En esta segunda entrada sobre Arquitectura BiocliLmática se trata las estrategias arquitectónicas de diseño bioclimático en condiciones de invierno y de verano. Las estrategias se fundamentan en los sistemas pasivos energéticos. Sistemas que aprovechan los recursos que da la naturaleza sin utilizar ninguna fuente de energía artificial con el objetivo de mejorar el comportamiento climático del edificio. |
Estrategias en condiciones de invierno:
En estas condiciones la fuente de energía térmica natural exterior al edificio por excelencia es la radiación solar. La estrategia a adoptar se fundamenta en tres pilares: la captación de la energía, su distribución y acumulación.
Sistemas de Captación
Los elementos arquitectónicos de captación en los sistemas de captación directa van desde la ventana, el ventanal, lucernario y galerías acristaladas a las cubiertas de agua o muros modificados con ligeras alteraciones, en los sistemas de retardado. Los sistemas de captación se pueden clasificar en:
En estas condiciones la fuente de energía térmica natural exterior al edificio por excelencia es la radiación solar. La estrategia a adoptar se fundamenta en tres pilares: la captación de la energía, su distribución y acumulación.
Sistemas de Captación
Los elementos arquitectónicos de captación en los sistemas de captación directa van desde la ventana, el ventanal, lucernario y galerías acristaladas a las cubiertas de agua o muros modificados con ligeras alteraciones, en los sistemas de retardado. Los sistemas de captación se pueden clasificar en:
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Estrategias en condiciones de verano:
Diseñar pensando en las condiciones de verano es mucho más difícil que hacerlo para las condiciones de invierno, ya que no existen fuentes naturales de refrigeración como alternativa al sol. Por lo tanto las estrategias se focalizan en reducir y eliminar el exceso de calor interior, el sobrecalentamiento producido por el efecto invernadero, y realizar actuaciones de enfriamiento introduciendo el frescor exterior mediante la ventilación.
1) Reducir el sobrecalentamiento
La mejor medida preventiva para proteger la vivienda de la radiación directa es una correcta orientación de los huecos acristalados. La orientación optima que recibe menos radiación a lo largo del día es la norte, pero en el caso de España no hay que olvidar que en invierno también debe captarse energía, por este motivo hay que contemplar globalmente el problema de la distribución del acristalamiento. Siendo la orientación sur y sur-este más favorable para encontrar el equilibrio. Las orientaciones este y oeste son las más desfavorables y se deben evitar ya que se obtienen los mayores valores en verano e insuficientemente bajos en invierno.
Diseñar pensando en las condiciones de verano es mucho más difícil que hacerlo para las condiciones de invierno, ya que no existen fuentes naturales de refrigeración como alternativa al sol. Por lo tanto las estrategias se focalizan en reducir y eliminar el exceso de calor interior, el sobrecalentamiento producido por el efecto invernadero, y realizar actuaciones de enfriamiento introduciendo el frescor exterior mediante la ventilación.
1) Reducir el sobrecalentamiento
La mejor medida preventiva para proteger la vivienda de la radiación directa es una correcta orientación de los huecos acristalados. La orientación optima que recibe menos radiación a lo largo del día es la norte, pero en el caso de España no hay que olvidar que en invierno también debe captarse energía, por este motivo hay que contemplar globalmente el problema de la distribución del acristalamiento. Siendo la orientación sur y sur-este más favorable para encontrar el equilibrio. Las orientaciones este y oeste son las más desfavorables y se deben evitar ya que se obtienen los mayores valores en verano e insuficientemente bajos en invierno.
- Selección de vidrios y su factor solar: el factor solar (Fs) de un acristalamiento es la relación entre la energía total que penetra a través de ese acristalamiento y la energía solar incidente; el factor solar permite evaluar, por tanto la protección que ofrece el vidrio para evitar la radiación penetre al interior. Una luna incolora tiene un Fs=0,85, es decir, es atravesada por el 85% de la radiación que incide sobre ella. Un vidrio coloreado deja pasar el 59% y un vidrio reflectan coloreado el 20% (Fs=0,20).
- Protecciones del hueco: para evaluar los elementos de protección pueden señalarse dos tipos de perfiles: uno para el 100% de sombra y uno para el 50% en el cual la sombra abarca la mitad de la superficie. Ademas generalmente las protecciones horizontales van destinadas a proteger las radiaciones directas del sur y las protecciones verticales se destinan a proteger de las radiaciones este y oeste.
