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Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es ! Trabajo Fin de Grado Estrategias)de)diseño)para)viviendas)de)alta) eficiencia)energética) Autor Daniel)Ariza)Gracia) Director Enrique)Cano)Suñén) Escuela Universitaria de Ingeniería y Arquitectura (EINA) 2013 ! !! ! ! “El$sol$es$dictador$según$los$ climas$y$según$las$estaciones”$ (Le$Corbusier)! ! Estrategias de diseño para viviendas de alta eficiencia energética Resumen ! ! El!sector!de!la!edificación!consume!el!40%!del!total!de!la!energía!del!Unión!Europea,!cifra!que!está! aumentando.!Por!esta!razón!la!reducción!del!consumo!energético!en!el!sector!de!la!construcción!es! una!prioridad!en!las!políticas!energéticas!de!la!UE.!Una!de!las!estrategias!para!su!reducción!consiste! en!el!diseño!de!viviendas!de!alta!eficiencia!energética,!conocidas!como! "lowDenergy!buildings"!o! "passive! house",! que! se! basan! en! la! reducción! de! pérdidas! por! transferencia! de! calor,! en! la! utilización!de!sistemas!mecánicos!de!ventilación!y!en!el!aprovechamiento!de!energía!renovables.! ! ! El!diseño!de!viviendas!de!alta!eficiencia!energética!no!solamente!se!basa!en!aumentos!de!espesor! de! los! aislamientos,! de! la! utilización! de! determinadas! soluciones! constructivas! o! de! la! implementación! de! instalaciones! para! el! aprovechamiento! de! energías! renovables.! El! diseño! y! construcción!de!viviendas!energéticamente!eficientes!exige!una!serie!de!decisiones!proyectuales!a! priori!que!optimicen!desde!los!diseños!iniciales!su!consumo!energético!y!que!sean!compatibles!con! las!distintas!estrategias!utilizadas!por!cada!arquitecto.! ! ! El! Proyecto! Fin! de! Grado! tratará! de! cuantificar! en! términos! energéticos! las! pérdidas! que! se! producen!en!cada!decisión!de!proyecto,!tales!como!la!volumetría!y!forma!del!edificio,!la!tipología!de! cubiertas!y!fachadas,!los!puentes!térmicos!existentes!o!el!tamaño,!disposición!y!distribución!de!los! huecos!de!la!envolvente.!Además,!los!ahorros!energéticos!dependen!de!la!introducción!de!sistemas! pasivos!relacionados!con!la!arquitectura!bioclimática!y!la!reducción!de!pérdidas!en!ventilación!y! activos,!como!la!utilización!de!aprovechamientos!solares!(tanto!en!placas!como!en!iluminación)!y!la! utilización!sistemática!de!intercambiadores!de!energía!en!los!sistemas!de!ventilación.!! ! ! En!primer!lugar!se!realiza!un!recorrido!cronológico!por!la!historia!de!la!arquitectura,!analizando!y! entendiendo! cómo! desde! la! experiencia! de! lo! ya! construido! se! puede! mirar! hacia! el! futuro! más! próximo.!Tras!este!inicio!de!carácter!genérico!se!redacta!un!apartado!sobre!la!importancia!del!lugar! en! el! proceso! proyectual,! haciendo! especial! énfasis! en! la! orientación! solar! y! en! estrategias!de! diseño!según!el!clima.!Después,!se!valora!el!factor!de!forma!en!el!edificio,!así!como!de!su!envolvente! térmica! o! puntos! críticos! en! la! construcción.! Una! vez! expuestos! estos! temas,! de! carácter! básicamente!compositivo,!se!enunciarán!y!definirán!los!sistemas!de!instalaciones!principales!que! pueden!realizarse!en!una!vivienda!para!conseguir!un!aporte!energético!importante!aprovechando! los!recursos!renovables!que!nos!ofrece!el!medio.!! ! ! En!esta!dinámica,!el!Proyecto!Fin!de!Grado,!tratará!de!cuantificar!la!pérdidas!que!se!producen!en! cada!decisión!proyectual,!para!evaluar!cualitativamente!las!consecuencias!directas!de!los!diseños! aplicados.!Por!lo!tanto!es!necesario!identificar!los!puntos!más!incidentes!en!el!consumo!de!energía! para!minimizarlos!desde!la!Arquitectura.!! ! ! El! objetivo! final! será! enfrentar! y! sopesar! valores! arquitectónicos! de! espacialidad,! contexto! e! historia!con!otros!elementos!pasivos!y!activos!de!captación!y!ahorro!de!energía,!desvelando!así!una! arquitectura!correcta!con!todos!los!sentidos!de!su!entorno.! ! Índice 1. Introducción.-Arquitectura-y-sostenibilidad- ! 1.1. !Una!verdad!Incómoda! 1! ! ! 1.2. La!tradición!ambiental!en!la!arquitectura! 3! 1.2.1. Los!tratadistas!y!la!arquitectura!de!estilo! 3! 1.2.2. Arquitectura!sin!arquitectos! 6! ! 1.2.3. El!movimiento!moderno:!Le!Corbusier! 6! 1.2.4. El!regionalismo!crítico!español! 9! 1.2.5. La!nueva!sensibilidad!ambiental!en!la!arquitectura!española!10! ! ! 2. Lugar:-aspectos-relacionados-con-el-clima-y-la-orientación- - 2.1. Incidencia!de!la!orientación!de!la!vivienda!en!el!balance!energético!!11! en!función!del!clima! 2.1.1. Grecia.!La!matemática!del!Sol.!13! 2.1.2. Roma.!Function!follows!the!Sun.!14! 2.1.3. La!orientación!como!elemento!generador!del!programa!!16! 2.1.4. Parámetros!relevantes!según!la!orientación!del!edificio!19! ! 2.2. Estrategias!bioclimáticas!en!el!planeamiento!urbano!y!proyecto!!20! arquitectónico! 2.2.1. Clima!y!localización!geográfica!de!la!vivienda!21! 2.2.2. Medidas!para!exprimir!el!Sol!28! 2.2.3. La!Iluminación!natural!37! 