|
C A S A S C O N F O R T A B L E S Decisiones bioclimáticas para su vivienda
¿Qué es la arquitectura bioclimática? Es aquella arquitectura que diseña para aprovechar el clima y las condiciones del entorno con el fin de conseguir una situación de confort térmico en su interior. Juega exclusivamente con el diseño y los elementos arquitectónicos, sin necesidad de utilizar sistemas mecánicos 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 según los principios bioclimáticos, en el tiempo en que las posibilidades de climatización artificial eran escasas y caras. Los ventanales orientados al sur en el norte de España, el uso de ciertos materiales con determinadas propiedades térmicas, como la madera o el adobe, el abrigo del suelo, el encalado de las casas andaluzas, la ubicación de los pueblos... no es por casualidad, sino que cumplen una función específica. Pero, ¿realmente funciona? Las técnicas tradicionales funcionan: ¿no ha sentido nunca el frescor de una casa de pueblo a mediodía en un día de agosto?, ¿ha sentido lo agradable que es un patio andaluz en los días calurosos?, ¿ha comprobado como el sol que entra por una cristalera orientada al sur evita el uso de la calefacción en invierno? Si esto funciona, ¿no cree que será posible, estudiando cuidadosamente el diseño de la casa, poder ahorrar un importante porcentaje en los gastos de climatización? ¿Cuánto cuesta? Una casa bioclimática no tiene por qué ser más cara o más barata, más fea o más bonita, que una convencional. La casa bioclimática no necesita de la compra y/o instalación de extraños y costosos sistemas, sino que juega con los elementos arquitectónicos de siempre para incrementar el rendimiento energético y conseguir confort de forma natural. Para ello, el diseño bioclimático supone un conjunto de restricciones, pero siguen existiendo grados de libertad para el diseño según el gusto de cada cual. ¿Que ventajas tiene? Hay varias razones para recuperar la arquitectura bioclimática, recuperando viejas técnicas y adoptando nuevas:
Entonces, ¿por qué la arquitectura bioclimática no está más extendida?
El concepto de bienestar ha ido evolucionando de una manera curiosa. Al igual que la ropa de abrigo representa mucho más que la simple necesidad de abrigarse (y, de tal manera, se evoluciona hacia el concepto de moda), la vivienda representa más que la necesidad de tener un lugar confortable donde desarrollar parte de nuestra vida, y puede representar, por ejemplo, un símbolo de estatus. Como tal símbolo, debe adaptarse a ciertos cánones establecidos que representan este estatus. El ahorro energético y el aprovechamiento del sol como recurso pueden no responder adecuadamente al modelo de estatus, y sí en cambio el disponer de un costoso sistema de climatización 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 esporádicas campañas de concienciación, la publicidad se esfuerza todos los días 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 sinónimo de privación. La realidad es, sin embargo, que en la sociedad de consumo, éste debe ser incentivado para que el engranaje siga funcionando. No es posible que las compañías de suministro energético estén interesadas en nuevas tecnologías de ahorro energético, ni los fabricantes de sistemas de climatización en sistemas alternativos que desbanquen su tecnología. Los arquitectos y constructores tampoco se preocupan si, hasta ahora, el negocio va bien, y el consumidor, que no tiene información al respecto, no puede demandar productos alternativos que no conoce. Son los gobiernos, conscientes del problema del derroche energético, los primeros que impulsan la investigación 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 más importancia. Y en todos los países, hay organismos (en España el CIEMAT) que investigan y difunden conocimientos bioclimáticos 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 bioclimática, con resultados satisfactorios. Otros temas relacionados La arquitectura bioclimática trata exclusivamente de jugar con el diseño de la casa (orientaciones, materiales, aperturas de ventanas, etc.) para conseguir una eficiencia energética. La persona interesada en arquitectura alternativa se encontrará, sin embargo, con otros términos que pueden tener relación con lo que estamos hablando.
Arquitectura sostenible. 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.
