie de captación (acristalado) hacia el Sur. La forma ideal sería una vivienda de planta rectangular (alargada y compacta), cuyo lado mayor esté orientado E-O, en el que se dispondrá el mayor número posible de dispositivos de captación (fachada S), y cuyo lado menor se oriente N-S. Es importante reducir la existencia de ventanas en las fachadas N, E y O, puesto que no son útiles para la captación solar en invierno y evitar la pérdida de calor a su través.

o Vientos dominantes. Influye en la ventilación y en las infiltraciones.
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• Forma de la vivienda

Influye sobre:

o La superficie de contacto entre la vivienda y el exterior, condicionando las pérdidas o ganancias caloríficas. Generalmente se busca lograr un buen aislamiento, para lo cual deben utilizarse los materiales más adecuados teniendo en cuenta que la superficie de contacto debe ser lo más pequeña posible.

o La resistencia al viento. Por ejemplo, la altura del edificio va a resultar determinante, ya que una casa alta siempre ofrecerá mayor resistencia que una casa baja. Esto es bueno en verano, ya que incrementa la ventilación, pero es contraproducente en invierno ya que incrementa las infiltraciones. Otro ejemplo lo constituye la forma del tejado y la existencia de salientes de diversas variedades. Por ello resulta importante conocer las direcciones de los vientos predominantes.
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• Captación solar pasiva

En una vivienda bioclimática la captación de energía solar se realiza aprovechando el diseño de la vivienda, sin necesidad de utilizar sistemas mecánicos. Para ello se utiliza el llamado "efecto invernadero": la radiación penetra a través de un vidrio, calentando los materiales dispuestos por detrás. El vidrio no deja escapar la radiación infrarroja emitida por estos materiales. Los materiales así calentados guardan el calor y posteriormente lo liberan, atendiendo a un retardo que dependerá de su inercia térmica.

Para evitar las pérdidas de calor por conducción y convención a través del vidrio, lo más aconsejable es disponer de sistemas de aislamiento móviles como persianas, contraventanas, etc.

Dos parámetros definen los sistemas de captación:

o Rendimiento: fracción de energía realmente aprovechada respecto a la que incide
o Retardo: tiempo que transcurre entre que se almacena la energía y es liberada.

Existen varios tipos de sistemas de captación

o Directos: El Sol penetra directamente a través del acristalamiento al interior del reciento. Es importante prever la existencia de masas térmicas de acumulación de calor en los lugares (suelos, paredes) donde incide la radiación. Son los sistemas de mayor rendimiento y de menor retardo.

o Semidirectos: Utilizan un adosado o invernadero como espacio intermedio entre el exterior y el interior. La energía acumulada en el espacio intermedio se hace pasar a voluntad al interior a través de un cerramiento móvil. Este espacio intermedio también puede ser utilizado como un espacio habitable. Menor rendimiento que los sistemas Directos, y mayor retardo.

o Indirectos: La captación se realiza a través de un elemento de almacenamiento (paramento de material de alta capacidad calorífica, bidones de agua, lecho de piedras, etc.) dispuesto inmediatamente detrás del cristal. El interior de la vivienda se encuentra anexionado al mismo. El calor almacenado pasa al interior de la vivienda por conducción, convección y radiación.
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• Aprovechamiento climático del suelo

La elevada inercia térmica del suelo provoca que las oscilaciones térmicas del exterior se amortigüen cada vez más según la profundidad. A un determinada profundidad, la temperatura permanece constante. La temperatura del suelo suele ser menor que la que temperatura exterior en verano y mayor en invierno.
Además de la inercia térmica, si existe una capa de tierra, ésta puede actuar como aislante adicional.

Una idea interesante puede ser que ciertas fachadas de la casa permanezcan enterradas o semienterradas. Por ejemplo, si se construye la casa en una pendiente orientada al sur, se puede construir de tal manera que la fachada norte esté parcialmente enterrada, o totalmente enterrada, e incluso echar una capa de tierra sobre el techo. La luz entrará por la fachada sur, pudiéndose abrir claraboyas para la iluminación de las habitaciones interiores.

