UD_2: Estrategias bioclimáticas en la arquitectura

1. EL CONCEPTO DE ESTRATEGIA BIOCLIMÁTICA

Diseñar un edificio bioclimático será diferente en climas cálidos, o fríos por lo que, buscar las condiciones de confort es una tarea bastante compleja que requiere el conocimiento de distintas estrategias y su fundamento científico.

Las principales y de mayor impacto son las que trabajan con la radiación solar aprovechando su efecto o por el contrario evitándolo, con la iluminación, la refrigeración, y la ventilación así como la configuración constructiva del proyecto.

2. ANÁLISIS BIOCLIMÁTICO DE UN EDIFICIO

Para poder determinar si un proyecto ha sido desarrollado desde un enfoque bioclimático deberemos realizar un análisis proyectual. Dicho análisi se basará en una actitud crítica que parta de la conciencia ecológica y sostenibilista y que interprete si la propuesta arquitectónica satisface las condiciones de confort físico, psíquico y asegura la habitabilidad mediante la solución adoptada.

Cualquier análisi deberá tener en cuenta los siguientes puntos: Entorno; Contexto; Tipología; y Lenguaje.

• Entorno. Indica el medio físico en el que asienta el proyecto, la orografía, topografía, el macroclima, microclima, orientaciones, sombras y asoleo, contaminación, ruidos, vistas, volúmenes, masas, escala, etc..

• Contexto. Indica el medio histórico, cultural y antropológico. Comprende costumbres, situaciones históricas, significados culturales, tendencias, características antropológicas de la sociedad, etc...

• Tipología. Estudia la forma y composición arquitectónica, los usos y funciones que configuran las tipologías edificatorias y el tipo de espacio urbano generado, el tipo de ciudad, sus relaciones estructurales, etc...

• Lenguaje. Estudia el lenguaje arquitectónico utilizado, los materiales, criterios compositivos, textura, color, estética, sistemas formales, estilos, sistemas constructivos, etc...

Fig. Metodología y proceso del diseño arquitectónico (Fuente: elaboración propia)

Es interesante destacar la importancia del clima frente a los demás factores, no porque los excluya sino porque de alguna manera los engloba. Históricamente el clima ha definido tipos arquitectónicos, materiales, sistemas constructivos, costumbres culturales, históricas, y en definitiva, formas de vida. Por lo que las condiciones de humedad, temperatura, asoleamiento, pluviosidad, régimen de vientos, etc... son fundamentales para entender la propia idiosincrasia de las distintas sociedades, tal y como comenta ya Vitrubio en su libro VI, capítulo I.( Marcus Vitruvius, De Arquitectura. Ediciones de arte y bibliografía para Unión Explosivos Rio Tinto SA. Madrid 1973.)

Estos cuatro puntos definen la base sobre la que se habrá de desarrollar el proyecto arquitectónico para que responda a criterios de habitabilidad y confort tanto físico como psicológico por lo que nuestro análisis deberá englobar dichos aspectos, en ellos aparecerán todos los condicionantes medioambientales del mismo.

En la lectura correcta de situaciones y utilización correcta de conocimientos específicos en campos de desarrollo científico, tecnológico e instrumental, estará la conclusión de un proyecto de arquitectura medioambiental.

D I S E Ñ O A R Q U I T E C T Ó N I C O

ANÁLISIS, CRÍTICA,

PROPUESTA

Materia Energía

ENTORNO CONTEXTO

TIPOLOGÍA LENGUAJE

Información

Jose Luis Gonzalez Moreno-Navarro, Albert Casals Balagué. “Las estrategias docentes de la construcción arquitectónica” Informes de la Construcción. Vol. 53, n. 474 (jul-ago,2001), p 5-19. Albert Cuchí Burgos, Ambientalització Curricular del Departament de Construccions Arquitectòniques I de la UPC Marcus Vitruvius, De Arquitectura. Ediciones de arte y bibliografía para Unión Explosivos Rio Tinto SA. Madrid 1973. López de Asiain Alberich, María. La energía en la educación medioambiental arquitectónica. Tesis de Maestría del programa: “VI Maestría en Energías Renovables : Aplicaciones en la Edificación” . Universidad Internacional de Andalucía. López de Asiain Alberich, María. ‘La formación medioambiental del arquitecto: hacia un programa de docencia basado en la arquitectura y el medioambiente’, Tesis de Doctorado del programa: “Ámbitos de Investigación de la energía y el medioambiente en la arquitectura’, UPC.