Trayectoria solar Siendo el sol la principal fuente energética que
afecta al diseño bioclimático, es importante tener una idea de su
trayectoria en las distintas estaciones del año. 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.
Sin entrar en detalles técnicos, y
particularizando para el hemisferio norte, por encima del trópico de
Cáncer (es decir, una situación geográfica en la que está España): 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. Después del equinoccio de primavera, los días son
cada vez más largos, y el sol alcanza cada vez mayor altura a mediodía.
La salida y la puesta de sol se desplazan hacia el norte (es decir,
tiende a salir cada vez más por el nordeste y a ponerse por el
noroeste). Esta tendencia sigue hasta el solsticio de verano (21 de
junio), el día más largo del año, para seguir después la tendencia
contraria hasta llegar al equinoccio de otoño. Después del equinoccio de otoño, los días son cada
vez más cortos, y el sol cada vez está más bajo a mediodía. La
salida y la puesta de sol se desplazan hacia el sur (es decir, tiende a
salir cada vez más por el sudeste y a ponerse por el sudoeste. Esta
tendencia sigue hasta el solsticio de invierno (21 de diciembre), el día
más corto del año, para seguir después la tendencia contraria hasta
llegar al equinoccio de primavera.
Para hacerse una idea, en una ciudad tal como Cáceres,
en los equinoccios, la elevación alcanzada por el sol a mediodía son
unos 50º sobre la horizontal. Avanzando hacia el solsticio de verano,
el sol cada vez se eleva más, hasta los 74º (nunca llega a estar
vertical), y avanzando hacia el solsticio de invierno, el sol cada vez
está más bajo, hasta los 27º. En cuanto a la salida y puesta, en el
solsticio de invierno, se llegan a desplazar 31º hacia el sur, y en
el solsticio de verano 21º hacia el norte. También hay que tener en cuenta que el horario
solar no es el horario oficial. Por ejemplo, en Cáceres, 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 radiación recibida
por fachadas verticales: en invierno, la fachada sur recibe la mayoría
de radiación, gracias a que el sol está bajo, mientras que las otras
orientaciones apenas reciben radiación. En verano, en cambio, cuando
el sol está más vertical a mediodía, la fachada sur recibe menos
radiación directa, mientras que las mañanas y las tardes castigan
especialmente a las fachadas este y oeste, respectivamente. Radiación directa, difusa y reflejada La energía solar incidente en una superficie
terrestre se manifiesta de tres maneras diferentes: La radiación directa es, como su propio nombre
indica, la que proviene directamente del sol.
La radiación difusa es aquella recibida de la atmósfera
como consecuencia de la dispersión de parte de la radiación del sol
en la misma. Esta energía puede suponer aproximadamente un 15% de la
radiación global en los días soleados, pero en los días nublados,
en los cuales la radiación directa es muy baja, la radiación difusa
supone un porcentaje mucho mayor. Por otra parte, las superficies
horizontales son las que más radiación 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 radiación reflejada es, como su propio nombre
indica, aquella reflejada por la superficie terrestre. La cantidad de
radiación depende del coeficiente de reflexión de la superficie,
también llamado albedo. Por otra parte, las superficies horizontales
no reciben ninguna radiación reflejada, porque no "ven"
superficie terrestre, mientras que las superficies verticales son las
que más reciben.