Para aprovechar la temperatura del suelo se pueden enterrar tubos de aire de tal manera que este aire acabe teniendo la temperatura del suelo. El aire se puede introducir en la casa bombeándolo con ventiladores o por convección.
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• Protección contra la radiación solar en verano

Ciertas técnicas utilizadas para el aislamiento del frío en infiero, contribuyen con igual eficacia como aislantes del calor en verano. Otras en cambio, como la ventilación, son prácticamente exclusivas del verano. En contra, los sistemas de captación solar pasiva, tan útiles en inverno, resultan perjudiciales en verano, por cuanto es necesario impedir la penetración de radiación solar, en vez de captarla.
En verano, el sol está más alto que en invierno, lo que dificulta su penetración en las cristaleras orientadas al sur. La utilización de un alero o tejadillo sobre la cristalera dificulta aún más la penetración de la radiación solar directa, afectando poco a la penetración invernal. También el propio comportamiento del vidrio beneficia, porque con ángulos de incidencia de la radiación oblicuos, el coeficiente de transmisión es menor. No obstante, existen varios inconvenientes a tener en cuenta:

o El solsticio de verano con coincide exactamente con los días más calurosos del verano, lo que significa que cuando llega el calor fuerte (segunda quincena de julio y primera de agosto), el Sol ya está más bajo en el cielo y puede penetrar mejor por la cristalera.

o El día tiene mayor duración y son más despejados que en invierno.

o Aunque se evita la llegada de la radiación directa, hay que considerar también la radiación difusa y reflejada, lo que puede suponer considerables ganancias caloríficas.

Se pueden disponer de dispositivos de sombreamiento que dificulten la llegada de radiación a las cristaleras, como aleros fijos, toldos y otros dispositivos externos, persianas exteriores, contraventanas, árboles. Algunos de estos dispositivos también son válidos para proteger muros, no solo cristaleras, aunque en este caso quizá lo mejor sea disponer de plantas trepadoras sobre los muros y utilizar colores poco absorbentes de la luz solar (colores claros, especialmente el blanco). Los espacios tapón también protegen eficazmente.

Las fachadas Este (al amanecer) y Oeste (al atardecer), así como la cubierta (durante todo el día), también están expuestas a una radiación intensa en verano. Para reducir la incidencia de la radiación se procurará que en estas zonas haya pocas aberturas (ventanas y claraboyas) o que sean pequeñas, puesto que no tienen utilidad para ganancia solar invernal, aunque se las puede necesitar como ventilación y/o iluminación.
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• Masa Térmica

La masa térmica provoca un desfase entre los aportes de calor y el incremento de la temperatura. Funciona a diferentes niveles:

o Ciclo diario: En el invierno, la masa térmica estratégicamente colocada almacena calor solar durante el día para liberarlo por la noche y en el verano, realiza la misma función, sólo que el calor que almacena durante el día es el de la casa, manteniéndola fresca, y lo libera por la noche, por medio de la ventilación.

o Ciclo interdiario: La masa térmica es capaz de mantener determinadas condiciones térmicas durante algunos días una vez que éstas han cesado. Por ejemplo, puede guardar el calor de días soleados de invierno durante algunos días nublados.

o Ciclo anual: se guarda el calor del verano para el invierno y el fresco del invierno para el verano (solo una ingente masa térmica como el suelo es capaz de realizar algo así).

Una vivienda con elevada masa térmica se comporta relativamente estable frente a las condiciones externas, manteniendo una temperatura sin variaciones bruscas. Un buen diseño bioclimático perseguirá conseguir que esta temperatura sea agradable.
Una masa térmica elevada no es aconsejable para viviendas ocasionales, ya que en este caso las condiciones de temperatura son irrelevantes salvo en los momentos en que permanezcan habitadas, para lo que requieren ser calentadas o enfriadas rápidamente. Y rapidez y masa térmica no son compatibles.

Generalmente, los materiales de construcción pesados actúan como una eficaz masa térmica: muros, suelos, techos gruesos, piedra, hormigón, ladrillo. Si se colocan estratégicamente para recibir la radiación solar tras un cristal, funcionan en ciclo diario. Repartidos adecuadamente por toda la casa, funcionan en ciclo interdiario.
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• Aislamiento

El aislamiento térmico dificulta el paso de calor por conducción del interior al exterior de la vivienda, y a la inversa, por lo que resulta eficaz tanto en invierno como en verano. Una forma de conseguirlo es utilizar recubrimientos de materiales muy aislantes (espumas, plásticos). Pero tampoco conviene exagerar con este tipo de aislamiento, ya que existe otra causa de pérdida de calor: las infiltraciones. Además, siempre es necesario mantener un mínimo de ventilación por razones higiénicas, lo que implica un mínimo de pérdidas caloríficas.