2.2.4. La!Ventilación!natural!41! ! 3. Condiciones-de-las-instalaciones:-Eficiencia-y-rentabilidad-económica- ! 3.1. Utilización!de!los!intercambiadores!del!calor!del!aire!de!ventilación!!45! como!principio!de!ahorro!energético!en!vivienda!unifamiliar.! 3.1.1. Infiltración!en!carpinterías!e!instalaciones!46! ! 3.2. Utilización!de!placas!solares!térmicas!48! ! 3.2.1. Para!la!producción!de!ACS!48! 3.2.2. Para!su!utilización!en!calefacciones!con!suelo!radiante.!!51! 3.2.3. Para!acumulación!e!intercambio!en!ventilación!53! ! 3.3. Utilización!de!placas!fotovoltaicas.!!57! 3.3.1. Eficiencia!y!rendimiento!de!la!instalación!57! 3.3.2. Aprovechamiento!del!calor!residual!de!los!inversores!y!del!!59! calentamiento!de!las!placas! ! 3.4. Utilización!de!energía!geotérmica.!60! 3.4.1. Sistemas!de!alto!intercambio!de!energía.!!60! 3.4.2. Sistemas!de!bajo!intercambio!de!energía!!61! (Bomba!de!Calor!\!Pozo!canadiense/Pozo!provenzal)!! ! 3.5. Eficiencia!en!las!instalaciones!de!iluminación!!66! ! Índice-de-Figuras- - - Bibliografía- ! Prefacio “I#can#remember#clearly#my#first#encounters#with#the#delights#of#the#old#architecture#of#Spain:#a#tiled# water:tank# inside# the# door# of# a# Sevilian# courthouse;# familial# lunch# inside# the# shuttered# house# of# a# pueblo#closed:up#form#the#blinding#glare#of#mediodía;#the#intimacy#of#the#seated:fire#in#a#howling# Pyrenean#night#(the#foc#of#Catalonia);#a#potted#plant#on#the#edge#of#the#great#retaining# wall#of#La# Cartoixa# (the# Carthusian# monastery# at# Valldemossa,# Mallorca)#watered# by# porosity# through# the# terracota#coping#beneath#which#ran#a#hidden#watercourse”#(John#Sergeant)# # “Recuerdo#claramente#mi#encuentro#con#los#encantos#de#la#vieja#arquitectura#española:#un#estanque# de#agua# revestido#de#azulejos#en# el#patio#de#una#casa#sevillana;#la#comida# familiar#en#una#casa#de# pueblo#con#las#persianas#bajadas,#totalmente#cerrada#a#la#cegadora#luz#del#mediodía:#la#intimidad#de# la# estancia# en# torno# a# la# chimenea# encendida# en# una# noche# tempestuosa# en# el# Pirineo# catalán;# los# tiestos#alienados#sobre#el#muro#de#la#Cartuja#de#Valldemossa,#en#Mallorca,#refrescado#por#el#agua#que# discurre#oculta#por#canales#revestidos#de#cerámica#porosa”.#(John#Sergeant)# # ! La! redacción! de! este! Trabajo! Fin! de! Grado! llega! en! un! momento! de! crisis! para! nuestro! país.! Prácticamente!a!todos!los!niveles!de!nuestra!sociedad.!Sin!embargo,!es!la!energía!aquel!en!el!que! voy! a! centrar! los! esfuerzos! de! mi! estudio,! y! en! concreto,! la! energía! que! como! arquitectos! constructores!empleamos.!Según!Ezequiel!Usón,!director!del!Máster!de!la!Universidad!Politécnica! de! Catalunya! "Arquitectura! y! Sostenibilidad:! herramientas! de! diseño! y! técnicas! de! control! ambiental",!los!edificios!y!el!proceso!de!urbanización!son!responsables,!como!mínimo,!del!50%!de! las!emisiones!de!gases!nocivos!para!la!atmósfera.!Además,!el!sector!de!la!edificación!consume!el! 40%!de!la!energía!de!la!Unión!Europea,!cifra!que!cada!año!incrementa.! ! Sin!ponernos!dramáticos,!el!objetivo!de!este!párrafo!inicial!no!es!otro!que!entrar!rápidamente!en! contexto,!en!la!realidad!actual!que!nos!envuelve,!y!en!la!que!nos!va!a!tocar!intervenir.! ! En! círculos! arquitectónicos,! hablar! de! estos! temas! de! moda! Scomo! el! mal! entendido! boom! de! la! sostenibilidad,!y! otras!tantas!palabras!como!balance,!equilibrio,!ambiente,!verde,!ecológico…!que! tantas! veces! están! siendo! usadas! vacías! de! contenidoS! supone! un! peligro,! un! riesgo! del! que! soy! consciente!y!no!se!va!a!entrar!en!juicio.!! El! objetivo! de! estas! líneas! será! exponer! cómo! el! arquitecto,! desde! la! primera! fase! de! génesis! proyectual,!comenzará!a!tomar!unas!decisiones!que!si!bien!comenzarán!a!dar!forma!a!una!nueva! construcción,!éstas!tendrán!a!su!vez!unas!importantes!consecuencias!en!las!ganancias!y!pérdidas! energéticas!durante!la!vida!de!ese!edificio.!Es!un!conocimiento!que!todo!arquitecto!debería!adquirir! antes! de! enfrentarse! el! ejercicio! de! proyectar,! de! manera! que! al! menos! seamos! conscientes! de! aquello!que!se!tiene!entre!manos!para!realizar!una!correcta!toma!de!decisiones.!! ! Casi!nunca!será!el!objetivo!principal!de!un!proyecto!arquitectónico!su!máxima!eficiencia!energética,! por!ello!no!se!puede!empezar!a!concebir!viviendas!u!otros!edificios!desde!este!