Construccin de Casas Bioclimticas Ecolgicas
C A S A S C O N F O R T A B L E SDecisiones bioclimticas para su
vivienda
IntroduccinCuando vamos a alquilar, comprar, reformar o
construir una vivienda, tenemos que tomar decisiones respecto a
aspectos diversos, como la esttica, el espacio, la comodidad, la
climatizacin, etc. Yo invito al lector a tener otro aspecto en
cuenta cuando alquile, compre, reforme o construya su casa: El
bioclimtico.
Esto no supone ms que tener un conjunto de conocimientos y
tcnicas bsicas, muchos de ellos bastante intuitivos. Con pocos
conocimientos bsicos se pueden empezar a tomar decisiones en el
sentido correcto; con ms conocimientos se pueden tomar mejores
decisiones y ms arriesgadas; con conocimientos ms profundos (si Ud.
se decide a investigar en este tema, como nosotros lo hemos hecho),
podremos incluso realizar clculos para ajustar mejor el
comportamiento climtico. Insisto en que no es necesario ser un
experto, ni siquiera un iniciado, para tomar decisiones bsicas de
las cuales nos podemos beneficiar para conseguir un mayor confort y
ahorro energtico.
Esta pgina pretende ser una gua que ayude a tomar decisiones en
base a los conocimientos bsicos y las tcnicas utilizadas en el
diseo bioclimtico.
La gua se compone de preguntas que deben responderse tomando
como referencia los conocimientos expuesto en estas pginas. Mi
deseo es que el lector sea capaz de reflexionar y responder a
cuantas ms preguntas mejor, para que tome las decisiones
apropiadas.
Tenga en cuenta que su decisin ser de suma importancia puesto
que, al fin y al cabo, el consumidor puede dirigir la oferta de los
constructores, de tal manera que si los compradores exigen buenas
decisiones bioclimticas en las viviendas, los arquitectos y
constructores se vern obligados a investigar, disear, y finalmente
ofertar, segn estos principios.
Conozca el climaLo primero que hay que conocer es el clima de la
regin donde est o va a estar ubicada la vivienda. En una primera
aproximacin, para tomar un conjunto de decisiones bsicas, bastar
con una idea aproximada, que se puede tener perfectamente al haber
vivido en esa zona durante un tiempo. Para decisiones ms
comprometidas, habr que conocer datos cuantitativos, que son
proporcionados por el Instituto Nacional de Meteorologa, para cada
provincia de Espaa y para cada mes del ao.
Conviene hacerse las siguientes preguntas: Temperatura. Cunto
fro hace en invierno?, hiela a menudo por la noche?, cunto calor
hace en verano?. Le ayudar a decidir si es un clima donde el
principal problema sea la calefaccin o la refrigeracin, y cunto
necesitar preocuparse de cada una de ellas. Si el problema es el
fro, por ejemplo, tendr que dar ms importancia a las tcnicas de
climatizacin para invierno.
Humedad. Llueve mucho?. Los climas hmedos necesitarn ms
ventilacin y una casa mejor preparada para evitar las
humedades.
Insolacin. Suele estar nublado o despejado? (hgase esta pregunta
para cada uno de los meses). En climas menos soleados, la
posibilidad de utilizar el sol para climatizar en invierno ser
menor, por lo que los sistemas tendrn que ser mejores.
Viento. Cul es el viento predominante en invierno?, y en
verano?. Esto le ayudar a decidir que fachada es la ms vulnerable a
las infiltraciones en invierno, y cul es la mejor orientacin para
aprovechar las brisas de verano.
Condiciones microclimticas. Hay montaas en los alrededores?, con
qu orientacin?, hay agua cerca (mar, embalse, etc.)?, hay bosques
cercanos? Las montaas actan como barreras del viento y pueden
obstaculizar tambin al sol, especialmente en los amaneceres y
atardeceres. El agua influye en la humedad y en que se alcanzan
temperaturas menos extremas.
Comprar o alquilar un pisoEl piso ya est construido o lo va a
estar prximamente. Cuando lo vea, piense si le interesa
bioclimticamente hablando hacindose las siguientes preguntas:
Orientacin y forma. Qu orientacin tiene cada una de las ventanas
de la casa y a qu habitacin corresponde? Recuerde que orientacin
sur supondr buena climatizacin en invierno (incluso no necesitar
calefaccin en esa habitacin), mientras que ser una habitacin ms
calurosa en verano. Recuerde tambin que para el invierno no
interesan, por regla general, las orientaciones norte, este y
oeste, aunque si tiene habitaciones orientadas al norte, estas sern
frescas en verano. Cuntas plantas tiene?, hay posibilidad de
incomunicarlas?. Recuerde que dos o ms plantas comunicadas, de tal
forma que el aire circule libremente entre ellas, provocar una
estratificacin de tal manera que el aire ms caliente se site en la
planta alta y el ms fro en la baja.
Masa trmica. De qu estn construidos los muros exteriores?, es
material hueco o macizo?, qu grosor tiene?, est antes o despus del
material aislante?, y las paredes interiores (material, grosor)?, y
los suelos y techos?
Espacios tapn. Cules son los adosamientos del piso?, es decir,
qu hay debajo, encima, y a los lados? Las viviendas adosadas al
piso actuarn como espacios tapn. Si estas viviendas estn habitadas,
ser mejor, puesto que estarn climatizadas, y las prdidas sern
menores. Cuanta ms fachada exterior tenga el piso, ms vulnerable
ser a la temperatura y la radiacin exterior (excepto si tiene un
buen aislamiento). Cuide especialmente los bajos y los ticos,
especialmente estos ltimos: hay algn espacio tapn entre la vivienda
y el tejado?, cmo es?, qu aislamiento adicional posee?.
Aislamiento. Cmo es el aislamiento de los muros exteriores?,
cumple la nueva normativa europea (pregunte al constructor)?, cmo
es el aislamiento de las ventanas?, tiene cristal simple o doble?,
hay aislamientos mviles eficaces para echar por la noche
(persianas, contraventanas, etc.). De paso, puede preocuparse por
el aislamiento acstico, que tambin tiene su normativa, y le evitar
ruidos innecesarios provenientes del exterior o de los vecinos.
Captacin solar en invierno. Qu superficie de acristalamiento
tenemos en orientacin sur respecto a la superficie total de la
casa?, dnde va a incidir la radiacin solar?, son materiales capaces
de absorberla para liberarla ms tarde? (recuerde no poner obstculos
entre radiacin y material, como alfombras, etc.!), el
acristalamiento est en las habitaciones apropiadas, las que ms
interesa climatizar por ser de alta ocupacin?
Infiltraciones en invierno. Hay alguna fachada con ventanas que
d a la direccin de donde viene el viento predominante del invierno
(normalmente del norte)?, suele soplar este viento con fuerza?,
tienen buena estanqueidad las ventanas cuando estn cerradas
(burletes, etc.)?, est situado el edificio en un lugar tal que algo
acte de barrera frente al viento (edificios cercanos, etc.)?, es un
piso alto o bajo?
Ventilacin en verano. Tiene el piso ventanas en la orientacin
del viento predominante de verano y en la fachada contraria?, hay
comunicacin interior entre estas ventanas?, es un piso alto o
bajo?, tenemos patio?, hay posibilidad de refrescarlo en verano
poniendo vegetacin, algo de agua, lonas, etc.?, tiene el piso
alguna salida por el techo de tal manera que se puedan crear
corrientes de conveccin?, tiene el piso salida a un patio
fresco?
Proteccin frente a la radiacin solar en verano. Cunta superficie
de fachada tenemos hacia el sur?, cunta superficie de fachada
tenemos hacia el este y oeste?. Recuerde que este y oeste son las
peores orientaciones. Tiene la fachada un color apropiado para
reflejar la radiacin de verano?, hay ventanas abiertas en estas
fachadas?, tienen dispositivos de sombreamiento adecuados (algn
voladizo en el caso de la fachada sur, persianas, contraventanas,
etc.)?
Beneficios trmicos del suelo. Es un piso bajo?, qu hay
justamente debajo?, se puede aprovechar de alguna manera el
beneficio trmico del suelo?
Comprar o alquilar una casaEn este caso, las preguntas que
tenemos que plantearnos son bsicamente las mismas que en el caso de
un piso pero, por las peculiares caractersticas de una casa,
tenemos que incidir especialmente en algunos aspectos:
Encima de la casa siempre est el tejado y debajo siempre el
suelo, es decir, no hay viviendas. Ser importante determinar cmo es
el espacio tapn existente sobre el ltimo piso (desvn), si est
ventilado, qu tipo de utilizacin se le da, dnde est colocado el
aislamiento (si sobre el ltimo piso o sobre el desvn), etc. Debajo,
ser importante determinar qu "relacin" tiene la vivienda con el
suelo, para ver si es posible obtener algn beneficio trmico del
mismo: si est sobre el suelo, o tiene una cmara de aire sanitaria,
o existe stano, etc.
A menos que sea una casa adosada, no habr viviendas adyacentes,
con lo cual habr que determinar cules son los espacios tapn
existentes en cada una de las orientaciones (si los hay), y el
posible efecto de los mismos.
