Arquitectura bioclimática y energías renovables

Esta tendencia se manifiesta desde diferentes ámbitos: en la medicina,
en la alimentación, en la agricultura, en las psicoterapias, en la
educación, etc., e incipientemente en la arquitectura.
La arquitectura comienza también a querer formar parte de esta
conciencia, diseñando y construyendo en contacto más estrecho con
la Tierra y con nosotros mismos.

Es aquella que establece una interrelación armoniosa con la
Naturaleza y con el Hombre.
Integrándose al ecosistema local: haciendo uso de
los materiales y técnicas locales y aprovechando
todas las condiciones favorables del clima y la
geografía para lograr confort en forma natural.
Ahorrando energía: haciendo uso de energías
renovables y cuando sea necesario recurrir a las no
renovables, en la forma que implique menos
derroche.
Tener en cuenta estos cuatro ítems: integración al
ecosistema local, ahorro de energía, reciclar los
excedentes y energía incorporada a los materiales,
nos lleva a un enfoque ecológico profundo hacia la
naturaleza.

Recogiendo de forma
adecuada la radiación solar,
podemos obtener calor (con
colectores térmicos) y
electricidad (con módulos
fotovoltaicos).

•Proviene del centro de la Tierra y se
libera como energía calórica. El calor
que se libera en este tipo de energía
derrite las rocas y además calienta las
aguas subterráneas, provocando
vapor de agua, el que está a una
presión tal, que al hacerlo pasar por un
generador es capaz de producir
energía eléctrica.
Energía geotérmica:
•Es la que posee todo cuerpo en
movimiento. Por ejemplo, cuando se
lanza una pelota, esta adquiere
energía cinética. También poseen esta
forma de energía una persona corre,
una cascada, un automóvil en
marcha, etcétera.
•Energía cinética:

•Es aquella producida por el movimiento
de los vientos. Esta forma de energía se
utiliza hace muchos años; desde el
pasado han existido los molinos de viento
conectados con una piedra grande, la
que al girar muele y tritura el trigo.
Actualmente, la energía eólica se utiliza
para obtener agua por bombeo de los
pozos, además, permite obtener energía
eléctrica.
En las centrales eólicas existen varias hélices que
se mueven gracias al viento. El movimiento
genera energía cinética, la cual se transforma en
energía eléctrica por medio de un generador
eléctrico. Este tipo de energía es muy usada en el
estado de California (Estados Unidos), en Holanda
y en España. Es muy económica y quizás sea una
excelente alternativa para el futuro en aquellos
países que cuentan con las condiciones
climáticas adecuadas.

Esta arquitectura reflexiona sobre el impacto ambiental de todos los procesos
implicados en una vivienda, desde los materiales de fabricación (obtención que no
produzca desechos tóxicos y no consuma mucha energía), las técnicas de
construcción (que supongan un mínimo deterioro ambiental), la ubicación de la
vivienda y su impacto en el entorno, el consumo energético de la misma y su impacto,
y el reciclado de los materiales cuando la casa ha cumplido su función y se derriba. Es,
por tanto, un término muy genérico dentro del cual se puede encuadrar la arquitectura
bioclimática como medio para reducir el impacto del consumo energético de la
vivienda.
Casa autosuficiente. Hace referencia a las técnicas 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, energía del sol o del viento, paneles
fotovoltaicos, huertos, etc.). La arquitectura bioclimática colabora con la autosuficiencia
en lo que se refiere al suministro de energía.
Arquitectura sostenible.

Ubicación
La ubicación sobre el terreno del elemento arquitectónico es un parámetro clave
en su comportamiento climático. El análisis pormenorizado de las condiciones
climáticas es imprescindible para valorar su influencia en las condiciones de
confort. Estas condiciones climáticas deben ser analizadas tanto desde el punto
de vista macroclimático como desde el microclimático.
Condiciones macroclimáticas:
Son consecuencia de la zona del planeta donde nos situemos y dependientes de
factores como la latitud, longitud y la región climática. Se encuentran definidas por
medio de:
• Temperaturas medias, máximas y mínimas en invierno o verano. Diurnas y
nocturnas.
• Régimen pluviométrico y grado de humedad.
• Índice de radiación solar, insolación directa o difusa.
• Dirección y velocidad media del viento dominante. Infiltraciones en invierno,
aprovechamiento de corrientes de aire en verano.
Técnicas Bioclimáticas.

