Arquitectura Bioclimática

La arquitectura bioclimática es un tipo de arquitectura donde el equilibrio y la armonía son una constante con el medio ambiente. Se busca lograr un gran nivel de confort térmico, teniendo en cuenta el clima y las condiciones del entorno para ayudar a conseguir el confort térmico interior mediante la adecuación del diseño, la geometría, la orientación y la construcción del edificio adaptado a las condiciones climáticas de su entorno. Juega exclusivamente con las características locales del medio (relieve, clima, vegetación natural, dirección de los vientos dominantes, insolación, etc.), así como,el diseño y los elementos arquitectónicos, sin utilizar sistemas mecánicos, que más bien se consideran como sistemas de apoyo. No debemos olvidar, que una gran parte de la arquitectura tradicional ya funcionaba según los principios bioclimáticos: ventanales orientados al sur en las regiones de clima frío del hemisferio norte, el uso de ciertos materiales con determinadas propiedades térmicas, como la madera, la piedra o el adobe, el abrigo del suelo, el encalado en las casas mediterráneas para mantener el interior fresco en verano, la ubicación de los pueblos, etc. La arquitectura bioclimática es, en definitiva, una arquitectura adaptada al medio ambiente, sensible al impacto que provoca en la naturaleza, y que intenta minimizar el consumo energético y con él, la contaminación ambiental.

Una vivienda bioclimática puede conseguir un gran ahorro e incluso llegar a ser sostenible en su totalidad. Aunque el costo de construcción puede ser mayor, puede ser rentable, ya que el incremento en el costo inicial puede llegar a amortizarse en el tiempo al disminuirse los costos de operación.

Una casa bioclimática no tiene por qué ser más cara que una convencional, pero las construidas en climas templados han mostrado un sobre costo del 5 al 15 %. No necesita de la compra o instalación de sistemas mecánicos de climatización, sino que juega con los elementos arquitectónicos de siempre para incrementar el rendimiento energético y conseguir el 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. La arquitectura bioclimática tiene en cuenta las condiciones del terreno, el recorrido del Sol, las corrientes de aire, etc., aplicando estos aspectos a la distribución de los espacios, la apertura y orientación de las ventanas, etc., con el fin de conseguir una eficiencia energética. No consiste en inventar cosas extrañas sino diseñar con las ya existentes y saber sacar el máximo provecho a los recursos naturales que nos brinda el entorno. Sin embargo, esto no tiene porqué condicionar el aspecto de la construcción, que es completamente variable y perfectamente acorde con las tendencias y el diseño de una buena arquitectura.

El diseño bioclimático está fundamentado en el análisis climático del sitio de estudio, para esto es necesario procesar los principales datos climatológicos (temperatura, humedad, precipitación pluvial, viento, radiación, entre otros) utilizando gráficas, mapas, o proyecciones típicas de la geometría solar. También es importante aprovechar las distintas herramientas desarrolladas por los principales investigadores del tema (Baruch Givoni, Victor Olgyay, Mahoney, etc.). Estas herramientas como la carta bioclimática o la psicrométrica, permiten evaluar los datos climáticos con la temperatura considerada como de «confort» y obtener recomendaciones de diseño, tales como ventilar, uso de la masa térmica, uso del enfriamiento evaporativo, etc.

Adaptación a la temperatura

Es quizá en este punto donde es más común incidir cuando se habla de arquitectura bioclimática. Lo más habitual, es aprovechar al máximo la energía térmica del sol cuando el clima es frío, por ejemplo para calefacción y agua caliente sanitaria. Aprovechar el efecto invernadero de los cristales. Tener las mínimas pérdidas de calor (buen aislamiento térmico) si hay algún elemento calefactor.

Cuando el clima es cálido lo tradicional es hacer muros más anchos, y tener el tejado y la fachada de la casa con colores claros. Poner toldos y cristales especiales como doble cristal y tener buena ventilación son otras soluciones. En el caso de usar algún sistema de refrigeración, aislar la vivienda. Contar delante de una vivienda con un gran árbol de hoja caduca que tape el sol en verano y en invierno lo permita también sería una solución.

Orientación

• Con una orientación de las ventanas acristaladas al sur en el Hemisferio Norte, o al norte en el Hemisferio Sur, se capta más radiación solar en invierno y menos en verano, aunque para las zonas más cálidas (con temperaturas promedio superiores a los 25 °C) es sustancialmente más conveniente colocar los acristalamientos en el sentido opuesto, esto es, dándole la espalda al ecuador; de esta forma en el verano, la cara acristalada sólo será irradiada por el Sol en los primeros instantes del alba y en los últimos momentos del ocaso, y en el invierno el Sol nunca bañará esta fachada, reduciendo el flujo calorífico al mínimo y permitiendo utilizar conceptos de diseño arquitectónico propios del uso del cristal.

Soleamiento y protección solar

• Las ventanas con una adecuada protección solar, alargadas en sentido vertical y situadas en la cara interior del muro, dejan entrar menos radiación solar en verano, evitando el sobrecalentamiento de locales soleados.

• Por el contrario, este efecto no es beneficioso en lugares fríos o durante el invierno, por eso, tradicionalmente, en lugares fríos las ventanas son más grandes que en los cálidos, están situadas en la cara exterior del muro y suelen tener miradores acristalados, para potenciar la beneficiosa captación de la radiación solar.