2) Eliminación del sobrecalentamiento y enfriamiento
- Sistemas de Ventilaciones pasivas:
La ventilación natural cruzada entre huecos situados en fachadas distintas es la más adecuada, no es necesario que sean opuestas. Dos fachadas distintas están necesariamente expuestas a presiones de viento distintas y por tanto se establecen diferencias de presión entre los huecos Chimenea solar o Cámara solar: el aire caliente estatificado en los techos tendrá una tendencia natural a escaparse por arriba. Para facilitar y acelerar este efecto puede pintarse exteriormente de negro o recubrirse con una cámara de aire y un vidrio para provocar el efecto invernadero. | |
Chimenea de viento: se produce una entrada de aire en lugar de una extracción. Para que resulten efectivas deben tener suficiente altura y situar la boca hacia los vientos dominantes.
- Sistemas de enfriamiento evaporativo:
En enfriamiento evaporativo es un enfriamiento utilizando parte de la energía del aire y de los paramentos para evaporar el agua. Para evaporar un gramo de agua son necesarios 2424J, que aplicados a un metro cúbico de aire son suficientes para bajar su temperatura en 2,2ºC. La efectividad del enfriamiento evaporativo es muy alta, pero tiene también limitaciones, es necesario un ambiente seco y exponer el aire a un corriente de aire. |
Estrategias en ambas condiciones:
Sistemas de Inercia
Actúan como estabilizadores de las temperaturas internas en frente de las oscilaciones térmicas exteriores. La Inercia térmica es la propiedad que indica la cantidad de calor que puede conservar un cuerpo y la velocidad con que lo cede o la absorbe. Depende de la masa térmica, del calor especifico de sus materiales y del coeficiente de conductividad de estos. Los principales sistemas son: subterráneos , de paramentos interiores con alta inercia térmica y cubiertas vegetales de alta inercia térmica.
Sistemas de Inercia
Actúan como estabilizadores de las temperaturas internas en frente de las oscilaciones térmicas exteriores. La Inercia térmica es la propiedad que indica la cantidad de calor que puede conservar un cuerpo y la velocidad con que lo cede o la absorbe. Depende de la masa térmica, del calor especifico de sus materiales y del coeficiente de conductividad de estos. Los principales sistemas son: subterráneos , de paramentos interiores con alta inercia térmica y cubiertas vegetales de alta inercia térmica.
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En la arquitectura los sistemas pasivos climáticos no son nada nuevos, ya se utilizaban hace años en la arquitectura popular. Victor Olgyay en 1963 fue de los primeros en publicar un libro, Arquitectura y clima (Design with climate), sobre el aprovechamiento del clima para una arquitectura más respetuosa con el medio ambiente, un libro del todo recomendable. Pues bien, actualmente la preguntas que un servidor se pregunta son: ¿Ha habido una evolución de los sistemas pasivos climáticos mencionados en la arquitectura? ¿Cuales son las lineas de investigación para el futuro?
A continuación algunos prototipos de nuevas maneras de captación solar en la arquitectura, donde ha evolucionado hacia un camino altamente tecnológico:
A continuación algunos prototipos de nuevas maneras de captación solar en la arquitectura, donde ha evolucionado hacia un camino altamente tecnológico:
Fachada Homeostática: Decker Yeadon diseñó un sistema de fachada de vidrio de doble piel para los grandes edificios que se abre y se cierra en respuesta a la temperatura interna del edificio. El sistema de fachada regula automáticamente la pérdida de calor y la ganancia, ahorrando energía. Cuando la luz del sol calienta el edificio en ciertos momentos del día, las superficies de la cinta se expanden para crear sombra en el interior del edificio. Cuando las temperaturas bajan, se contraen para permitir que entre más luz. | |
En la naturaleza, este tipo de autorregulación se conoce como homeostasis y se encuentra en los músculos. La homeostasis en los organismos les permite regular sus ajustes internos, tales como la temperatura. (biomimetismo)
Otros sistemas de captación y protección solar aparecidos recientemente se sustentan de la tecnología para graduar la incidencia solar de los huecos en los edificios, faltaría saber ahora si el más que posible alto impacto energético de construcción como su alto impacto de mantenimiento se compensa con el ahorro de eficiencia energética en el uso de las viviendas.