único!punto!de!vista,! justamente!entran!en!valor!otros!muchos!parámetros!que!en!ocasiones!irán!en!contra!de!un!mejor! aprovechamiento! pero! en! pro! de! un! resultado! final! más! coherente.! Sin! embargo! la! realidad! nos! hace!ver!cómo!poco!a!poco!las!ordenanzas!y!regulaciones!que!provienen!tanto!de!Europa!como!a! nivel!nacional!van!encaminadas!hacia!un!inminente!recorte!del!consumo!energético!por!parte!del! sector!de!la!construcción.!Así,!sería!de!una!gran!utilidad!para!el!oficio,!sabernos!manejar!con!estas! herramientas! y! métodos! que! pueden! complementar! nuestro! conocimiento! para! realizar! una! arquitectura!sensata,!que!si!bien!no!siempre!esté!a!la!altura!de!los!libros!de!historia,!por!lo!menos! no!deterioren!la!misma.! ! Para!abrir!este!prefacio!he!utilizado!la!cita!del!arquitecto!J.!Sergeant!donde!es!capaz!de!desvelar!con! una! brillante! precisión! lo! que! supone! una! visión! externa! de! la! España! vernácula,! lejos! de! los! estereotipos! que! nos! caracterizan! banalmente.! Cuando! explica! sus! sensaciones! no! es! capaz! de! traducir! determinadas! palabras! como! tierra,! pueblo! o! mediodía,! palabras! con! las! que! como! arquitecto!español!sí!me!siento!identificado.!Palabras!llenas!de!contenido.! La!arquitectura!de!nuestro!país!a!lo!largo!de!la!historia!se!ha!nutrido!de!referencias!procedentes!del! mundo!romano!y!musulmán,!y!que!en!tantas!ocasiones!está!siendo!olvidada!por!la!insensibilidad!de! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 4! orientación!solar.!Al!mundo!clásico!pertenece!también!el!primer!prototipo!documentado!de!diseño! solar:!el! Megarón,! con! su!planta! trapezoidal! abierta! a!sur! y! cerrada! a! norte!y! rematada! con! un! porche!frontal!para!la!regulación!pasiva!de!la!radiación!solar!(Sócrates,!siglo!IV!aC).! ! ! Figura!4.!Megarón!(Sócrates,!siglo!IV!aC)! ! Leon!Battista!Alberti,!en!su!tratado!sobre!el!arte!de!construir!De!re!aedificatoria!y,!concretamente,! en! sus! libros! IV.! Universorum! opus!y! V.! Singulorum! opus,! aborda! la! vertiente! utilitaria! de! los! edificios!y!señala!las!ventajas!de!la!adaptación!a!su!entorno!climático,!haciendo!especial!hincapié!en! la!importancia!del!aprovechamiento!de!la!iluminación!natural.! ! Andrea!Palladio,!cuando!publica!I!quattro!libri!dell´architettura!(1570),!ha!desarrollado!una!larga! trayectoria!profesional!y!muestra!la!aplicación!práctica!de!estrategias!bioclimáticas!para!conseguir! el!confort!aprovechando!las!energías!naturales!(v.!Libro!II).! Esas!hermosas!residencias!tendrán!una!gran!repercusión!y!ayudarán!a!difundir!el!palladianismo,! que!tanta!influencia!tuvo!posteriormente!en!la!arquitectura!del!mundo!anglosajón,!no!sólo!como! lenguaje! compositivo,! sino! también! como! concepción! pragmática! del! aprovechamiento! de! las! condiciones!climáticas!del!lugar.!En!su!arquitectura!civil!es!evidente!también!su!preocupación!por! la!adecuación!al!clima.!! Palladio!incorpora!estrategias!para!refrigerar!por!termoventilación!en!la!mayoría!de!sus!palacios! urbanos!y!villas,!especialmente!en!la!villa!Americo!Capra!(llamada!“la!Rotonda”)!y!en!el!Palazzo! delle!Raggioni.!La!nueva!fachada!resultante!de!revestir!el!antiguo!núcleo!medieval!con!una!doble! logia,! además! de! incorporar! un! nuevo! orden! compositivo! clásico,! le! permite! regular! adecuadamente!la!radiación!solar!y!los!flujos!de!ventilación!sobre!la!fábrica!del!edificio!antiguo!en! el!caluroso!clima!estival!del!Véneto.! ! ! Figura!5.!Estrategias!bioclimáticas!villa!Rotonda! ! MarcnAntoine! Laugier,! en! su! Essai! sur! l´Architecture! (1753),! nos! propone! la! evocación! de! una! estética!natural!para!el!arte!de!construir!cuando!analiza!la!evolucón!de!la!arquitectura!clásica!a! partir!de!la!cabaña!primitiva.! ! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 5! John! Ruskin,! en! su! libro! The! Seven! Lamps! of! Architecture! (1849),! fue! uno! de! los! primeros! en! anunciar!los!peligros!inherentes!al!desarrollo!industrial!incontrolado!que!tiene!lugar!en!Europa!en! el! siglo! XIX,! de! una! manera! que! hoy! podríamos! considerar! insertada! en! la! teoría! de! la! sostenibilidad.! William!Morris,!miembro!del!movimiento!Arts!and!Crafts,!fue!el!primer!arquitecto!en!aplicar!en!su! práctica!profesional!la!teoría!de!Ruskin.!Su!obra,!a!partir!de!una!nostálgica!visión!de!la!naturaleza,! evoluciona!desde!posiciones!del!historicismo!ecléctico!hacia!una!arquitectura!orgánica,!basada!en! la! “influencia! regional”,! en! la! que! el! emplazamiento! y! las! condiciones! climáticas! del! lugar,! los! materiales!y!la!tradición!constructiva!local!serán!determinantes!en!la!concepción!del!proyecto.! ! La!influencia!del!movimiento!Arts!and!Crafts!es!cada!vez!más!importante!y!cristaliza!en!la!aparición! de! nuevos! estilos! arquitectónicos! como! el! Art! Nouveau,! cuya! inspiración! formal! proviene! de! la! naturaleza.! En!nuestro!país,!Antoni!Gaudí!(1859n1926),!el!arquitecto!más!importante!del!modernismo!catalán,! destaca!por!su!habilidad!para!la!utilización!de!estrategias!pasivas,!aprovechando!las!energías!libres,! en!su!intento!de!alcanzar!el!confort!en!el!clima!mediterráneo.!Gaudí!se!preocupa!por!la!orientación! adecuada!de!sus!edificios!para!el!aprovechamiento!de!la!radiación!solar!y!en!su!obra!siempre!hay! una!refinada!regulación!de!los!sistemas!de!iluminación!y!ventilación!natural.!En!la!mayoría!de!sus! proyectos!podemos!percibir!la!importancia!de!la!sección!no!sólo!para!crear!espacio,!sino!también! porque!es!el!lugar!donde!se!concentran!las!tensiones!ambientales.! En! la! casa! Batlló,! organizada! alrededor! del! patio! central! siguiendo! la! tipología! de! manzanas! cerradas!con!la!gran!profundidad!edificable!del!ensanche!Cerdà!