Ubicación
Condiciones microclimáticas:
Están influidas por los accidentes geográficos del entorno local inmediato y
pueden contribuir en gran manera a la modificación de los factores
macroclimáticos. Algunos ejemplos pueden ser:
• Las elevaciones del terreno que pueden actuar como barreras protectoras del
sol y del viento.
• La cercanía de masas de agua que tienden a estabilizar las temperaturas y a
aumentar la humedad ambiental.
• La presencia de bosques o vegetación especial en el entorno próximo.
• La presencia de edificaciones.
• Las pendientes del terreno, etc.
• La elección de la ubicación de los edificios, en base a parámetros macro y
microclimáticos es fundamental y condicionante del proceso de diseño
posterior de los mismos. El estudio de las condiciones ambientales nos permite
plantear las estrategias arquitectónicas necesarias para conseguir el objetivo de
obtener los mayores beneficios bioclimáticos y la adecuada sensación de
confort.

AislamientoyMasaTérmica
El tipo de materiales, el grosor de los mismos y las soluciones de aislamiento
aplicadas en los elementos constructivos de un edificio son cuestiones
fundamentales a la hora de encontrar una solución bioclimática adecuada.
Hay que tener presente que a mayor masa térmica el comportamiento climático
es más estable y el objetivo debe ser saber aprovechar este hecho para conseguir
mediante una elección adecuada de materiales y soluciones constructivas que el
ambiente interior sea agradable.
Destacar que una elevada masa térmica es sólo aconsejable en viviendas de
carácter permanente por su efecto de retardo y porque las viviendas de uso
esporádico necesitan ser calentadas o enfriadas con carácter más inmediato.
El aislamiento térmico contribuye a que la transmisión de calor desde el interior al
exterior o viceversa sea más dificultosa. Normalmente está conformado con
materiales de poca masa como espumas o plásticos, que deben ser colocados
de manera eficiente para que se eviten en lo posible las pérdidas caloríficas
generadas por las infiltraciones y los puentes térmicos.
La localización más adecuada térmicamente del aislamiento es en la parte
exterior de la masa térmica, recubriendo los cerramientos, aunque esta ubicación
no siempre resulta la más adecuada a nivel constructivo.

Ventilación
Los objetivos de la ventilación como mecanismo bioclimático son varios:
• Cubrir la necesidad de renovación del aire interior.
• Ayudar al confort térmico en períodos de calor.
• Contribuir a la climatización.
Dependiendo de la forma en la que se produzca la ventilación podemos distinguir
varios tipos:
Ventilación natural
La ventilación natural es la generada de forma espontánea mediante corrientes
de aire producidas por el viento al abrir los huecos existentes en el cerramiento de
los edificios. Para que la ventilación natural sea lo más eficaz posible las aperturas
de huecos deberían localizarse en fachadas opuestas transversales a la dirección
del viento dominante.
Ventilación forzada
La ventilación convectiva o forzada se basa en las diferencias de temperatura de
las masas de aire. El aire caliente tiende a ascender y sustituye al aire frío
generando corrientes de aire. Estas corrientes pueden ser provocadas mediante la
apertura de huecos en la parte superior del edificio de manera que el aire caliente
pueda salir al exterior. Esta salida puede ser potenciada mediante calentamiento
(chimeneas solares).

Ventilación
El aire de renovación debe ser de menor temperatura por lo que debe proceder
de un lugar fresco por ejemplo de un patio, un sótano o mediante tubos
enterrados aprovechando la inercia del suelo. Es necesario establecer un
mecanismo de control de la renovación de aire para que ésta no llegue a
producir una sensación de disconfort.
Una ejemplo de solución constructiva donde se pueden aprovechar los beneficios
de la ventilación por convección es la denominada fachada ventilada,
conformada por una lámina exterior separada del muro mediante una cámara de
aire abierta en sus extremos lo que genera una corriente de aire convectiva que
contribuye al enfriamiento y al aislamiento interior.

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

OrientacióndelaVivienda Técnicas Bioclimáticas.
NORTE:
El frente recibirá sol durante todo el día, los ambientes principales deberán orientarse
hacia el frente. Será deseable contar con arboles de hojas caducas o edificaciones
importantes hacia el oeste para controlar el exceso de radiación solar durante el
verano.
Si el ancho del terreno lo permite (más de 12 m) la vivienda deberá estar recostada
sobre la medianera oeste, que si no tiene protección (otra vivienda) deberá ser de
ladrillo macizo de por lo menos 30 cm de espesor.
El contrafrente tendrá un área de sombra permanente originada por la propia
vivienda cuyas características dependerán de la geometría de ésta, esto determinara
que la zona cercana a la vivienda resulte húmeda durante el invierno, debido a que
no recibe sol durante toda la estación. Durante el verano resultara un área agradable
justamente por este mismo motivo aunque la zona de sombra resulta menor debido a
la trayectoria solar mas alta.