Para hacerse una idea, en Cáceres, en un día
medio de marzo, la energía directa supone 2,09 Kwh/m2,
mientras que la energía difusa es 1,91 Kwh/m2, es decir,
la difusa es un 48% del total, mientras que en un día 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 está menos nublado que en marzo. Formas de transmisión del calor Es importante tener presentes los mecanismos de
transmisión del calor para comprender el comportamiento térmico de
una casa. Microscópicamente, el calor es un estado de agitación
molecular que se transmite de unos cuerpos a otros de tres formas
diferentes:
Conducción. El calor se transmite a través de la
masa del propio cuerpo. La facilidad con que el calor
"viaja" a través de un material lo define como conductor o
como aislante térmico. Ejemplos de buenos conductores son los
metales, y de buenos aislantes, los plásticos, maderas, aire. Este es
el fenómeno por el cual las viviendas pierden calor en invierno a
través de las paredes, lo que se puede reducir colocando un material
que sea aislante. El coeficiente de conducción térmica de un
material es una medida de su capacidad para conducir el calor. Convección. Si consideramos un material fluido (en
estado líquido o gaseoso), el calor, además de transmitirse a través
del material (conducción), 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 frío baja), la convección es natural, y si el movimiento
lo produce algún otro fenómeno (ventilador, viento), la convección
es forzada. Radiación. Todo material emite radiación
electromagnética, cuya intensidad depende de la temperatura a la que
se encuentre. La radiación infrarroja provoca una sensación de calor
inmediata (piénsese en una estufa de butano, por ejemplo). El sol nos
aporta energía exclusivamente por radiación. Capacidad calorífica e inercia térmica Si a un cuerpo le aportamos calor, este eleva su
temperatura. Si lo hace lentamente decimos que tiene mucha capacidad
calorífica, puesto que es capaz de almacenar mucho calor por cada
grado centígrado de temperatura. Las diferencias de capacidad calorífica
entre el agua y el aceite, por ejemplo, (mayor la primera que el
segundo) es lo que hace que, al fuego, el agua tarde más en
calentarse que el aceite, pero también que el agua "guarde"
más el calor. Se llama calor específico de un material
(en Kcal/KgºC) a la cantidad de calor que hay que suministrarle a 1
Kg para que eleve su temperatura 1ºC. La capacidad calorífica y el almacenamiento de
calor traen aparejados ciertos fenómenos. Por ejemplo: en casa, en
invierno, cuando encendemos la estufa al llegar por la tarde, la
habitación tarda en alcanzar una temperatura agradable, y cuando la
apagamos, por la noche, la temperatura de la habitación todavía es
buena y no se enfría inmediatamente. Esto ocurre también en las
estaciones: en el hemisferio norte, el 21 de abril (equinoccio de
primavera) el sol está en la misma posición que el 21 de septiembre
(equinoccio de otoño), y sin embargo, las temperaturas son mayores en
esta última fecha, por la sencilla razón de que la tierra todavía
"guarda" el calor del verano, que irá perdiendo poco a
poco. Esta "resistencia" de la temperatura a reaccionar
inmediatamente a los aportes de calor es lo que llamamos inercia térmica.
Este es un concepto importante en las viviendas
bioclimáticas: si tienen poca inercia térmica, reaccionarán rápidamente
a la radiación solar, calentándose pronto durante el día (hablamos
del invierno), pero también por la noche se enfrían más rápido: el
retardo entre los aportes de calor y la temperatura alcanzada es pequeño.
En cambio, en viviendas con gran inercia térmica, la radiación solar
no provocará una subida rápida de la temperatura de la casa, porque
el calor se está almacenando, y posteriormente se libera lentamente
por la noche, por lo que no se producirá una disminución brusca de
temperatura; además, las variaciones de temperatura se amortiguan, no
alcanzando valores tan extremos. Entonces, la inercia térmica en una vivienda lleva
aparejado dos fenómenos: el de retardo (de la temperatura interior
respecto a la temperatura exterior), y el de amortiguación (la
variación interior de temperatura no es tan grande como la variación
exterior). Confort térmico Muchos tenemos la idea intuitiva de que nuestro
confort térmico depende fundamentalmente de la temperatura del aire
que nos rodea, y nada más lejos de la realidad. Podemos decir que nuestro cuerpo se encuentra en
una situación de confort térmico 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 generación
de calor Actividad física y mental. Nuestro cuerpo debe
generar calor para mantener nuestra temperatura corporal, pero también
es un "subproducto" de nuestra actividad física y mental.