La colocación ideal del aislamiento es hacerlo por fuera de la masa térmica, a modo de recubrimiento exterior de los muros, techos y suelos, de tal manera que la masa térmica actúe como un acumulador eficaz en el interior de la vivienda, bien aislado del exterior.

También es importante aislar los acristalamientos. Durante el día actúan de forma eficaz captando radiación solar, pero por la noche son sumideros de calor por conducción y convección. Un doble acristalamiento reduce las pérdidas de calor, aunque también reduce la transparencia frente a la radiación solar durante el día.
Los más eficaces son los aislamientos móviles: persianas, contraventanas, cortinas, toldos....
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• Ventilación

La ventilación tiene varios usos:

o Renovación del aire: por razones higiénicas.

o Incremento del confort térmico en verano

o Climatización

o Infiltraciones (ventilación no deseada). Pueden suponer una importante pérdida de calor en invierno, por lo que deben reducirse al mínimo.

Existen diferentes formas de ventilar:

o Ventilación natural: cuando el viento crea corrientes de aire en la casa, al abrir las ventanas. Para mayor eficacia, las ventanas deben colocarse en fachadas opuestas y sin obstáculos.

o Ventilación convectiva: Cuando el aire caliente asciende y es reemplazado por aire más frío. Se pueden lograr corrientes de aire, aunque no haya viento, provocando aperturas en las partes altas de la casa, por donde pueda salir el aire caliente.

Es importante prever la procedencia del aire de sustitución y a qué ritmo debe ventilarse. Una ventilación convectiva, que introduzca como aire renovado aire caliente del exterior será poco eficaz. El aire de renovación puede provenir, por ejemplo, de un patio fresco, un sótano o unos tubos enterrados en el suelo.

No se debe ventilar a un ritmo demasiado rápido, que consuma el aire fresco de renovación y anule la capacidad que tienen los dispositivos de refrescar el aire.

o Ventilación convectiva en desván. Un porcentaje importante de pérdidas de calor en invierno y ganancias en verano ocurre a través del tejado de las viviendas. Por ello es importante disponer de un espacio "tapón" entre el último piso de la vivienda y el tejado (un desván, por ejemplo), que reducirá de forma importante esta transferencia de calor. En el verano el desván se puede autoventilar por convección. En invierno, deberá permanecer cerrado.

o Pérdidas por ventilación en invierno. La pérdida de calor se verifica porque el aire viciado que sale es caliente, y el puro que entra es frío. Ciertas estrategias pueden servir para disimular estas pérdidas, como colocar los espacios necesitados de ventilación en la periferia de la casa, o tener la mayor parte de la instalación de gas en el exterior, o disponer de un electroventilador para forzar la ventilación cuando sea necesario, etc.

o Fachada ventilada. En ella existe una delgada cámara de aire abierta en ambos extremos, separada del exterior por una lámina de material. Cuando el sol calienta la lámina exterior, ésta calienta a su vez el aire del interior, provocando un movimiento convectivo ascendente que ventila la fachada previniendo un calentamiento excesivo. En invierno, esta cámara de aire, aunque abierta, también ayuda al aislamiento térmico del edificio.
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• Espacios tapón

Los espacios tapón son espacios adosados a la vivienda, de baja utilización y que térmicamente pueden actuar de aislantes o "tapones" entre la vivienda y el exterior. El confort térmico de estos espacios no está asegurado, puesto que, al no formar parte de la vivienda propiamente dicha (el recubrimiento aislante no los incluye) no disfrutan de una adecuada climatización, aunque esto tampoco es importante, ya que se utilizan poco.

Pueden ser espacios tapón: el garaje, el invernadero, el desván, etc. Una colocación adecuado de estos espacios puede resultar muy beneficiosa para la vivienda.
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• Sistemas evaporativos de refrigeración

La evaporación de agua refresca el ambiente. Si se utiliza energía solar para evaporar agua, paradógicamente, se estará utilizando el calor para refrigerar.
En un patio una fuente refrescará esta zona, que a su vez puede refrescar las estancias colindantes. El efecto será mayor si hay vegetación en el patio. La existencia de vegetación y/o pequeños estanques alrededor de la casa, especialmente en la fachada sur, mejorará también el ambiente en verano. Pero hay que tener en cuenta que (1) un exceso de vegetación puede generar un exceso de humedad que, combinado con el calor, disminuir la sensación de confort; y (2) en invierno habrá también algo más de humedad.

El riego esporádico alrededor de la casa, o la pulverización de agua sobre la fachada y tejado, también refrescará la casa y el ambiente.





Fuente:miliarium.com