OrientacióndelaVivienda Técnicas Bioclimáticas.
SUR
Los ambientes principales deberán estar orientados hacia el contrafrente, lo cual
determinara un frente con pocas posibilidades estéticas cuyo aprovechamiento
estará determinado por las habilidades del diseñador.
En caso de utilizarse el frente para ubicar espacios habitables hay que tomar en
cuenta que no recibirán sol durante la mayor parte del año, dependiendo de la
latitud.
Las demás características son similares a las consideradas en la orientación Norte

FormadelaVivienda
La forma de la casa influye en:
La superficie de contacto entre la vivienda y el
exterior, lo cual influye en las pérdidas o
ganancias caloríficas. Normalmente se desea un
buen aislamiento, para lo cual, además de
utilizar los materiales adecuados, la superficie de
contacto tiene que ser lo más pequeña posible.
Para un determinado volumen interior, una forma
compacta (como el cubo), sin entrantes ni
salientes, es la que determina la superficie de
contacto más pequeña. 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 ventilación, pero malo en invierno, puesto que incrementa las
infiltraciones. La forma del tejado y la existencia de salientes diversos, por
ejemplo, también influye en conseguir una casa más o menos "aerodinámica".
Teniendo en cuenta las direcciones de los vientos predominantes, tanto en
invierno como en verano es posible llegar a una situación de compromiso que
disminuya las infiltraciones en invierno e incremente la ventilación en verano.

La energía solar es la fuente principal
de energía de climatización en una
vivienda bioclimática. Su captación
se realiza aprovechando el propio
diseño de la vivienda, y sin
necesidad de utilizar sistemas
mecánicos.
La captación hace uso del llamado
efecto invernadero, según el cual la
radiación penetra a través de vidrio,
calentando los materiales dispuestos
detrás suyo; el vidrio no deja
escapar la radiación infrarroja
emitida por estos materiales, por lo
que queda confinada entonces en
el recinto interior.
Los materiales, calentados por la energía solar, guardan este calor y lo liberan,
posteriormente, atendiendo a un retardo que depende de su inercia térmica.
Para un mayor rendimiento, es aconsejable disponer de sistemas de aislamiento
móviles (persianas, contraventanas, etc.) que se puedan cerrar por la noche
para evitar pérdidas de calor por conducción y convección a través del vidrio.
CaptaciónPasiva

CaptaciónPasiva
En una vivienda bioclimática la captación de energía solar se realiza
aprovechando el diseño de la vivienda, sin necesidad de utilizar sistemas
mecánicos. Para ello se utiliza el llamado "efecto invernadero": la radiación
penetra a través de un vidrio, calentando los materiales dispuestos por detrás.
El vidrio no deja escapar la radiación infrarroja emitida por estos materiales. Los
materiales así calentados guardan el calor y posteriormente lo liberan,
atendiendo a un retardo que dependerá de su inercia térmica.
Para evitar las pérdidas de calor por conducción y convención a través del
vidrio, lo más aconsejable es disponer de sistemas de aislamiento móviles
como persianas, contraventanas, etc.
Dos parámetros definen los sistemas de captación:
Rendimiento: fracción de energía realmente aprovechada respecto a la que
incide
Retardo: tiempo que transcurre entre que se almacena la energía y es
liberada.

Existen varios tipos de sistemas de captación
Directos: El Sol penetra directamente a través del
acristalamiento al interior del reciento. Es importante
prever la existencia de masas térmicas de
acumulación de calor en los lugares (suelos, paredes)
donde incide la radiación. Son los sistemas de mayor
rendimiento y de menor retardo.
Semidirectos: Utilizan un adosado o invernadero
como espacio intermedio entre el exterior y el interior.
La energía acumulada en el espacio intermedio se
hace pasar a voluntad al interior a través de un
cerramiento móvil. Este espacio intermedio también
puede ser utilizado como un espacio habitable.
Menor rendimiento que los sistemas Directos, y mayor
retardo.
Indirectos: La captación se realiza a través de un
elemento de almacenamiento (paramento de
material de alta capacidad calorífica, bidones de
agua, lecho de piedras, etc.) dispuesto
inmediatamente detrás del cristal. El interior de la
vivienda se encuentra anexionado al mismo. El calor
almacenado pasa al interior de la vivienda por
conducción, convección y radiación.
CaptaciónPasiva

Es un sistema que capta la energía solar, la almacena y la distribuye de forma
natural, sin mediación de elementos mecánicos. Ya que el calor que
recibimos del sol es muy útil para evitar producir energía por otros medios.
Todo estas características hacen que sea distinta la energía solar pasiva de la
solar térmica convencional.
Los elementos básicos usados son:
• Acristalamiento, que capta la energía solar y retiene el calor.
• La masa térmica que está constituida por los elementos estructurales del
edificio o por algún material acumulador específico como agua, tierra,
piedras, que tiene como misión almacenar la energía captada.
• Ésta tiene en cuenta el clima del lugar, energía solar recibida, temperatura,
dirección del viento, la vegetación del medio y la orientación.
Ventajas:
• Desde un punto de vista ecológico, todo son ventajas: no habrá ningún otro
tipo de energía que tenga tan poco impacto en el medio ambiente que la
energía solar pasiva.
• Este tipo de energía ayuda notablemente a reducir el uso de otras energías
fuertemente contaminantes. Sin duda alguna, es difícil señalar algún
inconveniente a la energía solar pasiva.
SistemasPasivosdeEnergía