La orientacin y forma toman mayor importancia, especialmente si
tiene la deseada distribucin este - oeste en longitud y norte - sur
en anchura, as como su forma frente a los vientos predominantes de
invierno y de verano.
El entorno tambin adquiere mayor importancia. La vegetacin
circundante, rboles, reflectividad del suelo, agua, etc.
ConstruirEn el diseo de una casa de nueva construccin podemos
considerar aspectos bioclimticos, con mucha flexibilidad, sin
necesidad de incrementar el coste de la vivienda ni sacrificar
preferencias de diseo, aunque algunas veces puede surgir algn
conflicto entre lo que se prefiere y lo que es conveniente para el
correcto comportamiento trmico. El dueo y habitante de la casa, por
supuesto, tiene la ltima palabra. Lo importante es ser consciente
de las consecuencias bioclimticas que tendrn las distintas opciones
de diseo. Lo normal es que el arquitecto no tenga conocimientos
bioclimticos, por lo que el dueo puede participar activamente en
las decisiones de diseo para conseguir cierto comportamiento
bioclimtico.
Le proponemos que siga los siguientes pasos en el planteamiento
del diseo:
1. Clima. Cmo es el clima del lugar? Repase la lista que damos
en Conozca el clima y decida cules son los problemas que deben ser
resueltos y en qu orden de importancia: fro en invierno, calor en
verano, vientos, humedad, etc.
2. Entorno. Cmo es el terreno y el entorno donde voy a
construir? Tenga en cuenta que la eleccin de la ubicacin de la
vivienda puede ser decisivo en su comportamiento bioclimtico,
incluso tanto como las tcnicas que utilice posteriormente. Tiene
pendiente el terreno?, con qu orientacin?, hay agua y vegetacin
cercana?, pienso modificar este entorno?, hay edificios cercanos?,
hay alguna otra construccin o elemento natural que pueda actuar
como barrera frente al viento o como obstculo frente al sol?
3. Forma y orientacin. Puedo y quiero disear una casa alargada
en la orientacin este - oeste, con superficies de captacin solar en
la fachada sur?, si no es as, qu desviacin tendr respecto al sur?,
ser una casa compacta o tendr alas, entrantes y salientes? A mayor
compacidad, menores prdidas trmicas. Tendr un patio interior?, como
disear el tejado?, har este diseo que la vivienda no ofrezca
resistencia frente al viento predominante de invierno, y s, en
cambio, frente al de verano?, y si hay conflicto, qu solucin de
compromiso voy a tomar?, cuntos pisos va a tener la casa?
4. Distribucin interna. Si hay varias plantas, van a estar
convenientemente separadas para evitar la estratificacin trmica del
aire?, cules van a ser los espacios ms utilizados?, estn en la zona
ms confortable de la casa?, es adecuada la compartimentacin para
permitir la ventilacin natural en verano?
5. Aislamiento y masa trmica. Cunto voy a aislar la casa?
(plantee al arquitecto que desea una casa bien aislada y que se
cuiden los puentes trmicos), cunta masa trmica va a tener la casa?,
de qu material?, puedo ponerla tras el aislamiento?, de qu manera
la voy a colocar, para que parte est estratgicamente colocada para
captar la energa solar?
6. Relacin con el suelo. Puedo construir la casa directamente
sobre el suelo? (pregunte al arquitecto), se plantea algn problema
(humedad, por ejemplo)?, se puede resolver de manera
satisfactoria?, me interesa construir un sistema de climatizacin
por tubos enterrados? (considere si el rigor del verano y el coste
justificara tal decisin), voy a construir un stano?, va a ser
habitable?, va a haber alguna parte de la casa semienterrada? (por
ejemplo, en caso de construir en pendiente), qu refuerzos
estructurales y proteccin frente a la humedad necesito en este
caso?, encarece esto mucho?
7. Espacios tapn. Voy a colocar espacios anexos a la casa
(garaje, taller, desvn)?, cul va a ser su grado de ocupacin?, dnde
conviene colocarlos para que acten como espacios tapn frente a
condiciones climticas desfavorables?, el calor del verano justifica
la construccin de un desvn ventilado?.
8. Captacin solar pasiva. Qu superficie de fachada sur dispongo
para la captacin solar?, qu parte de la misma voy a acristalar y
destinar a este fin (dependiendo del rigor invernal)? (considere la
relacin superficie de captacin / superficie de la vivienda), qu
tipo de captacin voy a instalar (directa, semidirecta, indirecta)?,
existen posibles obstculos que intercepten la radiacin solar
(rboles, edificios cercanos)?, dnde se va a acumular la energa
captada?, qu tipo de acristalamiento voy a utilizar (simple,
doble)?, qu problemas plantea el acristalamiento respecto a la
seguridad frente al vandalismo?, cmo lo puedo resolver?, qu
estancias se van a beneficiar de este acristalamiento?, se plantean
problemas de iluminacin excesiva en las estancias?, cmo lo puedo
resolver?, qu elementos voy a utilizar para aislamiento nocturno
(persianas, cortinas, paneles mviles, etc.)?, qu sistemas de
calefaccin de apoyo voy a instalar?.
9. Infiltraciones en invierno. Qu direccin tiene el viento
predominante en invierno?, con qu fuerza media sopla?, si sopla
fuerte, hay barreras naturales frente al viento?, puedo
establecerlas yo (vallas, rboles)?, he diseado la casa para que sea
"aerodinmica" frente a este viento?, qu tcnicas voy a utilizar para
conseguir cierta estanqueidad de la vivienda, y as reducir las
infiltraciones?, en qu lugar se encuentran la cocina y el bao, y
cmo he resuelto su ventilacin?.
10. Proteccin frente a la radiacin solar en verano. En qu
condiciones se encuentra la fachada sur en verano?, qu dispositivos
de sombreamiento voy a instalar (alero, vegetacin, persianas,
toldos, etc.)?, cmo es la vegetacin delante de esta fachada?, hay
agua?, en qu condiciones se encuentran las fachadas este y oeste?,
existe algn espacio tapn en alguna de ellas?, tendr el muro un
color claro?, hay acristalamiento en estas fachadas?, cmo lo voy a
proteger?, voy a utilizar "fachadas ventiladas"?, voy a utilizar
alguna tcnica evaporativa de refrigeracin?
11. Ventilacin en verano. Est la casa correctamente orientada
para aprovechar las brisas de verano?, tiene las aberturas
adecuadas en las fachadas, y una adecuada comunicacin interna?, voy
a utilizar algn sistemas de ventilacin convectiva?, voy a utilizar
el sistema de fachada ventilada en algn lugar?, tengo entradas de
aire fresco proveniente del suelo?, cmo lo pienso "bombear"?, voy a
ventilar el tico por conveccin?, tengo patios para utilizar su
beneficio trmico?
12. Otros dispositivos. Puede que inicialmente, o en un futuro,
desee instalar otros sistemas que le ayuden energticamente, como
por ejemplo colectores solares para agua caliente sanitaria,
paneles fotovoltaicos para energa elctrica solar, captacin del agua
de lluvia, etc. En este caso, es importante un buen diseo del
tejado para permitir la instalacin de estos sistemas con un mnimo
coste, y disponer los espacios adecuados en el interior o el
exterior de la vivienda para alojar los sistemas necesarios.
ReformarConsidere si le interesa realizar reformas o aprovechar
una reforma en su casa para mejorar su comportamiento bioclimtico.
Ud., que vive en ella, sabe de qu pie cojea la vivienda (si nunca
ha vivido en ella, no estara de ms informarse, o comprobar por uno
mismo cul es su defecto bioclimtico). Puede ser que el margen de
maniobra sea limitado, pero an as merece la pena plantearse las
siguientes cuestiones:
Si se quiere mejorar el comportamiento en invierno:
Aislamiento. Si el problema es una falta de aislamiento, existe
cmara de aire para inyectar material aislante en la misma?, puedo
colocar aislante en la pared exterior, y en la pared interior?
Considere que lo ms fcil, y posiblemente lo ms barato, sea colocar
aislante en la pared interior, pero no es lo mejor, por cuanto la
masa trmica de la vivienda quedara por fuera del mismo. Observe
tambin si el aislamiento de ventanas es adecuado, tiene doble
acristalamiento?, tiene persianas, contraventanas, cortinas o algn
otro elemento que ayude en el aislamiento?
Infiltraciones. Si el problema son las infiltraciones, se notar
porque los das ventosos hace mucho ms fro que los no ventosos.
Puede aumentar la estanqueidad de puertas y ventanas colocando
burletes, por ejemplo. Si estn muy mal, puede cambiarlas por otras
nuevas. Ponga atencin en la cocina y el bao, que son las zonas ms
ventiladas de la casa.
tico. Si el problema estriba en que hay demasiadas prdidas de
calor por el techo, lo ms probable es que tambin tenga problemas
con el calor en verano. Puede colocar un aislante bajo el techo, y
tratar de eliminar los puentes trmicos, lo cual puede resultar caro
y medianamente efectivo, o puede adoptar alguna de las soluciones
que apuntamos en el caso del calor del verano.
Captacin solar. Puede intentar aumentar el acristalamiento de la
fachada sur (o sudeste, o sudoeste) ampliando ventanas. Si la
energa no se puede almacenar bien en los materiales de la casa,
esto resultar en demasiado calor durante el da y fro por la noche.
