La arquitectura Bioclimática o Bioarquitectura es una forma de denominar el "proceso de diseño de espacios habitables, que utiliza la energía renovable del medioambiente para su desarrollo".
Arquitectura Sustentable, Solar o Ecológica son sinónimos de la Bioarquitectura, que presentan ciertos matices según diversos autores, de acuerdo al origen ecológico y reciclable de materiales de construcción, en la utilización de equipos de climatización sustentables, o en la concepción orgánica de la forma y geometría del proyecto entre otros.
Bioarquitectura concentra en su nombre el concepto de clima, dando por entendido que la palabra Bio incorpora al hombre y al medio ambiente. De esta forma, se concentra en un nombre la naturaleza o la biología, el ser humano y la arquitectura.
Los grandes beneficios de la bioarquitectura, son para los usuarios. Se mejora la calidad de vida y el confort del ambiente construido, cuidando la salud de las personas y del medioambiente.
Además, cabe destacar que se reducen los costos operacionales (costos de iluminación, calefacción, y ventilación entre otros), en un porcentaje cercano al 40%, dependiendo de la zona climática y de las estrategias y materiales incorporados en el proyecto final. De esta forma, la bioarquitectura promueve la eficiencia energética del sector inmobiliario y la construcción, tema clave si se considera que este rubro representa cerca del 35% de todo el consumo energético del País.
Arquitectura Sustentable, Solar o Ecológica son sinónimos de la Bioarquitectura, que presentan ciertos matices según diversos autores, de acuerdo al origen ecológico y reciclable de materiales de construcción, en la utilización de equipos de climatización sustentables, o en la concepción orgánica de la forma y geometría del proyecto entre otros.
Bioarquitectura concentra en su nombre el concepto de clima, dando por entendido que la palabra Bio incorpora al hombre y al medio ambiente. De esta forma, se concentra en un nombre la naturaleza o la biología, el ser humano y la arquitectura.
Los grandes beneficios de la bioarquitectura, son para los usuarios. Se mejora la calidad de vida y el confort del ambiente construido, cuidando la salud de las personas y del medioambiente.
Además, cabe destacar que se reducen los costos operacionales (costos de iluminación, calefacción, y ventilación entre otros), en un porcentaje cercano al 40%, dependiendo de la zona climática y de las estrategias y materiales incorporados en el proyecto final. De esta forma, la bioarquitectura promueve la eficiencia energética del sector inmobiliario y la construcción, tema clave si se considera que este rubro representa cerca del 35% de todo el consumo energético del País.
ESTRATEGIAS DE BIOARQUITECTURA
Para generar una arquitectura sustentable se requiere incorporar ciertas estrategias que puedan asegurar una eficiencia ambiental y energética.
Bioarquitectura propone tres principios fundamentales para la construcción con alto estándar de diseño arquitectónico y bajo consumo energético.
• Control de la radiación solar e iluminación natural
• Ventilación natural y sistemas mixtos de calefacción/refrigeración
• Aislamiento térmico y acústico en muros, techos y pavimentos
1.- Control de la radiación solar e iluminación natural
Orientación de los recintos
Una de las estrategias más importantes es el aprovechamiento solar en las distintas épocas del año, permitiendo el ingreso del sol a los recintos en épocas invernales, y evitándolo en las épocas de altas temperaturas y excesiva radiación solar. En nuestro hemisferio sur, los recintos más habitables se ubican al norte, analizando la geometría solar que asegure la mejor distribución energética de los espacios
Producir el efecto invernadero en zonas habitables, al permitir el ingreso del sol a través de áreas vidriadas (explicar el efecto invernadero? (que la energía del sol entra por el vidrio con una frecuencia de onda, pero que al rebotar cambia esta frecuencia y no puede salir, transformándose en calor), con estrategias de almacenamiento de esta radiación, es unos de los conceptos fuertes de la arquitectura solar pasiva, o Bioarquitectura.