3. ESTRATEGIAS BIOCLIMÁTICAS EN EL DISEÑO DE UN EDIFICIO. EJEMPLOS

A continuación se desarrollarán varios ejemplos de edificios en los que se explica que estrategias bioclimáticas se han utiizado.

Viviendas populares en Osuna

Estas viviendas se van a explicar poniendo énfasis principalmente en la consecución del confort térmico.

El proyecto es un conjunto de viviendas de protección oficial que se realizan en una parcela de forma aproximadamente rectangular y orientación norte sur en un pueblo de la provincia de Sevilla llamado Osuna.

Fig. Visión general de la urbanización (Fuente: elaboración propia)

El programa de las viviendas es bastante sencillo y escueto, de manera que los espacios que la componen son en general pequeños y deberán estar bien organizados para el mejor aprovechamiento del espacio.

En el momento de acometer el proyecto de la manera acostumbrada, se comienza por determinar una organización lógica de espacios comunes, realizar una urbanización coherente con el resto de la población y una vez determinados los volúmenes principales edificatorios, distribuir las viviendas en su interior de manera que la configuración urbana y estética de la calle sea adecuada.

Fig. Vista de la plaza principal (Fuente: elaboración propia)

Fig. Vista del corral de vecinos (Fuente: elaboración propia)

En los interiores se aprovechan los espacios al máximo y se compartimenta con base en criterios de organización funcional. Una vez determinados los espacios de cada vivienda se han de acondicionar buscando un confort lumínico, térmico, acústico y estético (ya tenido en cuenta con base en la distribución de espacios) de esta forma buscaremos los mecanismos que nos ayuden a conseguir la iluminación necesaria en los espacios asi como la temperatura conveniente tanto en verano como en invierno.

Esta manera de abordar el proyecto no es en sí equivocada, puede llegar a soluciones arquitectónicas realmente convenientes e interesantes y con el suficiente desarrollo podran solucionarse los problemas de acondicionamiento que puedan surgir con base en las condiciones ambientales a lo largo del año. La iluminación artificial podra calcularse para suplir la luz natural cuando ésta sea insuficiente, se aislarán adecuadamente los espacios para el correcto control acústico, se implantará aire acondicionado para los espacios que puedan necesitarlo en invierno y verano mediante falsos techos y control espacial, con la maquinaria necesaria que podrá ubicarse si es necesario en cubiertas, etc...

Como vemos, la tecnología con la que contamos nos permite abordar el problema y encontrar siempre soluciones más que satisfactorias. ¿Dónde esta entonces la

diferencia?, ¿qué nos aporta la visión bioclimática del problema?, ¿qué mejoras nos aporta éste punto de vista?

Las diferencias en cuanto a forma de abordar el problema son bien claras:

Desde un punto de vista bioclimático el problema se abordaría inicialmente desde el lugar, su configuración macro y microclimática. Para comenzar las características climáticas de la zona:

Osuna se sitúa al este de Sevilla, Andalucía (37º 14' N latitud, 50W longitud, 300 m de altura media). Tiene veranos muy calientes (44ºC temperatura máxima) e inviernos frios (-4ºC temperatura mínima), una humedad relativa baja, precipitaciones medias de 565 mm3 por año y es ventoso.