Puede intentar almacenar mejor la energa eliminando obstculos
internos (muebles, alfombras). De cualquier manera, tenga en cuenta
que si el suelo es de madera, la energa no se acumular en el.
Si se quiere mejorar el comportamiento en verano
Ventilacin natural. Si el problema es una falta de ventilacin
nocturna, puede intentar redistribuir el interior para aumentar la
comunicacin interna o, si el coste y el ayuntamiento lo permiten,
practicar una nueva abertura en una fachada. Si las ventanas no
estn orientadas de forma adecuada a los vientos predominantes del
verano, se pueden colocar paneles perpendiculares a la fachada que
intercepten el viento que corre paralelo a la misma.
Ventilacin convectiva. Puede aprovechar esta tcnica si dispone
de un patio, acondicionndolo de manera adecuada, o si puede
realizar aberturas en el techo de la casa. Si es una casa,
considere el coste de instalar algn sistema convectivo por radiacin
solar o un sistemas evaporativo de refrigeracin.
ticos. Si el problema es el calor que proviene del tejado, las
soluciones pueden ser diferentes en caso de que este sea plano o
inclinado. Si el tejado es plano, puede intentar dos cosas:
construir encima un espacio a modo de tico (espacio tapn), si puede
ser ventilado, mejor, y si se puede aadir aislante, mejor an, o
sombrearlo, colocando una estructura preferiblemente rgida, a modo
de tejadillo, que proyecte su sombra sobre el tejado. Si es un
tejado inclinado, se pueden practicar aberturas en la parte alta de
la buhardilla (siempre que haya entrada de aire por las ventanas o
por aberturas practicadas en la parte baja) para provocar una
ventilacin convectiva. Si podemos permitirnos que no sea un espacio
habitable, esto sera lo mejor, y entonces podemos aislarlo
convenientemente de los pisos inferiores mediante material aislante
sobre el suelo. Las aberturas deben poder cerrarse en verano lo ms
hermticamente posible.
Radiacin. Evale si la vivienda sufre de una excesiva incidencia
de la radiacin en verano por las paredes. Las ventanas orientadas
al oeste constituirn un problema, y conviene utilizar persianas y
toldos. En las ventanas orientadas al sur se pueden colocar tambin
aleros. En cuanto a los muros de estas fachadas, conviene que estn
pintados de un color claro (mejor blanco) que reflejen la radiacin
solar. Si el problema es severo, considere el coste de instalar
fachadas ventiladas.
Entorno. Si se trata de una casa y se puede modificar el
entorno, la colocacin de vegetacin y agua siempre ayudar a crear un
ambiente ms fresco.
Qu es la arquitectura bioclimtica?Es aquella arquitectura que
disea para aprovechar el clima y las condiciones del entorno con el
fin de conseguir una situacin de confort trmico en su interior.
Juega exclusivamente con el diseo y los elementos arquitectnicos,
sin necesidad de utilizar sistemas mecnicos complejos, aunque ello
no implica que no se pueda compatibilizar.
Es esto nuevo?No. Se puede decir que gran parte de la
arquitectura tradicional funciona segn los principios bioclimticos,
en el tiempo en que las posibilidades de climatizacin artificial
eran escasas y caras. Los ventanales orientados al sur en el norte
de Espaa, el uso de ciertos materiales con determinadas propiedades
trmicas, como la madera o el adobe, el abrigo del suelo, el
encalado de las casas andaluzas, la ubicacin de los pueblos... no
es por casualidad, sino que cumplen una funcin especfica.
Pero, realmente funciona?Las tcnicas tradicionales funcionan: no
ha sentido nunca el frescor de una casa de pueblo a medioda en un
da de agosto?, ha sentido lo agradable que es un patio andaluz en
los das calurosos?, ha comprobado como el sol que entra por una
cristalera orientada al sur evita el uso de la calefaccin en
invierno? Si esto funciona, no cree que ser posible, estudiando
cuidadosamente el diseo de la casa, poder ahorrar un importante
porcentaje en los gastos de climatizacin?
Cunto cuesta?Una casa bioclimtica no tiene por qu ser ms cara o
ms barata, ms fea o ms bonita, que una convencional. La casa
bioclimtica no necesita de la compra y/o instalacin de extraos y
costosos sistemas, sino que juega con los elementos arquitectnicos
de siempre para incrementar el rendimiento energtico y conseguir
confort de forma natural. Para ello, el diseo bioclimtico supone un
conjunto de restricciones, pero siguen existiendo grados de
libertad para el diseo segn el gusto de cada cual.
Que ventajas tiene?Hay varias razones para recuperar la
arquitectura bioclimtica, recuperando viejas tcnicas y adoptando
nuevas:
Actualmente, la energa es escasa y su produccin lleva aparejada
muchos problemas. Por ejemplo, la electricidad, esa energa
aparentemente limpia que llega a casa, es "sucia" en su origen: en
un gran porcentaje se produce quemando combustibles (petrleo,
carbn, gas natural), con la consiguiente liberacin de gases, como
el dixido de carbono, que provocan el temido y muy hablado efecto
invernadero que est recalentando el planeta, o los xidos de
nitrgeno, que producen la lluvia cida, que est acabando con los
bosques; y otro importante porcentaje se produce en las centrales
nucleares, con el conocido problema de los residuos radiactivos.
Una construccin bioclimtica reduce la energa consumida y, por
tanto, colabora de forma importante en la reduccin de los problemas
ecolgicos que se derivan de ello (el 30% del consumo de energa
primaria en los pases industrializados proviene del sector de la
edificacin).
Para ahorrar dinero en la factura de la electricidad o del
gas.
Para conseguir una mayor armona con la Naturaleza. Podemos pasar
de la casa - "bnker" que no tiene en cuenta su entorno climtico y
utiliza potentes aparatos de climatizacin para resolver el
problema, a la casa que se integra y utiliza el entorno y el clima
para resolver sus necesidades.
Entonces, por qu la arquitectura bioclimtica no est ms
extendida?
El concepto de bienestar ha ido evolucionando de una manera
curiosa. Al igual que la ropa de abrigo representa mucho ms que la
simple necesidad de abrigarse (y, de tal manera, se evoluciona
hacia el concepto de moda), la vivienda representa ms que la
necesidad de tener un lugar confortable donde desarrollar parte de
nuestra vida, y puede representar, por ejemplo, un smbolo de
estatus. Como tal smbolo, debe adaptarse a ciertos cnones
establecidos que representan este estatus. El ahorro energtico y el
aprovechamiento del sol como recurso pueden no responder
adecuadamente al modelo de estatus, y s en cambio el disponer de un
costoso sistema de climatizacin que pueda mantener todas las
habitaciones de la casa (aunque no se utilicen) por encima de la
temperatura adecuada en invierno y por debajo en verano.
A pesar de las espordicas campaas de concienciacin, la
publicidad se esfuerza todos los das en asociar el ahorro con
incomodidad y bajo nivel de vida, y el consumo y derroche con el
buen vivir y el prestigio. Y lo consiguen: muchos tienen la idea de
que ahorro es sinnimo de privacin. La realidad es, sin embargo, que
en la sociedad de consumo, ste debe ser incentivado para que el
engranaje siga funcionando. No es posible que las compaas de
suministro energtico estn interesadas en nuevas tecnologas de
ahorro energtico, ni los fabricantes de sistemas de climatizacin en
sistemas alternativos que desbanquen su tecnologa. Los arquitectos
y constructores tampoco se preocupan si, hasta ahora, el negocio va
bien, y el consumidor, que no tiene informacin al respecto, no
puede demandar productos alternativos que no conoce.
Son los gobiernos, conscientes del problema del derroche
energtico, los primeros que impulsan la investigacin y generan
nueva normativa en este sentido. Por ejemplo, algo tan sencillo
como aislar bien para guardar el calor, se ha convertido en objeto
de normativa que cada vez toma ms importancia. Y en todos los
pases, hay organismos (en Espaa el CIEMAT) que investigan y
difunden conocimientos bioclimticos entre arquitectos y
constructores. Cientos de libros se han escrito, y cientos de
proyectos se han construido en diferentes partes del mundo,
relacionados de alguna manera con la arquitectura bioclimtica, con
resultados satisfactorios.
Otros temas relacionadosLa arquitectura bioclimtica trata
exclusivamente de jugar con el diseo de la casa (orientaciones,
materiales, aperturas de ventanas, etc.) para conseguir una
eficiencia energtica. La persona interesada en arquitectura
alternativa se encontrar, sin embargo, con otros trminos que pueden
tener relacin con lo que estamos hablando.
Arquitectura solar pasiva. Hace referencia al diseo de la casa
para el uso eficiente de la energa solar. Puesto que no utiliza
sistemas mecnicos, est ntimamente relacionada con la arquitectura
bioclimtica, si bien esta ltima no slo juega con la energa solar,
sino con otros elementos climticos. Por ello, el trmino bioclimtico
es ms general, si bien ambos van en la misma direccin.