(28!m)!en!el!patio!intermedio,!la!luz! penetra! en! todas! las! dependencias! interiores,! iluminándolas! adecuadamente,! y! el! aire! circula! a! través!de!sofisticados!itinerarios!refrescando!por!termoventilación!las!habitaciones!que!rodean!el! área! central.!La! fachada! se! transforma! en! una! sofisticada! piel! que! envuelve! el! edificio! con! una! ornamentación!exuberante,!permeable!a!las!brisas!y!capaz!de!regular!la!entrada!de!la!radiación! solar!en!todas!las!dependencias.! ! ! Figura!6.!Regulación!de!los!sistemas!de!iluminación!y!ventilación!natural!en!la!casa!Batlló! ! Todos!estos!principios!son!incorporados!por!primera!vez!a!la!planificación!urbana!por!Ebenezer! Howard,! ToaMorrow:!A!Paceful!Path!to!Real!Reform!(1898).! Con! s! propuesta! urbana! de! “ciudadn jardín”,! Howard! intenta! corregir! los! excesos! del! crecimiento! masivo! de! la! ciudad! industrial,! superando!al!mismo!tiempo!la!contraposición!entre!la!ciudad!y!el!campo.!A!través!de!la!Garden!City! Associatión,! su! pensamiento! tendrá! una! gran! influencia! posterior! en! el! urbanismo! europeo,! inspirando!desde!la!primera!ciudadnjardín!construida!en!Letchworth!por!Barry!Parker!y!Raymon! Unwin,! hasta! las! ciudades! satélites! del! gran! Londres,! las! New! Towns! planificadas! en! los! años! posteriores!a!la!Segunda!Guerra!Mundial.! ! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 6! ! 1.2.2. Arquitectura sin arquitectos ! “En!el!pasado!la!relación!entre!arquitectura!y!lugar,!forma!y!condiciones!climáticas,!materiales!del! entorno! y! sistemas! constructivos! (…)! formaba! parte! de! sus! atributos! reconocibles! en! los! modelos! vernáculos.”!(Víctor!Olgyay)! ! La!arquitectura!vernácula!es!la!suma!de!conocimientos!constructivos,!experiencias!y!modelos!que! constituyen! la! basa! de! la! sabiduría! popular,! un! arquitectura! que! no! puede! desligarse! de! la! adaptación!a!su!entorno!ambiental.!Una!arquitectura!anónima,!espontánea,!indígena!y!rural!que!ha! constituido! el! lenguaje! del! pueblo.!El! título! de! este! apartado! tiene! su! origen! en! la! influyente! exposición!realizada!en!el!año!1964!en!el!MOMA!de!Nueva!York!bajo!el!título!de!Architeture!without! Architects!y!la!gran!difusión!posterior!del!catálogo!elaborado!por!Bernard!Rudofsky,!que!no!sólo!da! pie! al! concepto! de! diseño! orgánico,! sino! que! reivindica! por! primera! vez! la! adaptación! de! la! arquitectura!a!las!realidades!regionales.!Rudofsky,!al!dirigir!la!atención!hacia!esas!construcciones,! contribuyó!a!que!muchos!arquitectos!afirmasen!el!haber!sido!influenciados!de!alguna!manera!por! esa!arquitectura!que!no!está!sometida!a!los!ciclos!de!la!moda,!que!es!casi!inmutable!y!que!sirve!al! propósito!de!la!perfección.! ! ! Figura!7.!Arquitecturas!vernáculas.!A!la!izqda.!la!tipología!de!Trulli!del!sur!de!Italia!adaptada!al!clima! mediterráneo.!A!la!dcha.!casa!de!la!época!colonia!en!Trinidad,!Cuba!(s.!XVIII)!del!clima!del!trópico! ! La!percepción!de!la!arquitectura!tradicional!que!han!tenido!los!arquitectos!en!el!pasado!va!desde!lo! pintoresco!y!lo!paradisíaco!al!reconocimiento!de!las!virtudes!de!lo!primitivo.!Algunos!de!los!más! importantes! arquitectos! del! movimiento! moderno! se! declaran! deudores! de! la! arquitectura! tradicional:!Loos,!Wright!y!Le!Corbusier,!en!sus!años!de!formación,!nos!describen!su!fascinación!por! lo! vernáculo.! El! descubrimiento! de! las! tradiciones! constructivas! basadas! en! la! verdad! de! los! materiales,! la! economía! en! la! forma! y! el! diseño,! la! claridad! y! simplicidad! y! la! contención! en! la! utilización!de!los!elementos!decorativos,!seguramente!están!en!la!base!de!algunos!de!los!axiomas! fundamentales!del!movimiento!moderno.! ! 1.2.3. El movimiento moderno: Le Corbusier ! Aunque! la! estética! del! movimiento! moderno! constituya! aparentemente! la! antítesis! del! mundo! natural! por! su! afán! de! dar! una! respuesta! universal! mediante! la! tecnología,! algunos! de! sus! principios!dan!origen!a!las!posteriores!arquitecturas!sostenibles.! ! Le!Corbusier!es!el!arquitecto!más!prolífico!del!movimiento!moderno,!y!su!obra!se!manifiesta!por!su! sensibilidad! hacia! la! naturaleza! y! las! referencias! hacia! lo! vernáculo.! En! sus! escritos! hay! una! referencia!constante!a!la!naturaleza!y!a!la!relación!entre!el!hombre.!Su!creatividad!y!evolución!a!lo! largo!de!su!carrera!contrasta!con!la!homogeneidad!de!la!última!fase!racionalista.! ! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 7! Ningún! otro! arquitecto! del! movimiento! moderno! integra! en! su! teoría! de! la! arquitectura,! y! lo! convierte!después!en!obra!arquitectónica,!la!cuestión!ambiental,!la!liberación!de!la!transparencia,!el! goce!de!la!luz!natural!y!la!regulación!de!la!radiación!solar!en!el!grado!en!que!lo!hace!Le!Corbusier.!! ! ! Figura!8.!“La!jornada!solar!es!la!medida!de!todas!las!empresas!urbanísticas”!(LC)! ! En! su! famoso! libro! “Hacia! una! arquitectura”! (1923),! la! define! como! “juego! sabio,! correcto! y! magnífico!de!volúmenes!reunidos!bajo!la!luz”.!En!sus!escritos!recopilados!en!el!libro!“La!casa!del! hombre”,! ! anuncia! la! necesidad! de! sellar! un! pacto! con! la! naturaleza:! “Los! hombres! están! mal! alojados…!y!para!mejorar!la!situación,!el!sol,!espacio!y!vegetación!han!de!entrar!en!la!casa”.! ! En! sus! cincos! puntos! de! la! arquitectura,! formulados! en! 1926,! la! liberación! de! la! transparencia,! posibilitada! por! la! estructura! “Domnino”! de! hormigón! armado,! se! convierte! en! su! máxima! prioridad:!tres!de!ellos!(planta!libre,!ventana!alargada!y!fachada!libre)!están!relacionados!con!la! transparencia!de!la!fachada.!! Otro! punto,! la! cubiertanjardín,! responde! a! la! necesidad! expresada! por! Le! Corbusier! de! sella! un! nuevo! pacto! con! la! naturaleza,! restituyendo! una! parte! de! lo! que! el! proceso! de! urbanización! destruye.! ! La!casa!unifamiliar!construida!según!el!modelo!Citrohan,!en!la!Weissenhofsiedlung!de!Stuttgart!en! 1926n27,! con! motivo! de! la! exposición! organizada! por! el! Deutscher! Werkbund,! no! sólo! es! la! expresión!más!acabada!del!modelo!formulado!en!los!cinco!puntos,!sino!que!es!también!un!ejemplo! pionero!de!diseño!solar,!por!la!solución!que!adopta!en!su!fachada!sur:!por!primera!vez!aparece!una! cámara!ventilada!con!su!doble!cerramiento!de!cristal!y!la!posibilidad!de!operar!en!invierno!como! captadora!de!calor!y!en!verano!como!generadora!de!termoventilación.! ! ! Figura!9.!Casa!Citrohan,!ejemplo!pionero!de!diseño!solar!construido!en!Stuttgart.! ! ! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 8! El!tema!de!la!luz!se!amplía!al!incorporar!también!el!soleamiento!y!la!ventilación.!En!su!descripción! de!la!Villa!Savoye!(1931),!Le!Corbusier!declaró:!“Es!en!el!jardín!de!la!cubierta!al!que!las!grandes! superficies!de!cristal!del!salón!y!otras!habitaciones!de!la!casa!se!abren!libremente,!entonces!el!sol! está!en!todas!partes,!en!el!verdadero!corazón!de!la!casa…!Para!terminar,!vean!la!sección:!el!aire! circula!por!todas!partes”.! ! ! Figura!10.!“El!Sol!está!en!todas!partes,!en!el!verdadero!corazón!de!la!casa”!(Villa!Savoye,!LC,!1931)! ! La!regulación!de!la!radiación!solar!mediante!el!briseasoleil!y!el!baldaquin!se!convierte!en!una!marca! personal!de!la!arquitectura!de!Le!Corbusier.!Desde!las!primeras!propuestas!para!un!rascacielos!en! Argel! hasta! su! formalización! a! gran! escala! en! la! Unité! d´Habitation! de! Marsella,! el! briseasoleil! construirá! un! éxito! inmediato! como! consecuencia! de! su! potencia! formal! y! de! la! dialéctica! que! establece!con!la!superficie!vidriada!que!se!encuentra!detrás,!y!por!su!aptitud!para!ser!utilizado!en! grandes!edificios!(Ministerio!de!Educación!y!Salud!Pública!en!Río!de!Janeiro!en!1936,!con!Lucio! Costa),!en!la!arquitectura!doméstica!como!la!casa!Curutchet!en!La!Plata!en!1949,!de!Le!Corbusier.! El!baldaquín!como!elemento!generador!de!sombra!y!ventilación!en!la!cubierta!del!edificio!aparece! por! primera! vez! en! el! ángulo! sudoeste! de! la! Villa! Stein!en! Garches,! en! 1927,! aunque! ya! había! formado!parte!de!su!repertorio!en!la!etapa!propositiva!anterior!y!en!el!prototipo!presentado!el! Pabellón!de!L´Esprit!Nouveau!en!París!en!1925.! ! ! Figura!11.!Regulación!de!la!radiación!solar!mediante!el!briseasoleil.! En!el!proyecto!para!la!Villa!Baizeau!en!Cartago!(1928),!la!terraza!de!la!cubierta!se!protege!con!un! baldaquin!generando!en!una!parte!de!la!planta!espacios!a!doble!altura.!El!volumen!de!aire!cubierto! genera! rutas! para! la! termoventilación! natural! y! permite! generosas! aberturas! de! pan! de! verre! sombreado!en!verano!y!una!profunda!penetración!de!la!luz!en!invierno.! Será!en!la!casa!para!el!doctor!Curutchet!en!la!ciudad!de!La!Plata!(1949)!y,!posteriormente,!en!la! casa! Shodhan! en! Ahmadabad! (1959)! donde! Le! Corbusier! utilizará! simultáneamente! los! dos! mecanismo!arquitectónicos!de!regulación!solar.!En!la!casa!Curutchet!hay!además!un!claro!diseño! bioclimático.!El!patio!central!(que!constituye!una!reinterpretación!del!patio!de!la!tipología!“casan chorizo”!de!la! ciudad! de! la!Plata),!además!de! contribuir!a!la!promenade!architecturale,!ayuda!al! control!microclimático!al!crear!una!verdadera!esponja!de!aire!o,!como!él!lo!define,!convertirse!en! “el!sistema!respiratorio”!del!edificio.! ! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 9! 