En cuanto a las condiciones del entorno más inmediato, destacar que aunque en el momento de la realización del proyecto el solar se encuentra en zona periférica a la ciudad y practicamente rural, sin embargo las espectativas de crecimiento de la misma indican que pronto toda la zona será suelo urbano contruido, con viviendas de poca altura, baja mas una, baja más dos a lo máximo. La vegetación circundante es actualmente escasa y la orografía sencilla y plana de manera que las nuevas construcciones no han de cambiar las condiciones microclimáticas del entorno de manera significativa. Por lo tanto, considerando las condiciones generales del clima, las viviendas habrán de responder a inviernos frios y veranos calientes por lo que deberán adaptarse a estos cambios a lo largo de todo el año.

Este estudio inicial nos vislumbra de alguna manera las posibles estrategias bioclimáticas que podemos utilizar, así, partiendo de estas condiciones, tendremos en cuenta inicialmente que la orientación sur será la más adecuada, ya que permite un mayor control de la radiación solar incidente, tanto para su aprovechamiento en invierno como para la protección en verano.

La ventilación será un factor importante para evitar temperaturas excesivas, por ello será conveniente que cada vivienda tenga orientación norte y también sur, para permitir ventilación cruzada. Y además teniendo en cuenta que el aire caliente sube, y que nos esta permitido realizar viviendas de mas de una planta, resultará conveniente utilizar espacios de comunicación vertical como elementos evacuadores del calor gracias al efecto chimenea.

De igual forma, al ser viviendas de escasos metros cuadrados no deberá resultar demasiado compartimentada ya que esto podría dar sensación de claustrofobia y

pequeñez debiendo por tanto utilizarse espacios más contínuos y fluidos en la medida de lo posible.

Será necesario también que todos los espacios tengan luz natural de manera que se aproveche al máximo la radicación solar, ya que esta proporciona el mejor rendimiento posible en relación luz visible/rayos infrarrojos.

Desde éste punto de vista, vemos que las viviendas se van configurando teniendo en cuenta su posterior comportamiento térmico, las condiciones climáticas nos indican pautas que en el desarrollo del proyecto nos permitirán utilizar los recursos energéticos naturales (básicamente la fuente de energía primaria renovable que es el sol) gestionando de la mejor manera posible los recursos materiales para que su configuración constructiva resulte energéticamente la más conveniente.

De la manera convencional podemos solucionar problemas, tendremos calor en invierno y frio en verano si es necesario ya que una bomba de calor nos puede proporcionar las condiciones que queramos, pero tendremos que utilizar mecanismos (falsos techos, espacios cerrados, maquinaria en azoteas o sotanos) que nos obligan a una configuración espacial y constructiva en muchos casos innecesaria y poco atractiva.

¿Por qué utilizar aire acondicionado, que en muchas ocasiones resulta mal acondicionado o insuficientemente acondicionado y además nos repercute económicamente en el mantenimiento de la vivienda si podemos suplirlo o en algunos casos paliarlo notablemente con un buen diseño arquitectónico? ¿Por qué no utilizar los recursos gratuitos con los que contamos?

A veces la excusa de que estas consideraciones nos llevan a una arquitectura demasiado condicionada estéticamente por acondicionamiento nos hace relegar estos temas a un segundo plano, pero veamos como no es cierto.

La buena arquitectura bioclimática utiliza estos condicionantes para desarrollar espacios coherentes y formalmente interesantes como podemos ver en el proyecto final que se realizo de las viviendas que estamos comentando.

Este prototipo de casa para clima continental fue diseñada para conseguir un consumo mínimo de energía gracias a su acondicionamiento. La estrategia principal es conseguir iluminación natural y la mayor cantidad de captación solar térmica posible durante los meses fríos, utilizar la protección solar junto a la ventilación durante los

meses calientes y por supuesto, un correcto control del las condiciones ambientales interiores a lo largo de todas las estaciones.