Arquitectura solar activa. Hace referencia al aprovechamiento de
la energa solar mediante sistemas mecnicos y/o elctricos:
colectores solares (para calentar agua o para calefaccin) y paneles
fotovoltaicos (para obtencin de energa elctrica). Pueden
complementar una casa bioclimtica.
Uso de energas renovables. Se refiere a aquellas energas limpias
y que no se agotan (se renuevan). Para una casa, adems de la energa
solar, de la que ya hemos hablado, podemos considerar otros, como
los pequeos generadores elicos o hidrulicos, o la generacin de
metano a partir de residuos orgnicos.
Arquitectura sostenible. Esta arquitectura reflexiona sobre el
impacto ambiental de todos los procesos implicados en una vivienda,
desde los materiales de fabricacin (obtencin que no produzca
desechos txicos y no consuma mucha energa), las tcnicas de
construccin (que supongan un mnimo deterioro ambiental), la
ubicacin de la vivienda y su impacto en el entorno, el consumo
energtico de la misma y su impacto, y el reciclado de los
materiales cuando la casa ha cumplido su funcin y se derriba. Es,
por tanto, un trmino muy genrico dentro del cual se puede encuadrar
la arquitectura bioclimtica como medio para reducir el impacto del
consumo energtico de la vivienda.
Casa autosuficiente. Hace referencia a las tcnicas para lograr
una cierta independencia de la vivienda respecto a las redes de
suministro centralizadas (electricidad, gas, agua, e incluso
alimentos), aprovechando los recursos del entorno inmediato (agua
de pozos, de arroyos o de lluvia, energa del sol o del viento,
paneles fotovoltaicos, huertos, etc.). La arquitectura bioclimtica
colabora con la autosuficiencia en lo que se refiere al suministro
de energa.
Trayectoria solarSiendo el sol la principal fuente energtica que
afecta al diseo bioclimtico, es importante tener una idea de su
trayectoria en las distintas estaciones del ao.
Como se sabe, la existencia de las estaciones est motivada
porque el eje de rotacin de la tierra no es siempre perpendicular
al plano de su trayectoria de traslacin con respecto al sol, sino
que forma un ngulo variable dependiendo del momento del ao en que
nos encontremos.
Sin entrar en detalles tcnicos, y particularizando para el
hemisferio norte, por encima del trpico de Cncer (es decir, una
situacin geogrfica en la que est Espaa):
Hay slo dos das del ao en los que el eje de rotacin es
perpendicular al plano de traslacin: el equinoccio de primavera (22
de marzo) y el equinoccio de otoo (21 de septiembre). En estos das,
el da dura exactamente lo mismo que la noche, y el sol sale
exactamente por el este y se pone por el oeste.
Despus del equinoccio de primavera, los das son cada vez ms
largos, y el sol alcanza cada vez mayor altura a medioda. La salida
y la puesta de sol se desplazan hacia el norte (es decir, tiende a
salir cada vez ms por el nordeste y a ponerse por el noroeste).
Esta tendencia sigue hasta el solsticio de verano (21 de junio), el
da ms largo del ao, para seguir despus la tendencia contraria hasta
llegar al equinoccio de otoo.
Despus del equinoccio de otoo, los das son cada vez ms cortos, y
el sol cada vez est ms bajo a medioda. La salida y la puesta de sol
se desplazan hacia el sur (es decir, tiende a salir cada vez ms por
el sudeste y a ponerse por el sudoeste. Esta tendencia sigue hasta
el solsticio de invierno (21 de diciembre), el da ms corto del ao,
para seguir despus la tendencia contraria hasta llegar al
equinoccio de primavera.
Para hacerse una idea, en una ciudad tal como Cceres, en los
equinoccios, la elevacin alcanzada por el sol a medioda son unos 50
sobre la horizontal. Avanzando hacia el solsticio de verano, el sol
cada vez se eleva ms, hasta los 74 (nunca llega a estar vertical),
y avanzando hacia el solsticio de invierno, el sol cada vez est ms
bajo, hasta los 27. En cuanto a la salida y puesta, en el solsticio
de invierno, se llegan a desplazar 31 hacia el sur, y en el
solsticio de verano 21 hacia el norte.
Tambin hay que tener en cuenta que el horario solar no es el
horario oficial. Por ejemplo, en Cceres, para calcular la hora
solar hay que restar a la oficial 2h 25 en verano y 1h 25 en
invierno.
Estas trayectorias solares que acabamos de describir tienen una
consecuencia clara sobre la radiacin recibida por fachadas
verticales: en invierno, la fachada sur recibe la mayora de
radiacin, gracias a que el sol est bajo, mientras que las otras
orientaciones apenas reciben radiacin. En verano, en cambio, cuando
el sol est ms vertical a medioda, la fachada sur recibe menos
radiacin directa, mientras que las maanas y las tardes castigan
especialmente a las fachadas este y oeste, respectivamente.
Radiacin directa, difusa y reflejadaLa energa solar incidente en
una superficie terrestre se manifiesta de tres maneras
diferentes:
La radiacin directa es, como su propio nombre indica, la que
proviene directamente del sol.
La radiacin difusa es aquella recibida de la atmsfera como
consecuencia de la dispersin de parte de la radiacin del sol en la
misma. Esta energa puede suponer aproximadamente un 15% de la
radiacin global en los das soleados, pero en los das nublados, en
los cuales la radiacin directa es muy baja, la radiacin difusa
supone un porcentaje mucho mayor. Por otra parte, las superficies
horizontales son las que ms radiacin difusa reciben, ya que "ven"
toda la semiesfera celeste, mientras que las superficies verticales
reciben menos porque solo "ven" la mitad de la semiesfera
celeste.
La radiacin reflejada es, como su propio nombre indica, aquella
reflejada por la superficie terrestre. La cantidad de radiacin
depende del coeficiente de reflexin de la superficie, tambin
llamado albedo. Por otra parte, las superficies horizontales no
reciben ninguna radiacin reflejada, porque no "ven" superficie
terrestre, mientras que las superficies verticales son las que ms
reciben.
Para hacerse una idea, en Cceres, en un da medio de marzo, la
energa directa supone 2,09 Kwh/m2, mientras que la energa difusa es
1,91 Kwh/m2, es decir, la difusa es un 48% del total, mientras que
en un da medio de agosto, la directa supone 6,00 Kwh/m2, mientras
que la difusa es 2,08 Kwh/m2, en este caso, un porcentaje del 25%.
Esto se debe a que en agosto est menos nublado que en marzo.
Formas de transmisin del calorEs importante tener presentes los
mecanismos de transmisin del calor para comprender el
comportamiento trmico de una casa. Microscpicamente, el calor es un
estado de agitacin molecular que se transmite de unos cuerpos a
otros de tres formas diferentes:
Conduccin. El calor se transmite a travs de la masa del propio
cuerpo. La facilidad con que el calor "viaja" a travs de un
material lo define como conductor o como aislante trmico. Ejemplos
de buenos conductores son los metales, y de buenos aislantes, los
plsticos, maderas, aire. Este es el fenmeno por el cual las
viviendas pierden calor en invierno a travs de las paredes, lo que
se puede reducir colocando un material que sea aislante. El
coeficiente de conduccin trmica de un material es una medida de su
capacidad para conducir el calor.
Conveccin. Si consideramos un material fluido (en estado lquido
o gaseoso), el calor, adems de transmitirse a travs del material
(conduccin), puede ser "transportado" por el propio movimiento del
fluido. Si el movimiento del fluido se produce de forma natural,
por la diferencia de temperaturas (aire caliente sube, aire fro
baja), la conveccin es natural, y si el movimiento lo produce algn
otro fenmeno (ventilador, viento), la conveccin es forzada.
Radiacin. Todo material emite radiacin electromagntica, cuya
intensidad depende de la temperatura a la que se encuentre. La
radiacin infrarroja provoca una sensacin de calor inmediata
(pinsese en una estufa de butano, por ejemplo). El sol nos aporta
energa exclusivamente por radiacin.
Capacidad calorfica e inercia trmicaSi a un cuerpo le aportamos
calor, este eleva su temperatura. Si lo hace lentamente decimos que
tiene mucha capacidad calorfica, puesto que es capaz de almacenar
mucho calor por cada grado centgrado de temperatura. Las
diferencias de capacidad calorfica entre el agua y el aceite, por
ejemplo, (mayor la primera que el segundo) es lo que hace que, al
fuego, el agua tarde ms en calentarse que el aceite, pero tambin
que el agua "guarde" ms el calor.
Se llama calor especfico de un material (en Kcal/KgC) a la
cantidad de calor que hay que suministrarle a 1 Kg para que eleve
su temperatura 1C.
La capacidad calorfica y el almacenamiento de calor traen
aparejados ciertos fenmenos. Por ejemplo: en casa, en invierno,
cuando encendemos la estufa al llegar por la tarde, la habitacin
tarda en alcanzar una temperatura agradable, y cuando la apagamos,
por la noche, la temperatura de la habitacin todava es buena y no
se enfra inmediatamente. Esto ocurre tambin en las estaciones: en
el hemisferio norte, el 21 de abril (equinoccio de primavera) el
sol est en la misma posicin que el 21 de septiembre (equinoccio de
otoo), y sin embargo, las temperaturas son mayores en esta ltima
fecha, por la sencilla razn de que la tierra todava "guarda" el
calor del verano, que ir perdiendo poco a poco. Esta "resistencia"
de la temperatura a reaccionar inmediatamente a los aportes de
calor es lo que llamamos inercia trmica.