1.2.4. El regionalismo crítico español ! El! desarrollo! económico! de! los! sesenta,! tras! el! fracaso! del! modelo! autárquico! de! la! posguerra,! impulsó! la! obra! pública! y! privada! y! constituyó! un! campo! abonado! para! la! práctica! de! una! arquitectura!moderna!con!un!léxico!que!se!aproxima!a!un!cierto!regionalismo!crítico!nacional!toda! una!generación!de!arquitectos!se!inició!en!esta!misma!línea:!destaca!la!obra!de!Alejandro!de!la!Sota,! Luis!Fernández!del!Amo!y!José!Antonio!Coderch.!Estos!arquitectos!serán!protagonistas!destacados! d!la!recuperación!crítica!de!la!arquitectura!moderna!en!España,!que!lentamente!iba!superando!el! clasicismo!y!algunos!falsos!pintoresquismos!de! los!primeros!años! de!la!dictadura! franquista.!Su! obra,!basada!en!las!fórmulas!mediterráneas!vernáculas,!pronto!se!situará!al!nivel!de!la!de!los!otros! protagonistas!de!la!arquitectura!moderna!europea.! ! El!gimnasio!del!colegio!Maravillas!en!Madrid!(1960n62),!de!Alejandro!de!la!Sota,!es!un!edificio!que! carece!de!toda!retórica!y!que!refleja!una!clara!sensibilidad!ambiental:!detrás!de!una!fachada!simple! y!utilitaria!se!esconde!un!volumen!espacial!único!salvado!por!cerchas!de!acero!curvas!e!invertidas.! Tal! como! puede! apreciarse! en! el! croquis! que! el! propio! de! la! Sota! hizo! de! la! sección,! abre! un! volumen!espacial!nítido!y!diáfano!para!la!cancha!de!juego,!en!el!que!penetra!la!luz!natural!difusa! resbalando!por!el!techo!convexo!sin!deslumbrar!a!los!espectadores!sentados!en!el!graderío.!El!aire! se!canaliza!atravesando!la!cancha!para!refrigerarla!por!termoventilación!de!una!manera!natural,!en! un!ejercicio!de!diseño!bioclimático!remarcable.! ! Figura!12.!Croquis!sección!del!colegio!Maravillas.!(de!la!Sota,!A.!1962)! El!edificio!de!viviendas!del!barrio!de!la!Barceloneta!(1951)!de!José!Antonio!Coderch!es!una!de!las! obras! más! importantes! del! movimiento! moderno! español.! Además! de! conseguir! dependencias! interiores!de!gran!riqueza!espacial!en!una!planta!de!superficie!mínima,!Coderch,!en!este!edificio! utiliza!soluciones!constructivas!de!gran!eficacia!para!conseguir!el!control!térmico!y!lumínico:!una! doble! piel! en! fachada! que! genera! espacios! intermedios,! galerías! de! transición! protegidas! por! celosías!regulables!que!se!convierten!en!umbráculos!en!los!que!se!regula!la!radiación!solar!y!por!los! que!fluyen!las!brisas!marinas!atemperando!y!refrescando!el!clima!caluroso!y!húmedo!de!Barcelona.!! ! ! Figura!13.!Viviendas!de!la!Barceloneta!y!C/!Compositor!Bach.!(Coderch,!J.A.,!1951a58)! ! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 10! La!casa!Ugalde!(1951n52)!es!una!vivienda!con!una!forma!orgánica,!abriendo!vistas!al!mar,!que!se! sitúa!cuidadosamente!en!el!lugar,!respetando!los!árboles!existentes,!adaptándose!a!la!topografía! inclinada!y!relacionándose!con!el!paisaje!circundante.!! Orientada!para!regular!la!radiación!solar!y!protegida!con!porches!y!perforaciones!que!permiten! canalizar!y!dirigir!las!brisas!refrescantes!en!los!calurosos!meses!estivales,!constituye!un!ejemplo! magistral!de!adaptación!al!clima!y!las!condiciones!del!lugar.! ! 1.2.5. La nueva sensibilidad ambiental en la arquitectura española ! En!estos!momentos!en!los!que!ni!siquiera!se!ha!llegado!a!un!acuerdo!entre!todos!los!países!ni!existe! voluntad!política!para!la!aplicación!masiva!de!unas!tecnologías!que!en!muchos!casos!no!pasan!de! ser! propuestas! de! laboratorio!(la! fusión! nuclear,! la! economía! del! hidrógeno,! los! paneles! fotovoltaicos! de! alto! rendimiento,! etc.),! únicamente! en! los! edificios! pueden! disminuirse! las! emisiones! de! CO2! de! una! manera! rápida! y! cuantitativamente! significativa! aplicando! adecuadamente!las!tecnologías!actuales.! ! En!nuestro!país!el!medio!ambiente!ya!es!incuestionablemente!uno!de!los!temas!clave!de!nuestro! días!y!es!posible!que!transforme!radicalmente!nuestra!arquitectura.!Aunque!en!la!mayoría!de!los! edificios!construidos!hasta!ahora!no!apreciamos!transformaciones!profundas,!nos!sorprenden!las! ideas!que!subyacen!detrás!de!algunos!proyectos!que!hay!que!considerar!como!visionarios!y!que! posiblemente!pasarán!a!ser!fuentes!de!inspiración!en!el!inmediato!futuro.! ! ! Figura!14.!Diagrama!bioclimático!(Ogyay,!V.!1963)! En!estos!últimos!años,!coincidiendo!con!el!creciente!movimiento!social!que!persigue!el!introducir!la! conciencia!ambiental!en!la!sociedad!europea,!ha!aparecido!en!la!escena!de!la!arquitectura!española! una! nueva! generación! de! arquitectos! que! proyectan! y! construyen! edificios! incorporando! estrategias!de!diseño!pasivo,!utilizan!técnicas!que!reducen!el!consumo!de!agua!y!la!producción!de! residuos!e!incluso!generan!energía!a!partir!del!aprovechamiento!activo!de!las!energías!renovables.! ! Así,!con!este!