La utilización de la inercia térmica del subsuelo, al semi enterrar y orientar los recintos habitables, también es una estrategia central. Se puede aprovechar el calor acumulado y permanente de la tierra en épocas invernales, y la inercia térmica para enfriarla en épocas de verano. En Santiago por ejemplo, a una profundidad de un metro la temperatura siempre estará cercana a los 18 ºC, variando solo un par de grados en las diferentes estaciones del año.
Protectores solares
El área de las aberturas con vidrios afectará de manera determinante la cantidad de luz y calor solar transmitidos hacia el interior de los espacios. La mejor técnica para favorecer la calidad térmica y lumínica de los ambientes es proteger las ventanas y fachadas de vidrios de la radiación solar, especialmente en las fachadas este y oeste en épocas de verano.
Los protectores solares exteriores son el método más efectivo para reducir las ganancias de calor a través de las aberturas y ventanas. Esta reducción puede estimarse hasta en 80% en el caso de ventanas con vidrios claros simples. Los protectores solares deben adaptarse a la latitud del sitio, es decir, a la trayectoria y ángulo solar a lo largo del año, así como a la orientación de las ventanas en cada fachada.
El uso de estos elementos es clave para lograr el confort térmico y lumínico en forma natural, y reducir el consumo de energía, disminuyendo el uso de calefacción en un 35% aproximadamente en épocas de invierno al permitir el ingreso del calor en el día, y evitar las perdidas en la noche.
Colectores solares
Como elementos activos de la vivienda, destacan los colectores solares térmicos y fotovoltaicos, que son para calentar agua y generar electricidad respectivamente.
Colectores solares
Como elementos activos de la vivienda, destacan los colectores solares térmicos y fotovoltaicos, que son para calentar agua y generar electricidad respectivamente.
Estos elementos son considerados desde un inicio en la Bioarquitectura, utilizando los techos y a veces las fachadas como el soporte de estos elementos de generación de energía natural a través de la radiación solar continúa.
La capacidad de generación de agua caliente para calefacción o electricidad para ser incorporada, dependerá de los equipos de paneles solares y de los metros cuadrados instalados, capacidades que están estudiadas por las empresas de energía solar que hoy operan en Chile.
La capacidad de generación de agua caliente para calefacción o electricidad para ser incorporada, dependerá de los equipos de paneles solares y de los metros cuadrados instalados, capacidades que están estudiadas por las empresas de energía solar que hoy operan en Chile.
Iluminación natural
Todas las estrategias de orientación y protección de los espacios, buscan controlar la radiación solar, pero además son los factores determinantes de la iluminación natural de los espacios interiores.
La ecuación entre iluminación natural y control de la radiación no solo mejora los factores térmicos (calor/frío/humedad), sino que determinan el consumo eléctrico en iluminación y la estética interior de un recinto.
La ecuación entre iluminación natural y control de la radiación no solo mejora los factores térmicos (calor/frío/humedad), sino que determinan el consumo eléctrico en iluminación y la estética interior de un recinto.
El ahorro en consumo eléctrico al obtener una construcción con una adecuada iluminación natural es de un 40% aprox. Para asegurar esta proporción Bioarquitectura utiliza dos modernos software, Ecotect y Archisun, que analizan los espacios a través de una radiografía lumínica en planta y corte (Day Light Factor/Factor de luz Día), determinando los lux (iluminancia) necesarios para cada espacio de acuerdo a sus necesidades.
2.- Ventilación natural y sistemas mixtos de calefacción/refrigeración
Ventilación cruzada y efecto venturi
Una estrategia fundamental en la Bioarquitectura es utilizar el viento, para favorecer las corrientes de ventilación natural proporcionadas a cada época del año. Se proyectan recintos habitables con ventilaciones cruzadas controlables, a través de ventanas practicables o troneras insertas en ventanas, muros y techos.
En los espacios interiores de una o doble altura, la estrategia es ubicar ventanas superiores e inferiores que faciliten el efecto venturi que apoya la ventilación natural de los recintos. Este fenómeno se produce por los cambios de presiones y temperaturas, donde el aire caliente tiende a subir.