Este es un concepto importante en las viviendas bioclimticas: si
tienen poca inercia trmica, reaccionarn rpidamente a la radiacin
solar, calentndose pronto durante el da (hablamos del invierno),
pero tambin por la noche se enfran ms rpido: el retardo entre los
aportes de calor y la temperatura alcanzada es pequeo. En cambio,
en viviendas con gran inercia trmica, la radiacin solar no provocar
una subida rpida de la temperatura de la casa, porque el calor se
est almacenando, y posteriormente se libera lentamente por la
noche, por lo que no se producir una disminucin brusca de
temperatura; adems, las variaciones de temperatura se amortiguan,
no alcanzando valores tan extremos.
Entonces, la inercia trmica en una vivienda lleva aparejado dos
fenmenos: el de retardo (de la temperatura interior respecto a la
temperatura exterior), y el de amortiguacin (la variacin interior
de temperatura no es tan grande como la variacin exterior).
Confort trmicoMuchos tenemos la idea intuitiva de que nuestro
confort trmico depende fundamentalmente de la temperatura del aire
que nos rodea, y nada ms lejos de la realidad.
Podemos decir que nuestro cuerpo se encuentra en una situacin de
confort trmico cuando el ritmo al que generamos calor es el mismo
que el ritmo al que lo perdemos para nuestra temperatura corporal
normal. Esto implica que, en balance global, tenemos que perder
calor permanentemente para encontrarnos bien, pero al "ritmo"
adecuado. Influyen varios factores:
Factores que influyen en el ritmo de generacin de calorActividad
fsica y mental. Nuestro cuerpo debe generar calor para mantener
nuestra temperatura corporal, pero tambin es un "subproducto" de
nuestra actividad fsica y mental. Para una situacin de reposo, el
cuerpo consume unas 70 Kcal / hora, frente a una situacin de
trabajo, donde se pueden consumir hasta 700 Kcal / h para un
ejercicio fsico intenso.
Metabolismo. Cada persona tiene su propio metabolismo y necesita
sus propios ritmos para evacuar calor.
Factores que influyen en el ritmo de prdida de calorAislamiento
natural del individuo. El tejido adiposo (grasa) y el vello, son
"materiales" naturales que aislan y reducen las prdidas de calor.
La cantidad de cada uno de ellos depende del individuo.
Ropa de abrigo. La ropa de abrigo mantiene una capa de aire
entre la superficie de nuestro cuerpo y el tejido que nos aisla
trmicamente. Aunque la ropa de abrigo provoca una sensacin de
calentamiento del organismo, en realidad lo nico que hacen es
reducir las prdidas de calor pues, evidentemente, no consumen
energa ninguna y, por tanto, no producen calor. Como no consumen,
es el mecanismo ms barato energticamente hablando para regular la
temperatura del cuerpo. En nuestras pretensiones de climatizacin de
la vivienda, debemos considerar esta solucin de una manera
razonable, es decir, por ejemplo, en invierno, tan exagerado sera
climatizar para estar siempre en camiseta (los costes energticos se
disparan), como para estar siempre con abrigo (demasiado incmodo).
Es absurdo, ms que ser un smbolo de estatus, el pretender tener una
casa climatizada donde podamos estar en invierno en manga corta y
en verano con jersey.
Temperatura del aire. Es el dato que siempre se maneja pero,
como decamos, no es el fundamental a la hora de alcanzar el confort
trmico.
Temperatura de radiacin. Es un factor desconocido, pero tan
importante como el anterior. Est relacionado con el calor que
recibimos por radiacin. Podemos estar confortables con una
temperatura del aire muy baja si la temperatura de radiacin es
alta; por ejemplo, un da moderadamente fro de invierno, en el
campo, puede ser agradable si estamos recibiendo el calor del sol
de medioda; o puede ser agradable una casa en la cual la
temperatura del aire no es muy alta (15C), pero las paredes estn
calientes (22C). Esto es importante, porque suele ocurrir en las
casas bioclimticas, en donde la temperatura del aire suele ser
menor que la temperatura de las paredes, suelos y techos, que
pueden haber sido calentadas por el sol.
Movimiento del aire. El viento aumenta las prdidas de calor del
organismo, por dos causas: por infiltracin, al internarse el aire
en las ropas de abrigo y "llevarse" la capa de aire que nos aisla;
y por aumentar la evaporacin del sudor, que es un mecanismo para
eliminar calor (ver ms adelante "calor de vaporizacin").
Humedad del aire. La humedad incide en la capacidad de
transpiracin que tiene el organismo, mecanismo por el cual se
elimina el calor. A mayor humedad, menor transpiracin. Por eso es
ms llevadero un calor seco que un calor hmedo. Un valor
cuantitativo importante es la humedad relativa, que es el
porcentaje de humedad que tiene el aire respecto al mximo que
admitira. La humedad relativa cambia con la temperatura por la
sencilla razn de que la mxima humedad que admite el aire cambia con
ella.
Efecto invernaderoEs el fenmeno por el cual la radiacin entra en
un espacio y queda atrapada, calentando, por tanto, ese espacio. Se
llama as porque es el efecto que ocurre en un invernadero, que es
un espacio cerrado por un acristalado. El vidrio se comporta de una
manera curiosa ante la radiacin: es transparente a la radiacin
visible (por eso vemos a travs de l), pero opaco ante radiacin de
mayor longitud de onda (radiacin infrarroja). Cuando los rayos del
sol entran en un invernadero, la radiacin es absorbida por los
objetos de su interior, que se calientan, emitiendo radiacin
infrarroja, que no puede escapar pues el vidrio es opaco a la
misma.
El efecto invernadero es el fenmeno utilizado en las casas
bioclimticas para captar y mantener el calor del sol.
Fenmenos convectivos naturalesComo ya dijimos, la conveccin es
un fenmeno por el cual el aire caliente tiende a ascender u el fro
a descender. Es posible utilizar la radiacin solar para calentar
aire de tal manera que, al subir, escape al exterior, teniendo que
ser sustituido por aire ms fro, lo cual provoca una renovacin de
aire que se denomina ventilacin convectiva. El dispositivo que
provoca este fenmeno se denomina chimenea solar.
En un espacio cerrado, el aire caliente tiende a situarse en la
parte de arriba, y el fro en la de abajo. Si este espacio es amplio
en altura, la diferencia de temperaturas entre la parte alta y la
parte baja puede ser apreciable. Este fenmeno se denomina
estratificacin trmica. Dos habitaciones colocadas a diferentes
alturas, pero comunicadas entre s, participan de este fenmeno, y
resultar en que la habitacin alta est siempre ms clida que la
baja.
Calor de vaporizacinCuando un cuerpo pasa de estado lquido a
gaseoso, necesita absorber una cantidad de calor que se denomina
calor de vaporizacin. Entonces el agua, al evaporarse, necesita
calor, que adquiere de su entorno inmediato, enfrindolo. Por eso
los lugares donde hay agua estn ms frescos.
Las plantas estn transpirando continuamente, eliminando agua en
forma de vapor. Por eso los lugares donde hay plantas estn tambin
ms frescos.
El agua de un botijo permanece fresca a pesar de que haga calor,
gracias a que el barro de que est hecho es permeable al vapor de
agua, permitiendo entonces la evaporacin de parte del agua
interior, que refresca la masa de agua restante.
Efecto climtico del suelo
El suelo tiene mucha inercia trmica (ya explicamos lo que es
esto), lo que amortigua y retarda las variaciones de temperatura,
entre el da y la noche, e incluso entre estaciones. La amortiguacin
de temperatura que se produce depende de la profundidad y del tipo
de suelo. Para amortiguar las variaciones da - noche el espesor
debe ser de 20 - 30 cm, para amortiguar las variaciones entre das
de distintas temperaturas, espesor de 80 a 200 cm, y para
amortiguar variaciones invierno - verano, espesores de 6 - 12
m.
Aunque en la prctica no sea factible grandes profundidades en
enterramientos de viviendas, si que han surgido proyectos de
viviendas semienterradas para tratar de aprovechar esta capacidad
de amortiguamiento del suelo.
Prdida de calor en viviendas (invierno)Ya hemos hablado de los
tres mecanismos de transmisin del calor. En una vivienda, los tres
funcionan para producir prdidas de calor. En el interior de la
casa, el calor se transmite entre los paramentos (muros, techos,
suelos) principalmente por radiacin, y entre los paramentos y el
aire interior principalmente por conveccin. El calor "viaja" a
travs de los paramentos por conduccin, hasta alcanzar el exterior
de la casa, donde se disipa por conveccin y radiacin. Para reducir
las prdidas de calor, se acta principalmente sobre el fenmeno de
conduccin a travs de los paramentos, intercalando una capa de
material trmicamente aislante.
Hay que cuidar los llamados puentes trmicos, que son lugares de
refuerzo o juntas de los paramentos que pueden estar construidos
con materiales diferentes al resto, existiendo por tanto una
discontinuidad de la capa aislante. Estos lugares pueden
convertirse en vas rpidas de escape del calor.