Para una situación de reposo, el cuerpo consume unas 70 Kcal / hora,
frente a una situación de trabajo, donde se pueden consumir hasta 700
Kcal / h para un ejercicio físico intenso. Metabolismo. Cada persona tiene su propio metabolismo
y necesita sus propios ritmos para evacuar calor. Factores que influyen en el ritmo de pérdida de
calor Aislamiento natural del individuo. El tejido adiposo
(grasa) y el vello, son "materiales" naturales que aislan y
reducen las pérdidas 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
térmicamente. Aunque la ropa de abrigo provoca una sensación de
calentamiento del organismo, en realidad lo único que hacen es reducir
las pérdidas de calor pues, evidentemente, no consumen energía ninguna
y, por tanto, no producen calor. Como no consumen, es el mecanismo más
barato energéticamente hablando para regular la temperatura del cuerpo.
En nuestras pretensiones de climatización de la vivienda, debemos
considerar esta solución de una manera razonable, es decir, por
ejemplo, en invierno, tan exagerado sería climatizar para estar siempre
en camiseta (los costes energéticos se disparan), como para estar
siempre con abrigo (demasiado incómodo). Es absurdo, más que ser un símbolo
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 decíamos, no es el fundamental a la hora de alcanzar
el confort térmico. Temperatura de radiación. Es un factor desconocido,
pero tan importante como el anterior. Está relacionado con el calor que
recibimos por radiación. Podemos estar confortables con una temperatura
del aire muy baja si la temperatura de radiación es alta; por ejemplo,
un día moderadamente frío de invierno, en el campo, puede ser
agradable si estamos recibiendo el calor del sol de mediodía; o puede
ser agradable una casa en la cual la temperatura del aire no es muy alta
(15ºC), pero las paredes están calientes (22ºC). Esto es importante,
porque suele ocurrir en las casas bioclimáticas, 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 pérdidas
de calor del organismo, por dos causas: por infiltración, al internarse
el aire en las ropas de abrigo y "llevarse" la capa de aire
que nos aisla; y por aumentar la evaporación del sudor, que es un
mecanismo para eliminar calor (ver más adelante "calor de
vaporización"). Humedad del aire. La humedad incide en la capacidad
de transpiración que tiene el organismo, mecanismo por el cual se
elimina el calor. A mayor humedad, menor transpiración. Por eso es más
llevadero un calor seco que un calor húmedo. Un valor cuantitativo
importante es la humedad relativa, que es el porcentaje de humedad que
tiene el aire respecto al máximo que admitiría. La humedad relativa
cambia con la temperatura por la sencilla razón de que la máxima
humedad que admite el aire cambia con ella.
Efecto invernadero Es el fenómeno por el cual la radiación entra en
un espacio y queda atrapada, calentando, por tanto, ese espacio. Se
llama así 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 radiación: es transparente a la radiación
visible (por eso vemos a través de él), pero opaco ante radiación
de mayor longitud de onda (radiación infrarroja). Cuando los rayos
del sol entran en un invernadero, la radiación es absorbida por los
objetos de su interior, que se calientan, emitiendo radiación
infrarroja, que no puede escapar pues el vidrio es opaco a la misma. El efecto invernadero es el fenómeno utilizado en
las casas bioclimáticas para captar y mantener el calor del sol.