último!párrafo!de!la!introducción!del!TFG!nobtenida!de!los!escritos!de!Ezequiel!Usónn,! se!abre!el!camino!al!desarrollo!de!un!trabajo!de!investigación,!que!honestamente!al!final!no!tendrá! otro!objetivo!que!educar!mi!mirada,!orientándola!hacia!una!metodología!de!proyecto!acorde!a!las! exigencias!y!necesidades!del!momento!que!espero!empezar!a!construir.!! ! Figura!15.!Factores!que!influyen!en!el!comportamiento!energético!de!los!edificios!(Baker,!N.!2000)! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 11! ¿Cuál!es!la!orientación!idónea?! ! Víctor!Moreno!(V.M.):!Seré!categórico,!no!hay!una!orientación!ideal,!pero!sí!una!realidad!objetiva:!la! única! fachada! que! recibe! menos! potencia! calorífica! en! verano! que! en! invierno! es! la! Sur.! Nuestro! territorio!no!puede!ser!gestionado!de!espaldas!a!esta!realidad,!pero!claro,!es!más!fácil!omitir!esta! realidad!y!construir!de!manera!seriada!que!de!manera!seria.! ! 2. Lugar: aspectos relacionados con el clima y la orientación ! En!este!segundo!capítulo!se!afronta!el!grueso!del!Trabajo!Fin!de!Grado,!en!primer!lugar!porque!de! las!enseñanzas!lecorbuserianas!hemos!advertido!que!el!Sol!debe!ser!el!motor!de!nuestro!cuerpo!y! de!nuestra!arquitectura.!! En!el!primer!apartado!se!explica!cómo!orientar!el!edificio,!así!como!sus!diferentes!estancias!para! obtener!un!mayor!beneficio!respecto!al!clima!y!posición!solar,!además!se!exponen!casos!históricos! y!civilizaciones!que!tuvieron!éxito!y!obtuvieron!un!notable!rendimiento!estudiando!el!recorrido!del! astro!rey.!Estas!observaciones!se!extenderán!también!al!ámbito!de!la!urbanística!y!ordenación!del! territorio,!de!manera!que!se!puede!generar!una!visión!mas!global!de!la!escala!de!la!ciudad!como! organismo!complejo.!! El! segundo! apartado,! aunque! seguirá! en! la!línea! de! mostrar! estrategias! e! instrumentos! para! obtener!un!mayor!rendimiento!energético!en!nuestra!vivienda,!se!centrará!más!en!el!objeto.!En!la! vivienda! como! elemento! a! tratar,! definir! y! manipular! para! alcanzar! un! buen! confort! térmico.! Teniendo! siempre! el! sol! y! el! clima! como! protagonistas! principales,! el! objetivo! es! explicar! estrategias!que!se!pueden!usar!en!la!vivienda!para!disfrutar!y!aprovechar!mejor!las!condiciones!del! contexto!que!le!rodean,!abarcando!un!amplio!abanico!de!posibilidades!desde!la!ventilación!hasta!la! iluminación,!pasando!por!la!protección!y!regulación!de!los!rayos!solares.! ! 2.1. Incidencia de la orientación de la vivienda en el balance energético en función del clima ! El!término!orientación,!en!el!ámbito!arquitectónico,!se!refiere!a!cuál!es!la!disposición!de!la!planta! del!edificio!bajo!unos!determinados!criterios!astronómicos!como!el!soleamiento.!La!ubicación!del! proyecto!respecto!a!los!puntos!cardinales!resultará!fundamental!para!su!propio!funcionamiento!y! uso! específico,! así! como! para! el! confort! y! bienestar! de! todos! aquellos! que! lo! habiten.! Siendo,! además,! uno! de! los! razonamientos! que! más! alimentarán! la! génesis! proyectual! en! los! primeros! episodios!de!la!misma.! ! ! Figura!16.!Recorrido!del!Sol!según!las!estaciones! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 12! Esta!afirmación!queda!justificada!desde!el!momento!en!que!se!decide!estudiar!y!analizar!el!valor!de! la!orientación!desde!las!primeras!construcciones!y!planeamientos!urbanos.!Así,!bastará!enunciar! asentamientos!tan!primitivos!como!Stonehenge,!donde!más!allá!de!la!función!y!la!habitabilidad,!la! disposición!de!los!elementos!arquitectónicos!deviene!de!la!observación!de!un!emplazamiento!y!de! la!predicción!del!movimiento!de!los!astros!para!provocar!sobre!el!usuario!una!serie!de!experiencias! de!carácter!espiritual.!! En! esta! misma! línea! de! observación! aparecen! todas! aquellas! construcciones! religiosas! de! las! antiguas!civilizaciones!como!los!templos!egipcios.!Este!es!un!perfecto!ejemplo!donde!se!pone!de! manifiesto! una! intensa! relación! entre! la! función! del! templo! como! tumba! y! el! ciclo! del! sol,! estrechamente!vinculado!al!de!la!vida.!Así,!estas!construcciones!se!orientarían!en!un!eje!EstenOeste,! haciendo!que!el!sol!saliera!por!el!lugar!más!sagrado!y!se!pusiera!en!la!ultratumba,!allá!donde!muere! el!día.!La!orientación!de!la!arquitectura!religiosa!es!un!buen!ejemplo!de!aquellas!construcciones! donde!la!funcionalidad!y!uso!del!proyecto!resulta!indispensable,!ya!que!las!cabeceras!de!las!iglesias! se!orientan!hacia!el!Este!para!iluminar!con!la!luz!del!amanecer!el!lugar!de!culto.! ! !!!!!!!!!!!! ! Figura!17.!Stonehenge.!Monumento!megalítico!finales!Neolítico.!Inglaterra.! Resulta!que!las!culturas!vernáculas!eran!expertas!en!la!observación!del!entorno!natural!que!les! rodeaba,! y! una! de! las! primeras! tomas! de! decisión! era! la! ubicación! de! la! vivienda! allá! donde! consiguieran! las! máximas! ganancias! energéticas! del! lugar,! integrando! las! construcciones! con! la! naturaleza.!Llegando!en!algunos!casos!a!considerarse!un!derecho!legal!el!disfrute!de!la!luz!solar,! como