En los espacios interiores de una o doble altura, la estrategia es ubicar ventanas superiores e inferiores que faciliten el efecto venturi que apoya la ventilación natural de los recintos. Este fenómeno se produce por los cambios de presiones y temperaturas, donde el aire caliente tiende a subir.
Estas estrategias de ventilación son factibles de utilizar la mayor parte del año. Sin embargo, cuando las condiciones climáticas son muy extremas
(- 0°C + 33 °C), la Bioarquitectura recomienda utilizar sistemas mixtos de calefacción y enfriamiento. La estrategia central se transforma en dar hermeticidad completa a la construcción, solo intercambiando aire exterior a través de sistemas mecánicos de bajo consumo energético.
La ventilación es elemental para climatizar la arquitectura, pero también es fundamental para renovar el aire al interior de los recintos, aspecto clave en la higiene ambiental de los espacios habitables.
(- 0°C + 33 °C), la Bioarquitectura recomienda utilizar sistemas mixtos de calefacción y enfriamiento. La estrategia central se transforma en dar hermeticidad completa a la construcción, solo intercambiando aire exterior a través de sistemas mecánicos de bajo consumo energético.
La ventilación es elemental para climatizar la arquitectura, pero también es fundamental para renovar el aire al interior de los recintos, aspecto clave en la higiene ambiental de los espacios habitables.
Sistemas Mixtos de Calefacción y Enfriamiento
Bioarquitectura combina los sistemas tradicionales de calefacción y enfriamiento, (loza radiante, radiadores, aire acondicionado) con sistemas pasivos de climatización, como las ventilaciones cruzadas paralelas y en altura, y la utilización de la inercia térmica de la tierra como un factor estabilizador de la temperatura.
El utilizar el agua o el aire como sistemas de enfriamiento y calefacción de la vivienda, es un moderno procedimiento de climatización que aprovecha la temperatura interior de la tierra.
Se requiere planificar la forma de enterrar los ductos de climatización que deben ir bajo la cota del terreno, para obtener una temperatura constante y climatizar los fluidos (aire o agua) que se reintegran a la vivienda a una adecuada temperatura.
De esta forma, destaca la utilización de todas las estrategias bioclimaticas centrales, las cuales están respaldadas por resultados científicos que mejoran el diseño arquitectónico, aseguran una eficiencia energética y un ahorro económico.
3.- Aislamiento térmico y acústico en muros, techos y pavimentos
Aislantes térmicos
Uno de los propósitos de la construcción de Bioarquitectura es protegerse de las condiciones extremas del medio ambiente. El aislamiento térmico y acústico es fundamental, debido a que involucra todo el sistema envolvente de los espacios habitables, el cual interactúa con el medioambiente.
Como consecuencia de un mal sistema de aislamiento, se produce un gran derroche energético. El objetivo entonces es evitar las pérdidas de energía y aumentar las ganancias térmicas internas.
Los aislantes térmicos se caracterizan por su alta resistencia a las temperaturas extremas. Es necesario para atenuar el intercambio de calor entre las habitaciones y el exterior o entre habitaciones con distintas temperaturas. El material más resistente al paso de calor es el aire y algunos otros gases.
Por esta razón se utilizan como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, capaces de inmovilizar el aire confinado en el interior. Se suelen utilizar como aislantes específicos materiales combinados de sólidos y los cuales proporcionan mayor comodidad y son menos agresivas con el medio ambiente ya que evitan las emisiones contaminantes durante su uso y después de su vida útil. - (Fibra de celulosa de papel reciclado - Cáñamo y lino - Panel de fibras de madera - Lana de oveja - Corcho en planchas - Corcho triturado - Plumas de ave - Paja con cal)
Techos vegetales y con terrazas Utilizar techos vegetales o terrazas en la parte superior de los recintos, es una buena manera de asilar la construcción de las inclemencias del clima, considerando que mas del 50% de la radiación, y cerca del 90 % de la lluvia cae sobre esta superficie.