Fig. Plantas de la vivienda (Fuente: elaboración propia)

Para conseguirlo, utilizamos una orientación favorable (sur), para la mejor captación solar, no sólo por la cantidad sino por la cualidad de dicha captación, ya que es la orientación más controlable en cuanto a su facilidad de matización mediante elementos arquitectónicos como voladizos, persianas, etc,...

Seguidamente, utilizamos una disposición lógica de los espacios principales, de manera que se coloquen con la mejor orientación y así, los espacios de servicio nos sirven para matizar y controlar las condiciones térmicas de los primeros. De esta forma, la escalera nos conforma una especie de chimenea por la que evacuamos calor en verano hacia el exterior y recirculamos dicho calor en invierno por convección, manteniéndolo en el interior de la vivienda. La cocina, lugar de generación de calor, la colocamos al norte, donde habrá menor radiación solar, en invierno, será generadora de calor y mantendrá una temperatura adecuada, en verano, al estar directamente conectada con el hueco de escalera podrá disiparse con facilidad el calor que pueda generar.

Fig. Esquemas de ventilación y asoleo (Fuente: elaboración propia)

Un correcto dimensionado de ventanas y un estudio específico de la geometría solar, nos permite introducir el sol en invierno hasta el fondo de la casa durante el día, (incluso la zona de escalera tendra sol gracias a un pequeño lucernario orientado hacia el sur) calentar pavimentos y paramentos verticales y mantener dicho calor en ellos gracias a su inercia térmica hasta que poco a poco éstos comenzaran a soltarlo durante ya entrada la noche, permaneciendo la temperatura interior de la casa dentro de los límites de confort térmico buscados.

Las ventanas en la fachada sur tienen la función de captar energía solar durante los meses frios. En verano, los aleros protegen estas aperturas de tener demasida exposición solar en el piso superior. El mismo efecto se consigue mediante el porche que protege la planta baja, para ello se utiliza vegetación caducifolia, la cual nos permite la entrada del sol durante el invierno.

Fig. Esquemas de ventilación en planta (Fuente: elaboración propia)

También durante los días calurosos las ventanas de la fachada norte permiten la entrada de brisas frescas en la casa, creando un sistema de convección de aire ascendente que funciona como acondicionamiento pasivo.

El enfriamiento natural de los espacios en verano se consigue abriendo las ventanas en la fachada norte y lucernarios en el techo, de manera que se crea una corriente de aire que fluye desde el suelo hacia la zona superior funcionando como una chimenea natural.

La colocación de una chimenea en el corazón de la casa nos permite durante el invierno reforzar la temperatura, ya que su disposición permitirá calentar los espacios principales de la casa, ya directamente por radiación del hogar, ya mediante la radiación del tubo de la propia chimenea en las estancias de la segunda planta.

También el estudio del resto de condiciones climáticas (vientos, lluvia, etc...), nos permite determinar la correcta utilización de las brisas para la ventilación.

Nos protegeremos del viento frío del invierno proveniente del noroeste con aperturas pequeñas y lo introduciremos como pequeñas brisas en verano desde la zona sombreada de la casa para refrescarla.

Al mismo tiempo la disposición de las filas de viviendas en el solar no conformarán calles demasiado largas y rectas que puedan provocar la formación de vientos fuertes

y molestos y en cambio por su disposición de las unas respecto a las otras, proporcionarán brisas que se mueven entre las viviendas y que ayudan a la ventilación correcta y agradable de los edificios.

Fig. Ordenación de a parcela (Fuente: elaboración propia)

Todo esto debe siempre realizarse de manera que la arquitectura resultante se integre totalmente en el lugar donde se inserta, es decir, se han de tener en cuenta las condiciones antropológicas, históricas y culturales de la población de manera que la configuración arquitectónica responda no únicamente al confort físico necesario, sino también al psicológico y estético del perfil del usuario; solo de esta manera podremos hablar de habitabilidad en nuestras viviendas.

