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Textos sobre Sostenibilidad 89
Arquitectura bioclimática en un entorno sostenible:
buenas prácticas edificatorias
JAVIER NEILA
Madrid (España), octubre de 2000.
Los principios bioclimáticos deben aparecer como un hábito en la construcción y no como una rareza o una excepción. Por eso se debe hablar de buenas prácticas y de buena arqui- tectura y no de arquitectura singular. Estas buenas prácticas deben tener como objetivo la calidad del ambiente interior y la reducción de los efectos negativos sobre el entorno. Ca- lidad del ambiente interior: condiciones adecuadas de temperatura, humedad, movimiento y calidad del aire, etc. Los efectos de los edificios sobre el entorno serán función de las sus- tancias que desprendan, del impacto que produzca el asentamiento y de los consumos que afecten al desarrollo sostenible del lugar. Sustancias desprendidas: sólidas (residuos sólidos urbanos), líquidas (aguas sucias) y gaseosas (gases de combustión vinculados fundamental- mente al acondicionamiento). Impacto del asentamiento: Exceso de población, vías de acceso, aparcamientos, destrucción de tejido vegetal, etc. Desarrollo sostenible del lugar: consumo de agua o de otras materias primas por encima de su capacidad de renovación. Estos aspectos anteriores se puede agrupar, por la importancia de sus efectos, en tres grandes grupos:
Aspectos energéticos (vinculados a los consumos de materias primas y a la contamina- ción gaseosa). Calidad del ambiente interior. Contaminación y medio ambiente (vinculados a las sustancias desprendidas, el impacto del asentamiento y el desarrollo sostenible).
1. Aspectos energéticos
La visión del consumo de la energía en los edificios tiene varias vertientes. Su reducción representa un menor coste económico para los usuarios, una menor dependencia de fuentes limitadas, y una reducción de la contaminación vinculada a su producción.
1.1. Conservación de la energía
Una buena generación o captación de energía puede desaprovecharse por completo si el edi- ficio no tiene una alta capacidad de conservación de la energía. A mayor conservación menor necesidad.
Aislamiento térmico en cerramientos. Un cerramiento aislado reduce a una cuarta parte las transferencias de calor que se producen a través de él. El aislamiento, aunque
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se ha convertido en una práctica habitual en nuestros edificios, debe avanzar en una mejor selección de los materiales, sus espesores y, fundamentalmente, su colocación. En la actualidad existen materiales aislantes adecuados para aislar por el exterior el cerramiento, para ser inyectados en las cámaras de aire, proyectados sobre superficies horizontales o moldeados para recubrir superficies horizontales. No debe haber, por tanto, ningún elemento no aislado. Eliminación de puentes térmicos. Casi un veinte por ciento de la energía que pierde un edificio se va a través de los puentes térmicos. Resulta imprescindible, por tanto, poner en práctica medidas constructivas encaminadas a su eliminación o a reducir sus efectos; como:
- Aislamiento por el exterior.
- Eliminación de hornacinas.
- Capialzados y carpinterías compactas. Eliminación del riesgo de condensaciones intersticiales. Las condensaciones intersti- ciales representan una pérdida evidente de la capacidad aislante de los materiales sobre los que se producen, que generalmente son los materiales aislantes; por ello es reco- mendable, para eliminar el riesgo de condensaciones intersticiales emplear materiales aislantes equilibrados, como el poliestireno extruído o el vidrio celular, colocarlos cerca de la cara fría o complementarlos con una barrera de vapor.
- Aislamiento por el exterior.
- Aislantes térmicos con barrera de vapor.
- Aislantes térmicos equilibrados higrotérmicamente. Ventilación higiénica controlada permanente. En la actualidad más del cincuenta por ciento de los intercambios de energía entre un edificio y su entorno se producen por la renovación de aire. Con las mejoras del aislamiento, este porcentaje se incrementará. Pero dado que la renovación de aire es imprescindible para mantener unas condiciones del ambiente interior adecuadas, se debe proceder a una ventilación higiénica controla- da, donde los intercambios correspondan exactamente a las necesidades.
- Sistemas de ventilación natural controlada a través del tiro natural en los cuartos húmedos.
- Sistemas de ventilación regulables. Vidrios y carpinterías. En los cerramientos, los huecos acristalados representan los elementos térmicamente más débiles. Los vidrios aislantes son actualmente utilizados de forma generalizada, y dentro de esta categoría también pueden utilizarse los ba- jo emisivos, si las condiciones son las adecuadas, o para situación de alta radiación, combinando lunas convencionales con lunas reflectantes o coloreadas. Las carpinterías pueden convertirse en los puentes térmicos de las ventanas si no se cuidan eligiendo aquellas suficientemente aislantes: PVC, aluminio con ruptura de puente térmico, ma- dera o poliuretano. Igualmente, la hermeticidad de la carpintería evitará descontrolar el posible sistema de ventilación controlada; por ello, debe haber un cuidado especial en su selección.