La función más importante es la protección contra el agua y soleamiento.
Presentan un soporte estructural, una barrera contra el vapor, y un aislamiento térmico con membrana impermeable, barrera contra raíces y un sistema de drenajes para el crecimiento de la capa vegetal.
Esta solución presenta aportes estéticos como técnicos, ayudan a la protección del medio ambiente, purifican el aire, limpian el agua y ahorran energía. Cuando la solución son techos terrazas, estos actúan como una potente barrera térmica y acústica.
En general los techos vegetales mejoran la calidad del aire, regulan la temperatura, aportan áreas verdes y fomentan la conservación de la biodiversidad. A nivel de beneficios económicos destacan la reducción de aislamiento, reduce el uso de sistemas públicos de alcantarillado, reduce gases de efecto invernadero, disminución de los gastos de energía en calefacción y prolonga la vida útil de la impermeabilización.
En síntesis Bioarquitectura proponen una combinación de estrategias de arquitectura, ingeniería y construcción. Los objetivos centrales son elaborar arquitectura sustentable adecuada a las necesidades de cada cliente, incorporando una arquitectura contemporánea, y una moderna ingeniería de construcción, para asegurar una eficiencia energética y un ahorro económico en el funcionamiento de la construcción a lo largo del tiempo.
Destaca la incorporación de todas las estrategias Bioclimaticas contemporáneas, que se integran en los aspectos térmicos (calor/frío/humedad), lumínicos (luz natural) y acústicos.
Como consecuencia de un mal sistema de aislamiento, se produce un gran derroche energético. El objetivo entonces es evitar las pérdidas de energía y aumentar las ganancias térmicas internas.
Los aislantes térmicos se caracterizan por su alta resistencia a las temperaturas extremas. Es necesario para atenuar el intercambio de calor entre las habitaciones y el exterior o entre habitaciones con distintas temperaturas. El material más resistente al paso de calor es el aire y algunos otros gases.
Por esta razón se utilizan como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, capaces de inmovilizar el aire confinado en el interior. Se suelen utilizar como aislantes específicos materiales combinados de sólidos y los cuales proporcionan mayor comodidad y son menos agresivas con el medio ambiente ya que evitan las emisiones contaminantes durante su uso y después de su vida útil. - (Fibra de celulosa de papel reciclado - Cáñamo y lino - Panel de fibras de madera - Lana de oveja - Corcho en planchas - Corcho triturado - Plumas de ave - Paja con cal)
Techos vegetales y con terrazas Utilizar techos vegetales o terrazas en la parte superior de los recintos, es una buena manera de asilar la construcción de las inclemencias del clima, considerando que mas del 50% de la radiación, y cerca del 90 % de la lluvia cae sobre esta superficie.
La función más importante es la protección contra el agua y soleamiento.
Presentan un soporte estructural, una barrera contra el vapor, y un aislamiento térmico con membrana impermeable, barrera contra raíces y un sistema de drenajes para el crecimiento de la capa vegetal.
Esta solución presenta aportes estéticos como técnicos, ayudan a la protección del medio ambiente, purifican el aire, limpian el agua y ahorran energía. Cuando la solución son techos terrazas, estos actúan como una potente barrera térmica y acústica.
En general los techos vegetales mejoran la calidad del aire, regulan la temperatura, aportan áreas verdes y fomentan la conservación de la biodiversidad. A nivel de beneficios económicos destacan la reducción de aislamiento, reduce el uso de sistemas públicos de alcantarillado, reduce gases de efecto invernadero, disminución de los gastos de energía en calefacción y prolonga la vida útil de la impermeabilización.
En síntesis Bioarquitectura proponen una combinación de estrategias de arquitectura, ingeniería y construcción. Los objetivos centrales son elaborar arquitectura sustentable adecuada a las necesidades de cada cliente, incorporando una arquitectura contemporánea, y una moderna ingeniería de construcción, para asegurar una eficiencia energética y un ahorro económico en el funcionamiento de la construcción a lo largo del tiempo.