¿Que temperatura se puede llegar a
obtener?
Según la orientación, la época del año y la
latitud (distancia al Ecuador) del
emplazamiento, este aumento de
temperatura puede llegar a ser de hasta
aproximadamente 10°C por encima de la
temperatura exterior. Esto quiere decir que si
en el exterior se registran 10°C (típico de los
mediodías de invierno con sol) en el interior
se pueden registrar 18-20°C, una
temperatura totalmente confortable
obtenida a partir de un recurso gratuito.
Para mejorar la captación se aprovecha una
propiedad del vidrio que es la de generar un
efecto invernadero, en el cual la luz visible
atraviesa el vidrio y al llegar el muro lo
calienta emitiéndose en este proceso una
cantidad de radiación infrarroja que es
contenida por el vidrio. Por este motivo se
eleva la temperatura de la cámara de aire
existente entre el muro y el vidrio.
EfectoInvernadero

Como se sabe, la existencia de las estaciones está motivada porque el eje de
rotación de la tierra no es siempre perpendicular al plano de su trayectoria de
traslación con respecto al sol, sino que forma un ángulo variable dependiendo
del momento del año en que nos encontremos
Hay sólo dos días del año en los que el eje de rotación es perpendicular al
plano de traslación: el equinoccio de primavera (22 de marzo) y el equinoccio
de otoño (21 de septiembre). En estos días, el día dura exactamente lo mismo
que la noche, y el sol sale exactamente por el este y se pone por el oeste.
Ciertas técnicas utilizadas para el aislamiento del frío en infiero, contribuyen
con igual eficacia como aislantes del calor en verano. Otras en cambio, como
la ventilación, son prácticamente exclusivas del verano. En contra, los sistemas
de captación pasiva, tan útiles en inverno, resultan perjudiciales en verano, por
cuanto es necesario impedir la penetración de radiación solar, en vez de
captarla.
Proteccióncontralaradiación
solardeverano.

En verano, el sol está más alto que en invierno, lo que dificulta su penetración
en las cristaleras orientadas al sur. La utilización de un alero o tejadillo sobre la
cristalera dificulta aún más la penetración de la radiación solar directa,
afectando poco a la penetración invernal. También el propio comportamiento
del vidrio beneficia, porque con ángulos de incidencia de la radiación
oblicuos, el coeficiente de transmisión es menor.
No obstante, existen varios inconvenientes a tener en cuenta:
El solsticio de verano con coincide exactamente con los días más calurosos
del verano, lo que significa que cuando llega el calor fuerte (segunda
quincena de julio y primera de agosto), el Sol ya está más bajo en el cielo y
puede penetrar mejor por la cristalera.
El día tiene mayor duración y son más despejados que en invierno.
Aunque se evita la llegada de la radiación directa, hay que considerar
también la radiación difusa y reflejada, lo que puede suponer considerables
ganancias caloríficas.
Se pueden disponer de dispositivos de sombreamiento que dificulten la
llegada de radiación a las cristaleras, como aleros fijos, toldos y otros
dispositivos externos, persianas exteriores, contraventanas, árboles. Algunos de
estos dispositivos también son válidos para proteger muros, no solo cristaleras,
aunque en este caso quizá lo mejor sea disponer de plantas trepadoras sobre
los muros y utilizar colores poco absorbentes de la luz solar (colores claros,
especialmente el blanco). Los espacios tapón también protegen eficazmente.
Las fachadas Este (al amanecer) y Oeste (al atardecer), así como la cubierta
(durante todo el día), también están expuestas a una radiación intensa en
Proteccióncontralaradiación
solardeverano.

ConfortTérmico Técnicas Bioclimáticas.
El confort térmico es una
sensación neutra de la persona
respecto a un ambiente
térmico determinado. Según la
norma ISO 7730 el confort
térmico “es una condición
mental en la que se expresa la
satisfacción con el ambiente
térmico”.

Toldos y otros dispositivos externos, cuya ventaja es
que son ajustables a las condiciones requeridas.
Alero con vegetación de hoja caduca. Debe ser
más 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
través 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 comentábamos con el alero
fijo.
Persianas exteriores. Las persianas enrollables sirven
perfectamente para interceptar la radiación.
Contraventanas. Son más efectivas, pero quizá
bloquean demasiado la luz .
Árboles.
ConfortTérmico Técnicas Bioclimáticas.

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