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consumo de agua mínimo) eliminan los efectos del sobrecalentamiento sobre la cubier- ta, por lo que, en climas calurosos y con alta radiación solar, es conveniente añadir al aislamiento de la cubierta alguno de estos sistemas.
- Ventiladas.
- Ecológicas. Ventilación natural. La estrategia fundamental en condiciones de verano es la ven- tilación. Por ello, la estructura del edificio debe facilitar la ventilación natural. Los elementos básicos serían las ventanas opuestas para permitir la ventilación cruzada. Si se desean sistemas más eficaces, por su capacidad o por su control, se pueden emplear chimeneas solares u otros sistemas que funcionen con el calentamiento solar o con el viento. En resumen:
- Estructura interior que facilite la ventilación cruzada.
- Locales grandes en esquina.
- Chimeneas solares de ventilación.
- Dispositivos de recalentamiento. Dispositivos pasivos específicos de captación solar. Al margen de los sistemas de captación directa (ventanas y ventanales), los sistemas de captación de energía pueden optimizarse empleando dispositivos específicos más eficaces, como galerías acristala- das, en las que la distribución del aire se hace creando un óptimo lazo convectivo. El más conocido sería el muro trombe, pero la integración es mayor si se emplean galerías o terrazas, en los que, gracias al acristalamiento, se produce efecto invernadero.
- Galerías con lazo convectivo.
- Falsos invernaderos con lazo convectivo. Dispositivos activos específicos de captación solar. Como complemento energético a los dispositivos pasivos, los sistemas activos de captación de energía pueden aportar una cantidad y un tipo de energía que no se podría obtener en otras circunstancias. Si se trata de obtener agua caliente para la calefacción o para agua doméstica, se deberán uti- lizar colectores planos. Si se desea obtener directamente electricidad se deberán utilizar paneles fotovoltaicos o pequeños aerogeneradores. Dado que estos últimos dispositivos se encarecen por la necesidad de las baterías de acumulación, resultan más rentables las instalaciones conectadas a red.
- Colectores planos de agua caliente.
- Paneles fotovoltaicos.
- Aerogeneradores domésticos.
1.3. Equipos de acondicionamiento
Uno de los puntos más significativos de consumo de energía en el edificio es el sistema de acondicionamiento. Ya se trate de calefacción o de refrigeración, el consumo suele ser muy elevado en cualquier circunstancia. Por ello, el empleo de equipos de generación de calor o de
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frío con alto rendimiento, dentro de instalaciones adecuadas y dimensionadas correctamente, ahorrará mucha energía.
Cálculo de cargas. Para un diseño correcto del sistema es fundamental proceder a un preciso y correcto cálculo de cargas térmicas. Si la instalación está subdimensionada no cumplirá con su función acondicionadora, pero si está sobredimensionada se incre- mentarán notablemente los gastos de instalación y de explotación energética, ya que en cualquier equipo al trabajar a potencia parcial se empeora su rendimiento. Los métodos de cálculo de cargas más precisos se basan en las simulaciones energéticas. El empleo de simuladores permitirá obtener una estimación de cargas muy precisa e interactuar con el diseño del edificio y de la instalación.
Elección del sistema. Previamente a proceder a la elección del sistema es necesario analizar la ubicación y el funcionamiento del edificio. Esto permitirá descartar los sis- temas menos adecuados (bombas de calor en climas extremadamente fríos) o seleccio- nar otros adecuados (recuperadores de calor en edificios en zonas térmicamente muy diferenciadas o que movilicen grandes caudales de aire).
- Análisis de la ubicación del edificio.
- Análisis del uso del edificio.
- Análisis del funcionamiento del edificio.
- Análisis de las necesidades del edificio.
Fuentes energéticas adecuadas. La energía eléctrica, a pesar de la comodidad de uso, debe descartarse por completo para la calefacción, ya que su bajo rendimiento total, entre un veinticinco y un treinta por ciento, sólo la hace apta para su uso en los motores que precisen las enfriadoras o climatizadoras, para las que hay escasas alternativas ló- gicas. La otra aplicación alternativa de la electricidad está en los generadores de calor por efectos termodinámicos, como las bombas de calor. Los sólidos, concretamente los carbones, deben igualmente descartarse por la alta contaminación que generan. Son en general sustancias que no queman completamente, produciendo volátiles contaminan- tes, y que producen gran cantidad de sulfatos, lo que termina por convertirse en lluvia ácida. Los líquidos están reducidos al gasóleo de calefacción, que es menos contami- nante, por lo que se convierte en más adecuado, aunque tiene el problema del alma- cenamiento. Finalmente los gaseosos, de los que el más habitual es el gas natural. Es en parte menos contaminante que el gasóleo C (genera menos monóxido de carbono) pero también más productor de óxidos de nitrógeno. Resulta el más cómodo, al estar canalizado.