Destaca la incorporación de todas las estrategias Bioclimaticas contemporáneas, que se integran en los aspectos térmicos (calor/frío/humedad), lumínicos (luz natural) y acústicos.
BIOARQUITECTURA DE CARÁCTER SOCIAL
En la actualidad desarrollo una investigación sobre vivienda social bioclimática, estudiando algunos conjuntos del Ministerio de la Vivienda y algunos proyectos de vivienda social definitiva del Techo para Chile, en el marco de una Tesis Doctoral para la Universidad Politécnica de Cataluña, España.
La vivienda social o colectiva se sigue construyendo de forma repetitiva y sistemática, sin considerar los elementos ambientales para la definición de su forma. Las estrategias bioclimáticos descritas anteriormente, y útiles para los distintos climas de Chile, no son incorporadas a la arquitectura de carácter social y/o masivo.
Los avances en vivienda social se han generado en las técnicas constructivas y en los materiales, mejorando en este caso la inercia térmica, el aislamiento y la durabilidad entre otros factores, pero no en aspectos formales del conjunto de vivienda que asegure una mejor distribución de la energía pasiva hacia el interior de los recintos. Hoy existe una normativa térmica para muros y techos de acuerdo a la zona climática donde se emplaza cada obra.
Sin embargo, esto no impide que se construyan conjuntos de viviendas mal orientadas que no aseguran un mínimo de radiación solar en su interior, viviendas mal ventiladas que incrementan la humedad y la condensación, conjuntos que no incorporan el espacio público en su diseño.
En el mundo aproximadamente cerca del 35% de lo que se construye es vivienda. En Chile, se construyen 100.000 viviendas de carácter social al año, y el déficit habitacional asegura este ritmo hasta el año 2027.
En este sentido, se hace urgente una investigación que defina claramente conceptos sobre la forma de distribuir las viviendas, un análisis de nuevos ordenes urbanos que incorpore las estrategias de diseño bioclimático en profundidad. Es necesario investigar nuevas formas de habitar en la vivienda colectiva, definiendo y asegurando estándares bioclimáticos para los habitantes de estos conjuntos, que son los más necesitados de estrategias económicas para la habitabilidad de sus hogares. (Térmica, lumínica, acústica)
También se espera mejorar el espacio público de forma ambiental, considerando que viviendas son a veces de 30 metros cuadrados. Hay que estudiar el proyecto habitacional de afuera hacia adentro, entendiendo que no sólo el confort térmico interior y el programa son lo que determina la fisonomía de los edificios, sino que las ganancias energéticas generadas en el espacio exterior también pueden, y deben, ser fundamentales en la composición y construcción de estos conjuntos de viviendas.
Cuando se analizan los conjuntos de vivienda social que se construyen en Chile, siempre quedan grupos de viviendas mal orientadas, las cuales no tienen acceso a la luz solar durante el día. Entonces aparecen ciertas preguntas:
¿Como ubicar de la mejor forma las viviendas? ¿Como compensar aquellas viviendas menos favorecidas? ¿Que porcentaje de aberturas de ventanas debieran producirse para cada fachada? Cuantos colectores solares serian necesarios para calentar agua y/o generar electricidad para las viviendas. Donde ubicarlos?
Estas son las respuestas que buscamos, y se propone utilizar la tecnología mas avanzada para poder modelar científicamente las mejores alternativas para la forma bioclimática de los conjuntos de vivienda social.
Aplicación software Ecotect y Archisun para la investigación
Ecotect es un software Ingles que tiene una salida grafica muy clara, y que puede modelar los aspectos térmicos, lumínicos y acústicos de cada proyecto. Se debe construir el modelo en tres dimensiones y someterlo al análisis de acuerdo a la latitud y zona climática del proyecto.
¿Como ubicar de la mejor forma las viviendas? ¿Como compensar aquellas viviendas menos favorecidas? ¿Que porcentaje de aberturas de ventanas debieran producirse para cada fachada? Cuantos colectores solares serian necesarios para calentar agua y/o generar electricidad para las viviendas. Donde ubicarlos?