Fig. Apropiación de las viviendas por parte del vecindario (Fuente: elaboración propia)

Como conclusión cabe comentar que con pequeños recursos energéticos (o mejor dicho económicos recursos energéticos) y un exaustivo estudio de las condiciones del entorno se pueden proyectar edificios realmente eficientes y que consiguen los niveles de confort exigibles por cualquier usuario educado térmicamente.

Fig. Captadores solares térmicos (Fuente: elaboración propia)

Queda demostrado que incluso en viviendas de carácter social que cuentan con recursos económicos escasos las condiciones de habitabilidad que se pueden proporcionar utilizando las estrategias bioclimáticas a nuestro alcance son más que satisfactorias, por lo que incurriríamos en un despilfarro energético y económico innecesario utilizando sistemas auxiliares convencionales.

Casa para un pintor en Sevilla

Este proyecto se explicará desde la consecución del confort lumínico.

Lo interesante y especial de este caso de aplicación quizás sea el hecho de que se trata de una rehabilitación. El edificio se encuentra en Triana, barriada de Sevilla y pertenece a la calle Betis, famosa en la ciudad por las vistas que desde ella se tienen de todo el centro de la misma. Se pueden observar: la Maestranza, la Catedral, la Giralda, la Torre del Oro, etc...

Fig. Calle Betis, Sevilla (Fuente: flirck: galeria de afloresm CC BY 2.0)

El edificio se encuentra entre medianeras, con una única fachada exterior alineada al borde del río Gualdalquivir. Su planta es aproximadamente rectangular, dicha fachada exterior esta orientada hacia el este y el resto de lados del rectángulo, respectivamente al sur, oeste y norte de manera bastante exacta.

Observamos la configuración que presenta inicialmente el edificio y sus orientaciones. El edificio tiene tres plantas, y la medianera colindante al sur tiene una altura superior al total del edificio de aproximadamente 2 metros. Con lo que el problema de la iluminación será crucial en el mismo.

El edificio se desarrolla a partir de un patio central, como muchas de las casas pertenecientes al casco histórico de la ciudad de Sevilla. Éste patio, además de ser fuente de luz y ventilación, organiza los recorridos de la casa y da acceso a los espacios principales de la misma.

Fig. Plantas de la vivienda antes y despues de la reforma (Fuente: elaboración propia)

En el caso de este proyecto la problemática consiste en cómo introducir luz en un espacio tan profundo y partiendo de la coartación de la mejor orientación, es decir el sur, debido a las edificaciones colindantes.

La propuesta partirá entonces de esta premisa y puesto que el patio es configurador de todo el edificio y teniendo en cuenta que debido al clima de Sevilla la mayor cantidad de irradiación solar a lo largo del año se produce en un edificio a través de la cubierta, utilizaremos el mismo como fuente de iluminación; casi como una gran luminaria a partir de la cual se desarrollará toda la actividad de la vivienda.

Fig. Sección por el patio (Fuente: elaboración propia)

Hemos de ser precabidos sin embargo, ya que la escesiva irradiación puede provocar durante el verano, en un clima como éste, condiciones térmicas desagradables, con temperaturas altas e indeseables.

Para introducir la luz hasta el fondo del edificio, el planteamiento es aumentar un poco el patio principal en cada una de las plantas, por un lado, y por otro lado, introducir otro pequeño patio secundario (solo hasta la planta primera) incorporando algunos

elementos de forjado translúcido que permite iluminar los espacios más interiores de la vivienda, hasta ahora desprovistos de toda iluminación natural.

Fig. Vista de los dos patios (Fuente: elaboración propia)

El elemento de la escalera se incorpora en segunda planta al espacio del patio pero siempre como elemento transparente que sí controla la amplitud del espacio pero al mismo tiempo permite el total paso de la iluminación natural.