Fenómenos convectivos naturales Como ya dijimos, la convección es un fenómeno por
el cual el aire caliente tiende a ascender u el frío a descender. Es
posible utilizar la radiación solar para calentar aire de tal manera
que, al subir, escape al exterior, teniendo que ser sustituido por
aire más frío, lo cual provoca una renovación de aire que se
denomina ventilación convectiva. El dispositivo que provoca este fenómeno
se denomina chimenea solar. En un espacio cerrado, el aire caliente tiende a
situarse en la parte de arriba, y el frío 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 fenómeno se
denomina estratificación térmica. Dos habitaciones colocadas a
diferentes alturas, pero comunicadas entre sí, participan de este fenómeno,
y resultará en que la habitación alta esté siempre más cálida que
la baja. Calor de vaporización Cuando un cuerpo pasa de estado líquido a gaseoso,
necesita absorber una cantidad de calor que se denomina calor de
vaporización. Entonces el agua, al evaporarse, necesita calor, que
adquiere de su entorno inmediato, enfriándolo. Por eso los lugares
donde hay agua están más frescos. Las plantas están transpirando continuamente,
eliminando agua en forma de vapor. Por eso los lugares donde hay
plantas están también más frescos. El agua de un botijo permanece fresca a pesar de
que haga calor, gracias a que el barro de que está hecho es permeable
al vapor de agua, permitiendo entonces la evaporación de parte del
agua interior, que refresca la masa de agua restante. Efecto climático del suelo
El suelo tiene mucha inercia térmica (ya
explicamos lo que es esto), lo que amortigua y retarda las variaciones
de temperatura, entre el día y la noche, e incluso entre estaciones.
La amortiguación de temperatura que se produce depende de la
profundidad y del tipo de suelo. Para amortiguar las variaciones día
- noche el espesor debe ser de 20 - 30 cm, para amortiguar las
variaciones entre días de distintas temperaturas, espesor de 80 a 200
cm, y para amortiguar variaciones invierno - verano, espesores de 6 -
12 m. Aunque en la práctica 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. Pérdida de calor en viviendas (invierno) Ya hemos hablado de los tres mecanismos de
transmisión del calor. En una vivienda, los tres funcionan para
producir pérdidas de calor. En el interior de la casa, el calor se
transmite entre los paramentos (muros, techos, suelos) principalmente
por radiación, y entre los paramentos y el aire interior
principalmente por convección. El calor "viaja" a través
de los paramentos por conducción, hasta alcanzar el exterior de la
casa, donde se disipa por convección y radiación. Para reducir las pérdidas
de calor, se actúa principalmente sobre el fenómeno de conducción a
través de los paramentos, intercalando una capa de material térmicamente
aislante. Hay que cuidar los llamados puentes térmicos, 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 vías rápidas de escape del calor. Sin embargo existe otra causa de pérdida de calor:
la ventilación. Para que una casa sea salubre necesita un ritmo
adecuado de renovación de aire. Si esta renovación se realiza con el
aire exterior, estamos perdiendo aire caliente e introduciendo aire frío.
Hay que llegar a un compromiso entre la ventilación que necesitamos y
las pérdidas de calor que podemos admitir, a no ser que se
"precaliente" el aire exterior de alguna manera.
Pero aunque reduzcamos la ventilación al mínimo,
una baja estanqueidad de la casa puede forzar la ventilación aunque
no queramos, especialmente en días ventosos: son las infiltraciones.
Por ello, es importante reducir al máximo este fenómeno, cuidando
especialmente las juntas de cierre de puertas y ventanas. Aunque se reduzca la ventilación y las
infiltraciones al mínimo, cuando hay viento, la convección forzada,
fenómeno del cual ya hablamos, hace que el calor que se transmite del
interior al exterior de la casa se disipe mucho más rápidamente en
el paramento exterior. La única manera de disminuir este fenómeno es
evitando que el viento golpee la casa, bien eligiendo una ubicación
donde la casa esté protegida de los vientos dominantes de invierno,
bien estableciendo barreras naturales mediante la vegetación. El comportamiento climático de una casa no solo depende de su diseño, sino que también está influenciado por su ubicación: la existencia de accidentes naturales como montes, ríos, pantanos, vegetación, o artificiales como edificios próximos, etc., crean un microclima que afecta al viento, la humedad, y la radiación solar que recibe la casa. Si se ha de construir una casa bioclimática, el primer estudio tiene que dedicarse a las condiciones climáticas de la región y, después, a las condiciones microclimáticas de la ubicación concreta.