Estas son las respuestas que buscamos, y se propone utilizar la tecnología mas avanzada para poder modelar científicamente las mejores alternativas para la forma bioclimática de los conjuntos de vivienda social.
Aplicación software Ecotect y Archisun para la investigación
Ecotect es un software Ingles que tiene una salida grafica muy clara, y que puede modelar los aspectos térmicos, lumínicos y acústicos de cada proyecto. Se debe construir el modelo en tres dimensiones y someterlo al análisis de acuerdo a la latitud y zona climática del proyecto.
Archisun, es un software Catalán, del Departamento de biclimatica de la Universidad Politécnica de Cataluña, el cual se utilizará para graficar y establecer los consumos energéticos de cada vivienda en Kwh./m2.
Con la aplicación de estos sistemas de modelación digital se puede investigar de forma más rápida y con un mayor campo de estudio, analizando los conjuntos de viviendas y simulando su comportamiento en diversos climas. Estos análisis también se respaldaran con mediciones en terreno, lo cual se hará con los equipos científicos del laboratorio de Bioclimática de la Universidad Central de Chile.
La importancia de este tema tiene su justificación en el estancamiento de la forma del proyecto de vivienda social y en la concepción energética del mismo, pues hoy en día la innovación se centra en las tecnologías de fachadas de los edificios y en el interior de cada una de las viviendas, pero nunca en la concepción bioclimática de su conjunto.
En varios países Europeos la normativa de construcción establece que al menos un 50% de su energía para el calentamiento del agua debe ser a través de colectores solares.
¿Cómo transformar estas nuevas tipologías habitacionales energéticamente eficientes?
Una última observación hace referencia a una realidad urbana importante, la cual hace ver qué en las ciudades no todas las urbanizaciones permiten tener una distribución acorde a la mejor orientación solar, además que sería muy monótono tener que orientar toda la arquitectura de forma similar. Debido a esta realidad, podrían existir compensaciones energéticas vinculadas a la forma de la urbanización.
La importancia de este tema tiene su justificación en el estancamiento de la forma del proyecto de vivienda social y en la concepción energética del mismo, pues hoy en día la innovación se centra en las tecnologías de fachadas de los edificios y en el interior de cada una de las viviendas, pero nunca en la concepción bioclimática de su conjunto.
En varios países Europeos la normativa de construcción establece que al menos un 50% de su energía para el calentamiento del agua debe ser a través de colectores solares.
¿Cómo transformar estas nuevas tipologías habitacionales energéticamente eficientes?
Una última observación hace referencia a una realidad urbana importante, la cual hace ver qué en las ciudades no todas las urbanizaciones permiten tener una distribución acorde a la mejor orientación solar, además que sería muy monótono tener que orientar toda la arquitectura de forma similar. Debido a esta realidad, podrían existir compensaciones energéticas vinculadas a la forma de la urbanización.
Es decir, que si una fachada esta mal orientada, y no contempla una ganancia energética directa (radiación solar principalmente), se puede configurar un sistema de compensación en el cual se generen ganancias energéticas indirectas.
A través de pozos de luz, inercia térmica en los materiales (muro trombe), colectores solares (térmicos o fotovoltaicos), invernaderos en altura u otros sistemas ubicados en los techos de las viviendas o en el espacio público, los cuales garanticen una equidad en la distribución de la energía, que en definitiva se transmite en calidad de vida para los habitantes.
A través de pozos de luz, inercia térmica en los materiales (muro trombe), colectores solares (térmicos o fotovoltaicos), invernaderos en altura u otros sistemas ubicados en los techos de las viviendas o en el espacio público, los cuales garanticen una equidad en la distribución de la energía, que en definitiva se transmite en calidad de vida para los habitantes.
PUBLICACIÓN ECOENGEN 2007
MANUEL NOVOA TONDA ARQUITECTO + AST CONSULTORES