Sin embargo existe otra causa de prdida de calor: la ventilacin.
Para que una casa sea salubre necesita un ritmo adecuado de
renovacin de aire. Si esta renovacin se realiza con el aire
exterior, estamos perdiendo aire caliente e introduciendo aire fro.
Hay que llegar a un compromiso entre la ventilacin que necesitamos
y las prdidas de calor que podemos admitir, a no ser que se
"precaliente" el aire exterior de alguna manera.
Pero aunque reduzcamos la ventilacin al mnimo, una baja
estanqueidad de la casa puede forzar la ventilacin aunque no
queramos, especialmente en das ventosos: son las infiltraciones.
Por ello, es importante reducir al mximo este fenmeno, cuidando
especialmente las juntas de cierre de puertas y ventanas.
Aunque se reduzca la ventilacin y las infiltraciones al mnimo,
cuando hay viento, la conveccin forzada, fenmeno del cual ya
hablamos, hace que el calor que se transmite del interior al
exterior de la casa se disipe mucho ms rpidamente en el paramento
exterior. La nica manera de disminuir este fenmeno es evitando que
el viento golpee la casa, bien eligiendo una ubicacin donde la casa
est protegida de los vientos dominantes de invierno, bien
estableciendo barreras naturales mediante la vegetacin.
Microclima y ubicacinEl comportamiento climtico de una casa no
solo depende de su diseo, sino que tambin est influenciado por su
ubicacin: la existencia de accidentes naturales como montes, ros,
pantanos, vegetacin, o artificiales como edificios prximos, etc.,
crean un microclima que afecta al viento, la humedad, y la radiacin
solar que recibe la casa.
Si se ha de construir una casa bioclimtica, el primer estudio
tiene que dedicarse a las condiciones climticas de la regin y,
despus, a las condiciones microclimticas de la ubicacin
concreta.
UbicacinLa ubicacin determina las condiciones climticas con las
que la vivienda tiene que "relacionarse". Podemos hablar de
condiciones macroclimticas y microclimticas.
Las condiciones macroclimticas son consecuencia de la
pertenencia a una latitud y regin determinada. Los datos ms
importantes que las definen son:
Las temperaturas medias, mximas y mnimas
La pluviometra
La radiacin solar incidente
La direccin del viento dominante y su velocidad media
Las condiciones microclimticas son consecuencia de la existencia
de accidentes geogrficos locales que pueden modificar las
anteriores condiciones de forma significativa. Podemos tener en
cuenta:
La pendiente del terreno, por cuanto determina una orientacin
predominante de la vivienda
La existencia cercana de elevaciones, por cuanto pueden influir
como barrera frente al viento o frente a la radiacin solar
La existencia de masas de agua cercanas, que reducen las
variaciones bruscas de temperatura e incrementan la humedad
ambiente
La existencia de masas boscosas cercanas
La existencia de edificios
La eleccin de la ubicacin de la vivienda, si ello es posible, es
una decisin muy importante en el proceso de diseo bioclimtico, si
acaso tan importante como el diseo de la vivienda en s misma. Adems
de seleccionar la ubicacin ms adecuada, debemos tener en cuenta que
siempre es posible actuar sobre el entorno (aadiendo o quitando
vegetacin o agua, por ejemplo), para modificar las condiciones
microclimticas. Es lo que llamamos correccin del entorno.
Forma y orientacin
La forma de la casa influye sobre: La superficie de contacto
entre la vivienda y el exterior, lo cual influye en las prdidas o
ganancias calorficas. Normalmente se desea un buen aislamiento,
para lo cual, adems de utilizar los materiales adecuados, la
superficie de contacto tiene que ser lo ms pequea posible. Para un
determinado volumen interior, una forma compacta (como el cubo),
sin entrantes ni salientes, es la que determina la superficie de
contacto ms pequea. La existencia de patios, alas, etc. incrementan
esta superficie.
La resistencia frente al viento. La altura, por ejemplo, es
determinante: una casa alta siempre ofrece mayor resistencia que
una casa baja. Esto es bueno en verano, puesto que incrementa la
ventilacin, pero malo en invierno, puesto que incrementa las
infiltraciones. La forma del tejado y la existencia de salientes
diversos, por ejemplo, tambin influye en conseguir una casa ms o
menos "aerodinmica". Teniendo en cuenta las direcciones de los
vientos predominantes, tanto en invierno como en verano es posible
llegar a una situacin de compromiso que disminuya las
infiltraciones en invierno e incremente la ventilacin en
verano.
La captacin solar (explicaremos esto un poco ms en la
orientacin)
La orientacin de la casa influye sobre:
La captacin solar. Normalmente interesa captar cuanta ms energa
mejor porque es nuestra fuente de climatizacin en invierno (en
verano utilizaremos sombreamientos y otras tcnicas para evitar la
radiacin). En las latitudes en que nos encontramos, conviene
orientar siempre nuestra superficie de captacin (acristalado) hacia
el sur. La forma ideal es una casa compacta y alargada, es decir,
de planta rectangular, cuyo lado mayor va de este a oeste, y en el
cual se encontrarn la mayor parte de los dispositivos de captacin
(fachada sur), y cuyo lado menor va de norte a sur. Hay que reducir
la existencia de ventanas en las fachadas norte, este y oeste,
puesto que no son muy tiles para la captacin solar en invierno
(aunque pueden serlo para ventilacin e iluminacin) y, sin embargo,
se producen muchas prdidas de calor a su travs.
La influencia de los vientos dominantes sobre la ventilacin y
las infiltraciones.
Captacin solar pasiva
La energa solar es la fuente principal de energa de climatizacin
en una vivienda bioclimtica. Su captacin se realiza aprovechando el
propio diseo de la vivienda, y sin necesidad de utilizar sistemas
mecnicos. La captacin hace uso del llamado efecto invernadero, segn
el cual la radiacin penetra a travs de vidrio, calentando los
materiales dispuestos detrs suyo; el vidrio no deja escapar la
radiacin infrarroja emitida por estos materiales, por lo que queda
confinada entonces en el recinto interior. Los materiales,
calentados por la energa solar, guardan este calor y lo liberan,
posteriormente, atendiendo a un retardo que depende de su inercia
trmica. Para un mayor rendimiento, es aconsejable disponer de
sistemas de aislamiento mviles (persianas, contraventanas, etc.)
que se puedan cerrar por la noche para evitar prdidas de calor por
conduccin y conveccin a travs del vidrio.
Los sistemas de captacin pueden ser definidos por dos parmetros:
rendimiento, o fraccin de energa realmente aprovechada respecto a
la que incide, y retardo, o tiempo que transcurre entre que la
energa es almacenada y liberada. Hay varios tipos de sistemas:
Sistemas directos. El sol penetra directamente a travs del
acristalamiento al interior del recinto. Es importante prever la
existencia de masas trmicas de acumulacin de calor en los lugares
(suelo, paredes) donde incide la radiacin. Son los sistemas de
mayor rendimiento y de menor retardo.
Sistemas semidirectos. Utilizan un adosado o invernadero como
espacio intermedio entre el exterior y el interior. La energa
acumulada en este espacio intermedio se hace pasar a voluntad al
interior a travs de un cerramiento mvil. El espacio intermedio
puede utilizarse tambin, a ciertas horas del da, como espacio
habitable. El rendimiento de este sistema es menor que el anterior,
mientras que su retardo es mayor.
Sistemas indirectos. La captacin la realiza directamente un
elemento de almacenamiento dispuesto inmediatamente detrs del
cristal (a unos pocos centmetros). El interior de la vivienda se
encuentra anexo al mismo. El calor almacenado pasa al interior por
conduccin, conveccin y radiacin. El elemento de almacenamiento
puede ser un paramento de material de alta capacidad calorfica,
bidones de agua, lecho de piedras, etc., y puede ser una de las
paredes de la habitacin, el techo, o el suelo. Un caso particular
es el llamado muro trombe, en el cual, adems, se abren unos
registros ajustables en la parte superior y en la inferior para que
se cree una transferencia de calor por conduccin a voluntad. El
rendimiento de estos sistemas es tambin menor que el del sistema
directo, y presentan unos retardos muy grandes.
En el diseo de estos sistemas es importante considerar: La
existencia de suficiente masa trmica para la acumulacin del calor
dispuesta en las zonas de incidencia de radiacin
La existencia de cerramientos mviles para aislamiento
La orientacin, obstculos y sombreamientos de los espacios de
captacin, de tal manera que se maximice la captacin de energa en
invierno y se minimice la de verano. Repetimos de nuevo que lo
ptimo es la orientacin al sur de los sistemas de captacin, o con
una desviacin de hasta 30.
Aislamiento y masa trmica
La masa trmica provoca un desfase entre los aportes de calor y
el incremento de la temperatura (ver Capacidad calorfica e inercia
trmica). Funciona a distintos niveles. En ciclo diario, durante el
invierno, la masa trmica estratgicamente colocada almacena el calor
solar durante el da para liberarlo por la noche, y durante el
verano, realiza la misma funcin, slo que el calor que almacena
durante el da es el de la casa (mantenindola, por tanto, fresca), y
lo libera por la noche, evacundose mediante la ventilacin. En ciclo
interdiario, la masa trmica es capaz de mantener determinadas
condiciones trmicas durante algunos das una vez que estas han
cesado: por ejemplo, es capaz de guardar el calor de das soleados
de invierno durante algunos das nublados venideros. En ciclo anual,
se guarda el calor del verano para el invierno y el fresco del
invierno para el verano (slo una ingente masa trmica como el suelo
es capaz de realizar algo as).