Fig. Escalera de cristal en el patio (Fuente: elaboración propia)

Fig. Patio principal desde arriba (Fuente: elaboración propia)

Al aumentar el espacio del patio, disminuimos el espacio interior de la vivienda, la solución será entonces cubrir dicho patio de manera que todo el espacio bajo él forme parte del espacio habitable dentro de la misma. Cubriendo el patio con una montera acristalada, conseguimos así convertirlo en espacio interior y por medio de un toldo controlamos en todo momento la cantidad de irradiación que queremos permitir dentro de la vivienda.

Fig. Montera sobre el patio (Fuente: elaboración propia)

Fig. Subida a la montera sobre el patio (Fuente: elaboración propia)

Complementariamente a esta solución, se colocan todos los paramentos del patio de color blanco, así como suelos elementos accesorios como barandillas, puertas, etc...

de manera que introducimos la mayor cantidad de luz posible por reflexión múltiple y al mismo tiempo conseguimos una atmósfera de luz difusa muy adecuada para la pintura (actividad a la que se dedica el dueño de la vivienda).

Tampoco hemos de olvidar la importancia del patio en la vivienda andaluza tradicional, se configura como elemento de control térmico a través del frescor que incorporan sus fuentes y vegetación. En nuestro caso, seguimos manteniendo este efecto, pero además lo utilizamos de captador (efecto invernadero) y disipador de calor, ya que la montera tiene aperturas en la zona superior que nos permiten evacuar el calor sobrante en verano y captar y mantener el calor necesario durante los días fríos del invierno.

Fig. Patio de la vivienda con fuente y vegetación (Fuente: elaboración propia)

La fachada del edificio respeta y mantiene el carácter tradicional de toda la calle, sin embargo, en su zona superior incorpora el elemento generador de la luz en la

vivienda, el patio con su montera, quedando patente desde el exterior el sentido de toda la actuación de rehabilitación.

Fig. Fachada de la vivienda (Fuente: elaboración propia)

La rehabilitación de un proyecto arquitectónico tambien puede realizarse con criterios biocimáticos que permitan controlar las condiciones lumínicas y térmicas del edificio y asegurar a habitabilidad en su interior.

Cabildo de Tenerife Instituto Tenológico y de Energías Renovables - IDEA.- 25 Viviendas Bioclimáticas para la Isla de Tenerife Sta. Cruz de Tenerife 1996. Geohábitat. Arquitectura Solar para Climas Cálidos .Ed. Colegio de Arquitectos Técnicos de Almería. 1ª edición 167 pg. 1993, 2ª edición 143 pg. 2000. ISBN: 84-607-1006-8. López de Asiain, Jaime. Arquitectura, Ciudad y Medioambiente. Universidad de Sevilla. Consejería de Obras Públicas y Transportes. Sevilla 2001. ISBN: 84-472-0658-0. López de Asiain, Jaime. Vivienda Social Bioclimática. Un Nuevo Barrio en Osuna. Ed. Escuela Superior de Arquitectura de Sevilla. 109 páginas (1996). ISBN:84-88988-09-5. Olgyay, Victor. Arquitectura y Clima. Manual de Diseño Bioclimático para Arquitectos y Urbanistas.Gustavo Gili. Barcelona. 1998. ISBN: 84-252-1488-2. Título original: Design with Climate. Princeton University Press. 1963. R.González Sandino, J.López de Asiain. Análisis Bioclimático de la Arquitectura. 2ª Edición. Ed. Escuela Superior de Arquitectura de Sevilla. 113 páginas (1996). ISBN:84-88988-00-1. Serra Florensa, Rafael y Coch Roura, Helena. Arquitectura y Energía Natural Ed. UPC. 215 páginas (1995). Medi Ambient i Tecnologia. Guia ambiental de la UPC. Universitat Politècnica de Catalunya. AV. A cura d’Antonio L. Torres i Ivan Capdevila. Edicions UPC. 1998. ISBN: 84-8301-278-2. La Enseñanza de la Arquitectura y el Medio Ambiente. Programa Life. Comisión Europea. Dirección General XI. Medio Ambiente. AV. ISBN: 84-89698-34-1

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