- La electricidad para las enfriadores y climatizadoras.
- La electricidad en las bombas de calor.
- El gasóleo C.
- El gas natural.
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Electrodomésticos de cocina. La mejora de los electrodomésticos puede ahorrar mu- cha energía. En la actualidad el electrodoméstico más consumidor es el frigorífico; los de alto aislamiento pueden reducir las pérdidas en los momentos en los que se encuen- tre cerrado. Los lavavajillas, las lavadoras y las secadoras tienen su mayor gasto en el empleo indiscriminado, independientemente de la carga, y en el empleo de energía eléctrica. Los actuales aparatos de gas (agua caliente calentada con gas) optimizan el uso de la energía. Entre las cocinas eléctricas, las vitrocerámicas de inducción emplean energía únicamente cuando se cierra un circuito entre la cocina y la olla o sartén; de este modo el uso de la energía está igualmente optimizada.
- Frigoríficos del alto aislamiento.
- Lavavajillas, lavadoras y secadoras con detección de carga.
- Lavavajillas de bajo consumo energético (con agua caliente a gas).
- Lavadoras de bajo consumo energético (con agua caliente a gas).
- Cocinas vitrocerámicas de inducción.
1.5. Sistemas de regulación y control integrados
Cada vez resulta más importante la incorporación de la domótica en el control integral de los sistemas de acondicionamiento y consumidores de energía en general. De este modo se optimizará el empleo de una estrategia pasiva de acondicionamiento o un dispositivo de ilu- minación natural.
Sistemas de acondicionamiento. Los sistemas pasivos de acondicionamiento, combi- nados con equipos convencionales, serán eficaces si un sistema de regulación y control acciona los sistemas convencionales sólo en los momentos en los que sean necesa- rios. Un sistema de diferenciación zonal resulta imprescindible, ya que las energías renovables, sol o viento, pueden actuar muy sectorialmente, y ser preciso el sistema convencional en un área de la casa y suficiente el sistema pasivo en otra. Los sistemas automáticos también pueden mejorar el rendimiento de los sistemas pasivos en sí mis- mos. Un temporizador puede elevar o bajar una persiana según la hora del día, o hacerlo en función de un sensor de radiación solar. La apertura de un hueco de ventilación o el accionamiento de un ventilador puede estar en función del análisis de las condiciones de aire exterior en relación a las condiciones interiores. Sistemas de alumbrado. Un fotómetro puede indicarnos cuándo deben elevarse las ventanas y cuándo debe encenderse el alumbrado artificial. Éste, a su vez, puede regular su potencia en función de las necesidades. Sistemas integrados. Los sistemas domóticos integrarán todos estos funcionamientos y optimizarán el consumo energético global.
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2. Calidad del ambiente interior
El ambiente en el que se vive debe reunir condiciones adecuadas de calidad sensitiva y, tal vez, salubridad no sensitiva.
2.1. Ambientes interiores higrotérmicamente sanos y confortables
La calidad del ambiente interior tiene que ver con la calidad del aire, sus condiciones higro- térmicas y su correcta distribución. La arquitectura bioclimática debe preocuparse, tanto del ambiente exterior y el posible daño sobre el medio ambiente, como del el ambiente interior y el daño sobre los ocupantes.
Empleo de materiales de acabado sanos. Los materiales interiores no deben despren- der ninguna sustancia o cuerpo molesto o perjudicial para la salud. Las resinas sintéticas con formaldehídos emiten regularmente sustancias perjudiciales. Las moquetas y los acabados textiles pueden ser la base de colonias de ácaros. Los disolventes sintéticos en general emiten sustancias perjudiciales. Temperatura, movimiento del aire y humedad interior adecuados. Los ambientes interiores deben tener unas condiciones higrotérmicas adecuadas para el uso del local, las características del mismo y las personas que lo ocupen. No se pueden aplicar condi- ciones estándar para todos los locales ni actividades, ni reducir la adecuación interior al control de la temperatura. La confortabilidad de un local es el resultado de una amplia combinación de factores. Sistema de distribución de energía adecuado. No sólo es necesario que se cumplan unos ciertos parámetros térmicos, también es preciso que la energía se distribuya si- guiendo unos patrones que den lugar a un gradiente térmico óptimo, a la eliminación de la asimetría radiante excesiva y a un ritmo de variación de temperatura discreta. Los sistemas de convección, sobre todo el aire acondicionado, pueden crear un gradiente térmico poco adecuado, a diferencia del suelo radiante que casi reproduce el perfil per- fecto. Las paredes excesivamente calurosas o frías, como por ejemplo un techo radiante o con un número elevado de lámparas halógenas, o un gran ventanal, crean asimetría radiante con otros paramentos, creando inconfortabilidad. Los sistemas de encendido– apagado todo–nada, cuando se mueven en un rango amplio, provocan igualmente in- confortabilidad, al crear un ritmo de variación de temperatura excesivo.