La vivienda con elevada masa trmica se comporta manteniendo una
temperatura sin variaciones bruscas, relativamente estable frente a
las condiciones externas. El objetivo es conseguir que, mediante un
buen diseo bioclimtico, esta temperatura sea agradable. La masa
trmica elevada no es aconsejable en viviendas ocasionales
(viviendas de fin de semana, por ejemplo), cuyas condiciones de
temperatura son irrelevantes excepto en los momentos en que se
ocupan, momentos en los que se requiere calentarlas o enfriarlas
rpidamente. Y rapidez y masa trmica estn reidas, por el desfase del
que hablbamos anteriormente.
En general, materiales de construccin pesados pueden actuar como
una eficaz masa trmica: los muros, suelos o techos gruesos, de
piedra, hormign o ladrillo, son buenos en este sentido. Colocados
estratgicamente para recibir la radiacin solar tras un cristal,
funcionan fundamentalmente en ciclo diario, pero repartidos
adecuadamente por toda la casa, funcionan en ciclo interdiario. Si
la casa est enterrada o semienterrada, la masa trmica del suelo
ayudar tambin a la amortiguacin de oscilaciones trmicas, en un
ciclo largo.
El aislamiento trmico dificulta el paso de calor por conduccin
del interior al exterior de la vivienda y viceversa. Por ello es
eficaz tanto en invierno como en verano. Una forma de conseguirlo
es utilizar recubrimientos de materiales muy aislantes, como
espumas y plsticos. No conviene exagerar con este tipo de
aislamiento, puesto que existe otra importante causa de prdida de
calor: las infiltraciones. De nada servira tener una casa
"superaislada" si no se ha cuidado este otro factor. De todas
maneras, aunque se quieran reducir al mximo las infiltraciones,
siempre es necesario un mnimo de ventilacin por cuestiones
higinicas, lo que supone un mnimo de prdidas calorficas a tener en
cuenta. Para hacer eficaz el aislamiento, tambin es necesario
reducir al mximo los puentes trmicos. Ver Prdida de calor en
viviendas (invierno).
En cuanto a la colocacin del aislamiento, lo ideal es hacerlo
por fuera de la masa trmica, es decir, como recubrimiento exterior
de los muros, techos y suelos, de tal manera que la masa trmica
acte como acumulador eficaz en el interior, y bien aislado del
exterior.
Tambin es importante aislar los acristalamientos. Durante el da
actan eficazmente en la captacin de la radiacin solar para obtener
luz y calor, pero por las noches se convierten en sumideros de
calor hacia el exterior por conduccin y conveccin (no por radiacin,
pues el cristal es opaco al infrarrojo). Un doble acristalado
reduce las prdidas de calor, aunque tambin reduce algo la
transparencia frente a la radiacin solar durante el da. De
cualquier manera, nada tan eficaz como aislamientos mviles
(contraventanas, persianas, paneles, cortinas) que se echen durante
la noche y se quiten durante el da. En verano, estos elementos
pueden impedir durante el da la penetracin de la radiacin
solar.
Ventilacin
En una vivienda bioclimtica, la ventilacin es importante, y
tiene varios usos:
Renovacin del aire, para mantener las condiciones higinicas. Un
mnimo de ventilacin es siempre necesario.
Incrementar el confort trmico en verano, puesto que el
movimiento del aire acelera la disipacin de calor del cuerpo
humano
Climatizacin. El aire en movimiento puede llevarse el calor
acumulado en muros, techos y suelos por el fenmeno de conveccin.
Para ello, la temperatura del aire debe ser lo ms baja posible.
Esto es til especialmente en las noches de verano, cuando el aire
es ms fresco.
Infiltraciones. Es el nombre que se le da a la ventilacin no
deseada. En invierno, pueden suponer una importante prdida de
calor. Es necesario reducirlas al mnimo.
Consideramos diferentes formas de ventilar: Ventilacin natural.
Es la que tiene lugar cuando el viento crea corrientes de aire en
la casa, al abrir las ventanas. Para que la ventilacin sea lo ms
eficaz posible, las ventanas deben colocarse en fachadas opuestas,
sin obstculos entre ellas, y en fachadas que sean transversales a
la direccin de los vientos dominantes. En das calurosos de verano,
es eficaz ventilar durante la noche y cerrar durante el da.
Ventilacin convectiva. Es la que tiene lugar cuando el aire
caliente asciende, siendo reemplazado por aire ms fro. Durante el
da, en una vivienda bioclimtica, se pueden crear corrientes de aire
aunque no haya viento provocando aperturas en las partes altas de
la casa, por donde pueda salir el aire caliente. Si en estas partes
altas se coloca algn dispositivo que caliente el aire de forma
adicional mediante radiacin solar (chimenea solar), el aire saldr
an con ms fuerza. Es importante prever de donde provendr el aire de
sustitucin y a qu ritmo debe ventilarse. Una ventilacin convectiva
que introduzca como aire renovado aire caliente del exterior ser
poco eficaz. Por eso, el aire de renovacin puede provenir, por
ejemplo, de un patio fresco, de un stano, o de tubos enterrados en
el suelo. Nunca se debe ventilar a un ritmo demasiado rpido, que
consuma el aire fresco de renovacin y anule la capacidad que tienen
los dispositivos anteriores de refrescar el aire. En este caso es
necesario frenar el ritmo de renovacin o incluso detenerlo,
esperando a la noche para ventilar de forma natural.
Ventilacin convectiva en desvn. Un porcentaje importante de
prdidas de calor en invierno y ganancias de calor en verano ocurre
a travs del tejado de la vivienda. Disponer de un espacio tapn
entre el ltimo piso de la vivienda y el tejado (un desvn) reducir
de forma importante esta transferencia de calor (ver discusin sobre
el desvn en Espacios tapn). En verano, se puede hacer que el desvn
est autoventilado por conveccin. Es normal que este lugar se
convierta en un horno donde el aire alcance una temperatura mayor
que el aire exterior; si se abren registros en su parte alta y en
su parte baja, es posible dejar escapar este aire caliente, que ser
renovado por aire exterior. En invierno, estos registros deben
estar cerrados. Es importante disear el desvn para que esta
corriente de aire no sea obstruida.
Prdidas por ventilacin en invierno. Ya dijimos que, siempre,
debemos reducir al mnimo las prdidas de calor por infiltraciones.
Estas sern importantes especialmente en los das ventosos. Sin
embargo, un mnimo de ventilacin es necesaria para la higiene de la
vivienda, especialmente en ciertos espacios. En la cocina, por
ejemplo, es necesaria una salida de humos para la cocina, o para el
calentador de gas, o registros de seguridad para la instalacin de
gas, o ventilar para eliminar los olores de la cocina. En el bao
tambin es necesario ventilar por los malos olores. La prdida de
calor se verifica porque el aire viciado que sale es caliente, y el
puro que entra es fro. Ciertas estrategias pueden servir para
disminuir estas prdidas, como colocar los espacios necesitados de
ventilacin en la periferia de la casa, o tener la mayor parte de la
instalacin de gas en el exterior, o disponer de un
electroventilador para forzar la ventilacin slo cuando sea
necesario, etc.
Fachada ventilada. En ella existe una delgada cmara de aire
abierta en ambos extremos, separada del exterior por una lmina de
material. Cuando el sol calienta la lmina exterior, esta calienta a
su vez el aire del interior, provocando un movimiento convectivo
ascendente que ventila la fachada previniendo un calentamiento
excesivo. En invierno, esta cmara de aire, aunque abierta, tambin
ayuda en el aislamiento trmico del edificio.
Aprovechamiento climtico del suelo
La elevada inercia trmica del suelo provoca que las oscilaciones
trmicas del exterior se amortigen cada vez ms segn la profundidad.
A una determinada profundidad, la temperatura permanece constante
(es por eso que el aire del interior de las cuevas permanece a una
temperatura casi constante e independiente de la temperatura
exterior). La temperatura del suelo suele ser tal que es menor que
la temperatura exterior en verano, y mayor que la exterior en
invierno, con lo que siempre se agradece su influencia. Adems de la
inercia trmica, una capa de tierra puede actuar como aislante
adicional.
Las cuevas siempre fueron utilizadas como proteccin frente a las
inclemencias del tiempo; los stanos han sido conocidos siempre por
su frescor del verano, pero las dos grandes desventajas del
enterramiento, la ausencia de luz y la alta humedad relativa, han
hecho que cualquier idea de habitar bajo suelo sea infravalorada.
Sin embargo, nuevos diseos pretenden aprovechar los efectos
climticos del suelo sin suponer una merma de iluminacin y
controlando la humedad.