Ubicación La ubicación determina las condiciones climáticas con las que la vivienda tiene que "relacionarse". Podemos hablar de condiciones macroclimáticas y microclimáticas. Las condiciones macroclimáticas son consecuencia de la pertenencia a una latitud y región determinada. Los datos más importantes que las definen son:
Las condiciones microclimáticas son consecuencia de la existencia de accidentes geográficos locales que pueden modificar las anteriores condiciones de forma significativa. Podemos tener en cuenta:
La elección de la ubicación de la vivienda, si ello es posible, es una decisión muy importante en el proceso de diseño bioclimático, si acaso tan importante como el diseño de la vivienda en sí misma. Además de seleccionar la ubicación más adecuada, debemos tener en cuenta que siempre es posible actuar sobre el entorno (añadiendo o quitando vegetación o agua, por ejemplo), para modificar las condiciones microclimáticas. Es lo que llamamos corrección del entorno. Forma y orientación
La forma de la casa influye sobre:
La orientación de la casa influye sobre:
Captación solar pasiva
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. Los sistemas de captación pueden ser definidos por dos parámetros: rendimiento, o fracción de energía realmente aprovechada respecto a la que incide, y retardo, o tiempo que transcurre entre que la energía es almacenada y liberada. Hay varios tipos de sistemas: Sistemas directos. El sol penetra directamente a través del acristalamiento al interior del recinto. Es importante prever la existencia de masas térmicas de acumulación de calor en los lugares (suelo, paredes) donde incide la radiación. Son los sistemas de mayor rendimiento y de menor retardo.
En el diseño de estos sistemas es importante considerar:
Aislamiento y masa térmica
La masa térmica provoca un desfase entre los aportes de calor y el incremento de la temperatura (ver Capacidad calorífica e inercia térmica). Funciona a distintos niveles. En ciclo diario, durante el invierno, la masa térmica estratégicamente colocada almacena el calor solar durante el día para liberarlo por la noche, y durante el verano, realiza la misma función, sólo que el calor que almacena durante el día es el de la casa (manteniéndola, por tanto, fresca), y lo libera por la noche, evacuándose mediante la ventilación. En ciclo interdiario, la masa térmica es capaz de mantener determinadas condiciones térmicas durante algunos días una vez que estas han cesado: por ejemplo, es capaz de guardar el calor de días soleados de invierno durante algunos días nublados venideros. En ciclo anual, se guarda el calor del verano para el invierno y el fresco del invierno para el verano (sólo una ingente masa térmica como el suelo es capaz de realizar algo así). La vivienda con elevada masa térmica se comporta manteniendo una temperatura sin variaciones bruscas, relativamente estable frente a las condiciones externas. El objetivo es conseguir que, mediante un buen diseño bioclimático, esta temperatura sea agradable. La masa térmica 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 rápidamente. Y rapidez y masa térmica están reñidas, por el desfase del que hablábamos anteriormente.