- Suelos radiantes.
- Sistemas de regulación modular.
2.2. Ambientes interiores saludables en términos de radiaciones eléctricas, elec-
tromagnéticas y de sustancias extrañas
Los campos eléctricos o electromagnéticos, ya sean naturales o artificiales, pueden ser causas de molestias o enfermedades. Debe eliminarse el riesgo creando espacios protegidos.
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que se cree un efecto desequilibrado de alumbrado entre las zonas próximas al hueco y las profundas. Dispositivos de penetración de la luz en locales profundos y alejados de los cerra- mientos. Conductos de luz. De mayor eficacia que los parteluces o las bandejas reflec- toras, son los conductos de luz, ya que son capaces de dirigir la luz mediante múltiples reflexiones, controladas o incontroladas, o mediante el empleo de fibra óptica, hacia puntos muy profundos del edificio, alejados de los perímetros donde pueden ubicarse las ventanas.
3. Contaminación y medio ambiente
3.1. Edificios no dañinos para el medio ambiente
Gases. La contaminación gaseosa que puede generar un edificio de viviendas es función de la combustión vinculada al acondicionamiento: las calderas individuales o colectivas para calefacción o agua caliente sanitaria. La reducción de la dependencia energética del edificio, mediante el empleo de sistemas que aprovechen las energías naturales, limitará este tipo de contaminación.
- Sistemas pasivos de acondicionamiento.
- Sistemas activos de acondicionamiento.
- Sistemas convencionales de alta eficacia.
Líquidos. El agua doméstica, una vez empleada, se convierte en aguas negras o grises que salen del edificio como una nueva forma de contaminación. El empleo de sistemas de consumo de agua eficaces, como los electrodomésticos que ajustan el consumo de agua a la carga del aparato, o las cisternas de doble descarga, reducen el consuno. La autodepuración primaria de las aguas permitiría su reutilización para el riego y la reducción del caudal contaminante.
- Aguas de lluvia.
- Aguas sucias depuradas. Sólidos. Un español esta generando, por térmico medio 1,1 ó 1,2 kg de basura sólida al día. Estos residuos sólidos urbanos en muchas ocasiones acaban en vertederos incontro- lados provocando la acidificación del suelo y la contaminación de aguas subterráneas. La solución más efectiva sería reducir el consumo de productos desechables y proce- der al reciclado de los mismos. Para ello es imprescindible el empleo de estructuras y dispositivos interiores que faciliten el reciclado de basuras. Por otro lado si se emplean materiales reciclables o reciclados en el proceso de construcción, o en cualquier fase de consumo, se estará reduciendo la cantidad de materia prima nueva que se incorpora al proceso de recuperación y tratamiento.
- Uso de materiales reciclados.
- Uso de materiales reciclables.
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- Uso de materiales con ciclos de vida adecuados.
- Cubos de basura multiusos.
- Redes interiores de recogida separativas.
3.2. Edificios sostenibles en términos de agua
Los edificios deben optimizar el uso del agua, tanto en aquellas zonas donde la falta de agua pueda representar un problema, como en aquellas donde siendo suficiente, su depuración y potabilización representan un alto coste social.
Empleo de sanitarios más eficaces. El gasto de agua se puede optimizar si los sanita- rios se fabrican y usan correctamente. El empleo de atomizadores reduce el consumo de agua en los grifos, las cisternas de doble descarga reducen el agua necesaria para el arrastre de desperdicios y los electrodomésticos inteligentes reducen, igualmente su consumo de agua. Por otro lado, si se utiliza una red separativa de pluviales y aguas sucias interiores, se pueden utilizar las aguas de lluvia en algunos cometidos, como las cisternas.
- Atomizadores de alta eficacia.
- Cisternas de doble descarga.
- Redes separativas.
- Empleo de electrodomésticos más eficaces. El gasto de agua se puede optimizar si los electrodomésticos se fabrican y usan correctamente.
- Lavavajillas inteligentes de bajo consumo de agua.
- Lavadoras inteligentes de bajo consumo de agua.