Una idea interesante puede ser que ciertas fachadas de la casa
estn 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 est parcialmente enterrada, o
enterrarla totalmente e incluso echar una capa de tierra sobre el
techo (que ser plano). La luz entrar por la fachada sur y, si fuera
necesario, se pueden abrir claraboyas para la iluminacin de las
habitaciones ms interiores.
A m personalmente me gusta la idea de enterrar parte de la
fachada norte, pero no en su totalidad, de tal manera que se puedan
abrir algunas ventanas para permitir la ventilacin cruzada norte -
sur en verano. Tampoco me gusta la idea de echar una capa de tierra
sobre el tejado, lo que supone reforzar la estructura de la casa
para aguantar este peso, adems de que prefiero que el techo no sea
plano.
Para aprovechar la temperatura del suelo, se pueden enterrar
tubos de aire (cuanto ms profundos mejor), de tal manera que este
aire acaba teniendo la temperatura del suelo. Se puede introducir
en la casa bombendolo con ventiladores o por conveccin.
Espacios tapnSon espacios adosados a la vivienda, de baja
utilizacin, que trmicamente actan de aislantes o "tapones" entre la
vivienda y el exterior. El confort trmico en estos espacios no est
asegurado, puesto que, al no formar parte de la vivienda
propiamente dicha (el recubrimiento aislante no los incluir), no
disfrutarn de las tcnicas adecuadas de climatizacin, pero como son
de baja utilizacin, tampoco importa mucho. Pueden ser espacios tapn
el garaje, el invernadero, el desvn... Este ltimo es importante que
exista. La colocacin adecuada de estos espacios puede acarrear
beneficios climticos para la vivienda.
El garaje. No importa mucho que en el garaje haga fro o haga
calor, a menos que se disponga de un pequeo taller muy frecuentado
en el mismo. En este caso, debido a la mayor actividad fsica por
los trabajos propios del taller, no importar que haga algo ms fro
que en el resto de la casa en invierno, pero s importar el calor.
Cada uno debe evaluar para qu va a utilizar este espacio. Para
aprovechar su aislamiento, se puede colocar en la fachada norte (ms
fra en invierno), o en la fachada oeste (donde el sol del atardecer
de verano castiga de forma especial).
El desvn. La tentacin de tener un espacio abuhardillado donde
estudiar, dormir, etc. es muy fuerte. Yo conozco un caso en el que,
al aprovechar el desvn de una casa tpica de pueblo como segundo
piso, el dueo se vio obligado a instalar aire acondicionado cuando
hasta entonces no lo haba necesitado. Por eso, yo aconsejo que la
buhardilla sea un espacio de baja ocupacin (trastero, observatorio,
etc.) sin aislamiento (el aislamiento deber colocarse bajo el suelo
de la misma), que funcione como espacio tapn. Habr unos registros
de ventilacin en la parte alta y en la parte baja. En invierno los
registros estarn cerrados, y la buhardilla disminuir de forma
importante las prdidas de calor a travs del techo. En verano, los
registros se abrirn para que la conveccin forzada (ver Ventilacin)
refresque este espacio, evitando que se convierta en un horno y
protegiendo al resto de la casa del calor del tejado.
Proteccin contra la radiacin de verano
Es evidente que en verano hay que reducir las ganancias
calorficas al mnimo. Ciertas tcnicas utilizadas para el invierno
(aislamiento, espacios tapn) contribuyen con igual eficacia para el
verano. Otras tcnicas, como la ventilacin, ayudan casi
exclusivamente en verano. Sin embargo, los sistemas de captacin
solar pasiva, tan tiles en invierno, son ahora perjudiciales, por
cuanto es necesario impedir la penetracin de la radiacin solar, en
vez de captarla.
Afortunadamente, en verano el sol est mas alto que en invierno
(ver Trayectoria solar), lo cual dificulta su penetracin en las
cristaleras orientadas al sur. La utilizacin de un alero o
tejadillo sobre la cristalera dificulta an ms la penetracin de la
radiacin directa, afectando poco a la penetracin invernal. Tambin
el propio comportamiento del vidrio nos beneficia, porque con
ngulos de incidencia de la radiacin ms oblicuos, el coeficiente de
transmisin es menor. A pesar de estos beneficios, contamos con tres
inconvenientes:
El solsticio de verano (21 de junio) no coincide exactamente con
los das ms calurosos del verano (segunda quincena de julio y
primera de agosto). Esto significa que, cuando llega el calor
fuerte, el sol ya est algo ms bajo en el cielo y puede penetrar
mejor por la cristalera sur.
El da tiene mayor duracin (hay ms horas de sol) y los das son ms
despejados que en el invierno
Aunque evitemos la llegada de la radiacin directa, hay que
considerar tambin la radiacin difusa y reflejada, lo que puede
suponer ganancias calorficas apreciables (ver Radiacin directa,
difusa y reflejada).
Para hacerse una idea, hemos estimado que la radiacin recibida
por una fachada sur en Cceres es de 2,43 Kwh/m2 en enero y de 4,56
Kwh/m2 en agosto, por trmino medio. Esto significa que necesitamos
dispositivos de sombreamiento que impidan a esta radiacin llegar
hasta nuestra cristalera. Algunos de estos dispositivos son:
Alero fijo, con unas dimensiones adecuadas que impidan algo la
penetracin solar en verano y no estorben mucho en invierno. Para
hacerse una idea, un tejadillo situado a 0,5 m por encima de la
cristalera, y con 1,3 m de anchura, en Cceres, si la cristalera
tiene 2 m de alto, hace que la radiacin solar incidente sea de 2,24
Kwh/m2 en enero (8% menor que sin alero) y de 2,71 Kwh/m2 en agosto
(41% menor), en promedio.
Toldos y otros dispositivos externos, cuya ventaja es que son
ajustables a las condiciones requeridas.
Alero con vegetacin de hoja caduca. Debe ser ms largo que el
alero fijo y con un enrejado que deje penetrar la luz. Tiene la
ventaja de que las hojas se caen en invierno, dejando pasar la luz
a travs del enrejado, mientras que en verano las hojas lo hace
opaco. El ciclo vital de las plantas de hoja caduca coincide mejor
con el verano real que con el solsticio de verano, con lo que no
tenemos el inconveniente que comentbamos con el alero fijo.
Persianas exteriores. Las persianas enrollables sirven
perfectamente para interceptar la radiacin.
Contraventanas. Son ms efectivas, pero quiz bloquean demasiado
la luz
rboles. Podemos utilizar varias estrategias. Por una parte,
cualquier tipo de rbol, colocado cerca de la zona sur de la
fachada, refrescar el ambiente por evapotranspiracin. Por otra
parte, podemos buscar que el rbol sombree la fachada sur e incluso
parte del tejado, si es suficientemente alto, pero debemos evitar
que su sombra nos afecte en invierno. Para conseguirlo, si el rbol
es suficientemente alto y est suficientemente cerca, en invierno,
al estar el sol ms bajo, la nica sombra que se proyectar sobre la
fachada sur ser la del tronco, mientras que en verano, ser la
sombra de la copa del rbol la que se proyecte sobre la fachada sur
y parte del tejado. Por otra parte, un rbol de hoja caduca nos da
mayor flexibilidad en cuanto a su posicin relativa respecto de la
casa, porque en invierno nunca podr proyectar la sombra de una copa
maciza.
Algunas de las tcnicas anteriores son vlidas en general para
proteger tambin muros, y no slo cristaleras, aunque quiz las
mejores tcnicas en este caso sean el disponer plantas trepadoras
sobre los muros y el utilizar colores poco absorbentes de la luz
solar (colores claros, especialmente el blanco). Los espacios tapn
tambin protegen eficazmente (desvn, garage).
Las fachadas este (al amanecer) y oeste (al atardecer), as como
la cubierta (durante todo el da), tambin estn expuestas a una
radiacin intensa en verano. Se procurar que en estas zonas haya
pocas aberturas (ventanas y claraboyas), o que sean pequeas, puesto
que no tienen utilidad para ganancia solar invernal, aunque se las
puede necesitar para ventilacin o iluminacin. Si hay que proteger
el muro, se pueden utilizar las tcnicas comentadas
anteriormente.
Sistemas evaporativos de refrigeracin
La evaporacin de agua refresca el ambiente (ver Calor de
vaporizacin). Si utilizamos la energa solar para evaporar agua,
paradjicamente estaremos utilizando el calor para refrigerar. Hay
que tener en cuenta que la vegetacin, durante el da, transpira
agua, refrescando tambin el ambiente. Varias ideas son
practicables. En un patio, una fuente refrescar esta zona que, a su
vez, puede refrescar las estancias colindantes. El efecto ser mejor
si hay vegetacin. La existencia de vegetacin y/o pequeos estanques
alrededor de la casa, especialmente en la fachada sur, mejorar
tambin el ambiente en verano. Sin embargo hay que considerar dos
cosas: por una parte, un exceso de vegetacin puede crear un exceso
de humedad que, combinado con el calor, disminuir la sensacin de
confort, por otra, en invierno habr tambin algo ms de humedad. De
cualquier manera, en climas calurosos, suele ser conveniente casi
siempre el uso de esta tcnica.
El riego espordico alrededor de la casa, o la pulverizacin de
agua sobre fachadas y tejado, tambin refrescar la casa y el
ambiente.