• Dispositivos de protección solar:
  • el alero: es el plano horizontal de protección solar, en la fachada norte (hemisferios Sur) o fachada sur (hemisferio norte) permite co
  • parasoles verticales oblicuos a la fachada: en fachada oeste (hemisferio Sur) o fachada este (hemisferio Norte). En dichas orientaciones la incidencia solar es a baja altura por lo que los aleros no son eficaces.  La colocación de estas pantallas a 45º permite la penetración solar en invierno y se puede controlar la incidencia del sol  en verano.

• El puerto de Willemstadt mostrado en la imagen, en la isla de Curazao, es un ejemplo que se opone a la arquitectura bioclimática. Los techos inclinados para evitar la acumulación de nieve típicos de Holanda y las ventanas relativamente pequeñas y cerradas contrastan con el clima cálido de la zona intertropical, donde resulta fundamental estudiar la ventilación a través de ventanas dirigidas fundamentalmente hacia el este y noreste, para aprovechar los vientos alisios que soplan durante todo el año (esta idea refiere al hemisferio Norte; sería diferente en el hemisferio sur). Sin embargo, este problema aparente se justifica por motivos turísticos y se controla con el uso del aire acondicionado, muy importante y hasta necesario por la enorme cantidad de turistas y el uso fundamental de los edificios para fines comerciales.
• Uno de los principales objetivos de la arquitectura bioclimática es ofrecer una climatización y ventilación óptimas a partir de una gestión y regulación adecuada de la radiación solar así como de la circulación natural del aire. Este tipo de arquitectura es una tendencia al alza respaldada por una mayor concienciación medioambiental, también en los espacios exteriores de las viviendas. Se conoce como pérgolabioclimática aquel sistema de protección solar capaz de regular de forma natural la temperatura de la zona que cubre y la radiación solar que recibe, al tiempo que ofrece protección frente a la lluvia, el viento y cualquier otra inclemencia meteorológica.

Aislamiento térmico

• Los muros gruesos retardan las variaciones de temperatura, debido a su inercia térmica.
• Los edificios enterrados o semi enterrados, aprovechan la inercia térmica de la tierra que los rodea, estabilizando la oscilación térmica. Por ejemplo, la que se presenta en las mañanas frías y tardes calurosas.
• Un buen aislamiento térmico evita, en el invierno, la pérdida de calor por su protección con el exterior, y en verano la entrada de calor.
• Uno de los materiales con mejores propiedades aislantes, es el aire. Debido a sus bajos valores de conductividad térmica, el uso de cámaras de aire se aprovecha para interrumpir el flujo térmico entre el interior o el exterior. Sin embargo, estas cámaras de aire son más eficaces cuando tienen dimensiones pequeñas, debido a que en estas se limita el movimiento convectivo del aire que puede transferir calor de una cara a otra. Un buen ejemplo de estas reducidas cámaras es el EPS (poliestireno) que contiene pequeñas burbujas de aire atrapado.
• En las casas con techo inclinado o a dos aguas de las zonas templadas, puede construirse un techo raso que encierre una cámara superior con el fin de aislar a la vivienda del excesivo calor de la radiación solar en verano y del frío del invierno. Es el caso de los chalets suizos cuya fachada se dirige hacia el sur para aprovechar la radiación solar durante el invierno y tiene un piso superior que sirve de granero o almacén de heno que tiene buenas propiedades aislantes durante el invierno. Al tener las habitaciones de la vivienda en el primer piso y el establo en la planta baja, el chalet funciona como un ejemplo admirable de vivienda bioclimática ya que el establo produce una especie de calefacción natural que sirve para calentar la vivienda en el primer piso. En la época de calor, el ganado se saca a pastar en los prados y al dejar libre el establo, permite una ventilación del mismo que sirve para refrescar la vivienda. Tampoco el ático o granero tiene paja o heno durante el verano, por lo que protege a la vivienda del calor solar excesivo. La escalera exterior de acceso a la vivienda (típica en los chalets y casas agropecuarias gallegas y de muchas otras partes) tiene como finalidad acceder a la vivienda sin molestar al ganado y otros animales domésticos.
• Infiltración es la entrada de aire desde exterior por fenómenos o usos en principio no controlados, pero que afectan o son asumidos para la ventilación, por ejemplo, rendijas en puertas o difusión a través de determinadas superficies.

Ventilación cruzada

• La diferencia de temperatura y presión entre dos estancias con orientaciones opuestas, genera una corriente de aire que facilita la ventilación.
• Una buena ventilación o calidad del aire interior¹​ es muy útil en climas cálidos húmedos, sin refrigeración mecánica, para mantener un adecuado confort higrotérmico.
• Para diseñar adecuadamente la ventilación en espacios habitables, es necesario conocer la dirección, la velocidad y la temperatura de este. Para esto se utilizan los datos climáticos de cada sitio de estudio, estos pueden ser anuales, mensuales e incluso horarios. Es importante que estos datos sean normalizados, es decir sean el promedio de los datos recabados por varios años (al menos 10).
• La ventilación también puede ser utilizada no solo para enfriar un espacio ya que si se utiliza en combinación con cuerpos de agua (fuentes, estanques) es posible aumentar la humedad del aire, siendo esta una técnica muy apreciada en climas cálido secos.

Texto extraído de Wikipedia