En general, materiales de construcción pesados pueden actuar como una eficaz masa térmica: los muros, suelos o techos gruesos, de piedra, hormigón o ladrillo, son buenos en este sentido. Colocados estratégicamente para recibir la radiación solar tras un cristal, funcionan fundamentalmente en ciclo diario, pero repartidos adecuadamente por toda la casa, funcionan en ciclo interdiario. Si la casa está enterrada o semienterrada, la masa térmica del suelo ayudará también a la amortiguación de oscilaciones térmicas, en un ciclo largo. El aislamiento térmico dificulta el paso de calor por conducción 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 plásticos. No conviene exagerar con este tipo de aislamiento, puesto que existe otra importante causa de pérdida de calor: las infiltraciones. De nada serviría tener una casa "superaislada" si no se ha cuidado este otro factor. De todas maneras, aunque se quieran reducir al máximo las infiltraciones, siempre es necesario un mínimo de ventilación por cuestiones higiénicas, lo que supone un mínimo de pérdidas caloríficas a tener en cuenta. Para hacer eficaz el aislamiento, también es necesario reducir al máximo los puentes térmicos. Ver Pérdida de calor en viviendas (invierno). En cuanto a la colocación del aislamiento, lo ideal es hacerlo por fuera de la masa térmica, es decir, como recubrimiento exterior de los muros, techos y suelos, de tal manera que la masa térmica actúe como acumulador eficaz en el interior, y bien aislado del exterior. También es importante aislar los acristalamientos. Durante el día actúan eficazmente en la captación de la radiación solar para obtener luz y calor, pero por las noches se convierten en sumideros de calor hacia el exterior por conducción y convección (no por radiación, pues el cristal es opaco al infrarrojo). Un doble acristalado reduce las pérdidas de calor, aunque también reduce algo la transparencia frente a la radiación solar durante el día. De cualquier manera, nada tan eficaz como aislamientos móviles (contraventanas, persianas, paneles, cortinas) que se echen durante la noche y se quiten durante el día. En verano, estos elementos pueden impedir durante el día la penetración de la radiación solar. Ventilación En una vivienda bioclimática, la ventilación es importante, y tiene varios usos:
Consideramos diferentes formas de ventilar:
Aprovechamiento climático del suelo
La elevada inercia térmica del suelo provoca que las oscilaciones térmicas del exterior se amortigüen cada vez más según 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. Además de la inercia térmica, una capa de tierra puede actuar como aislante adicional. Las cuevas siempre fueron utilizadas como protección frente a las inclemencias del tiempo; los sótanos 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 diseños pretenden aprovechar los efectos climáticos del suelo sin suponer una merma de iluminación y controlando la humedad. Una idea interesante puede ser que ciertas fachadas de la casa estén 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 esté parcialmente enterrada, o enterrarla totalmente e incluso echar una capa de tierra sobre el techo (que será plano). La luz entrará por la fachada sur y, si fuera necesario, se pueden abrir claraboyas para la iluminación de las habitaciones más interiores. A mí 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 ventilación 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, además de que prefiero que el techo no sea plano. Para aprovechar la temperatura del suelo, se pueden enterrar tubos de aire (cuanto más profundos mejor), de tal manera que este aire acaba teniendo la temperatura del suelo. Se puede introducir en la casa bombeándolo con ventiladores o por convección.
Espacios tapón Son espacios adosados a la vivienda, de baja utilización, que térmicamente actúan de aislantes o "tapones" entre la vivienda y el exterior. El confort térmico en estos espacios no está asegurado, puesto que, al no formar parte de la vivienda propiamente dicha (el recubrimiento aislante no los incluirá), no disfrutarán de las técnicas adecuadas de climatización, pero como son de baja utilización, tampoco importa mucho. Pueden ser espacios tapón el garaje, el invernadero, el desván... Este último es importante que exista. La colocación adecuada de estos espacios puede acarrear beneficios climáticos para la vivienda.
Protección contra la radiación de verano
La evaporación de agua refresca el ambiente (ver Calor de vaporización). Si utilizamos la energía solar para evaporar agua, paradójicamente estaremos utilizando el calor para refrigerar. Hay que tener en cuenta que la vegetación, durante el día, transpira agua, refrescando también el ambiente. Varias ideas son practicables. En un patio, una fuente refrescará esta zona que, a su vez, puede refrescar las estancias colindantes. El efecto será mejor si hay vegetación. La existencia de vegetación y/o pequeños estanques alrededor de la casa, especialmente en la fachada sur, mejorará también el ambiente en verano. Sin embargo hay que considerar dos cosas: por una parte, un exceso de vegetación puede crear un exceso de humedad que, combinado con el calor, disminuirá la sensación de confort, por otra, en invierno habrá también algo más de humedad. De cualquier manera, en climas calurosos, suele ser conveniente casi siempre el uso de esta técnica. El riego esporádico alrededor de la casa, o la pulverización de agua sobre fachadas y tejado, también refrescará la casa y el ambiente. |