!en!la!civilización!griega.!Sirviendo!estas!pautas!como!base!para!el!trazado!urbanístico!y!la! planificación!de!ciudades,!caso!de!Olinto!en!el!siglo!V!a.C.!o!Priene,!donde!todas!las!casas!gozan!de!la! misma!radiación!solar.! Huelga! mencionar! como! la! orientación! será! obviamente! uno! de! los! primeros! criterios! que! se! definirá! en! los! antiguos! tratados! arquitectónicos.! Así,! Vitrubio! ofrece! distintas! soluciones! de! orientación! para! los! templos! romanos! en! su! escrito! De! Architectura.! Además! aquí! ya! empiezan! aparecer!otras!condiciones!en!el!diseño!como!serán!los!límites!del!terreno!o!vientos!dominantes,!y! a! primar! el! entorno! urbano! y! la! percepción! exterior! del! proyecto! sobre! otras! virtudes! arquitectónicas!como!la!intensidad!del!espacio!interior.!! ! “Si! el! lugar! presentara! un! serio! obstáculo,! debe! entonces! cambiarse! la! orientación! siempre! que! desde!el!templo!pueda!contemplarse!la!mayor!parte!de!la!ciudad.”!(Vitrubio,!De!Architectura,!Libro! IV,!Capitulo!V).! ! Actualmente! todavía! se! considera! la! energía! solar! en! algunos! círculos! y! gremios! como! una! desconocida,!virgen!y!hasta!extraña!fuente!de!energía,!a!la!que!le!falta!bastante!análisis,!estudio!y! experiencia! para! tornarse! tan! práctica! como! eficiente.! El! uso! del! Sol! y! su! orientación! como! herramienta!proyectual!en!la!historia!de!la!arquitectura!ha!ido!evolucionado,!e!incluso!sigue!en! proceso.!Sin!embargo,!“si!como!medida!de!la!eficacia!de!una!técnica!adoptamos!su!generalización! cultural,!su!uso!frecuente,!en!el!que!se!aúnen!sencillez!y!fiabilidad,!encontraremos!que!muchas!de!las! técnicas!antiguas!(inseparables!de!las!comunidades!que!las!dieron!vida)!exhibieron!una!eficacia!no! superada!en!nuestros!días”.!Bajo!esta!afirmación,!resulta!útil!echar!la!vista!atrás!para!estudiar!un! poco! más! en! profundidad!el! caso! concreto! de! las! civilizaciones! griega! y! romana,! ambas! consideradas!la!cuna!de!la!Arquitectura.! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 13! ! 2.1.1. Grecia. La matemática del Sol. ! “La!casa!ideal!debe!ser!fresca!en!verano!y!cálida!en!invierno”.!(Sócrates).! ! La!cita!de!Sócrates!puede!parecer!hoy!demasiado!evidente!y!nada!concluyente,!pero!no!lo!es!tanto! en!el!momento!que!se!realizó.!Hace!más!de!dos!siglos!la!civilización!griega!carecía!de!medios!e! instalaciones!activas!para!refrigerar!y!calentar!su!vivienda!durante!el!año!hasta!una!temperatura! adecuada!y!confortable!para!el!ser!humano.!! El! calentamiento! de! las! estancias! en! invierno! provenía! del! uso! de! unos! sencillos! braseros! que! funcionaban!con!carbón!como!elemento!combustible,!un!material!nada!eficiente!que!terminó!con!la! devastación!de!las!superficies!arbóreas!y!su!posterior!importación!y!regulación!de!la!madera.!Hasta! que!en!el!siglo!IV!a.C.!los!atenienses!prohibieron!el!empleo!de!madera!de!olivo!para!hacer!carbón.! Hecho!que!bien!se!puede!comparar!con!la!situación!de!las!últimas!décadas!en!Europa.! ! El!discurso!ahora!ya!es!conocido,!ante!una!sucesión!de!crisis!en!la!obtención!de!materiales!que! generen!energía,!se!comienzan!a!plantear!soluciones!y!alternativas!gratuitas!o!abundantes!en!la! naturaleza.! Por! fortuna!se! disponía! de! un! Sol! que! pocas! latitudes! gozan! en! el! hemisferio! norte! (España! entre! otras).! Así,! el! objetivo! de! encontrar! el! confort! térmico! por! medios! y! estrategias! proyectuales!como!la!orientación!cayó!en!manos!de!los!proyectistas!griegos,!quienes!aprendieron!a! construir!sus!casas!para!beneficiarse!de!los!rayos!solares!en!los!moderadamente!fríos!inviernos!y! evitar!el!calor!del!Sol!en!los!cálidos!verano.!Dando!así!génesis!a!una!nueva!arquitectura,!donde!el! diseño!de!los!edificios!responde!a!un!mejor!aprovechamiento!solar.! ! La!clave!de!la!técnica!griega!consistía!en!aprovechar!que!los!rayos!solares!incidían!sobre!la!Tierra! con! una! inclinación! variable! según! el! ciclo! de! las! estaciones! del! año.! Gracias! a! este! hallazgo! decidieron! construir! delante! de! las! fachadas! unos! pórticos! donde! la! profundidad! y! la! altura! formarán!un!triángulo!cuya!hipotenusa!tuviera!la!inclinación!justa!(aproximadamente!80!grados)! para!impedir!la!incidencia!de!los!rayos!solares!durante!los!meses!de!verano.!Y!además,!si!el!espacio! libre!delante!del!pórtico!era!tal!que!su!anchura!y!la!altura!del!edificio!de!enfrente!formaban!un! triángulo! cuya! hipotenusa! tenía! una! inclinación! no! mayor! que! 26! grados,! la! fachada! estaría! convenientemente!soleada!en!invierno.! ! ! Figura!18.!Angulo!inclinación!solar!durante!el!recorrido!del!año.! ! Los! griegos! muestran! en! este! punto! una! madurez! e! intención! arquitectónica! difícil! de! alcanzar,! usando! como! instrumento! proyectual! la! relación! entre! la! proporción! del! propio! edificio! y! el! contiguo!ya!existente.!Y!este!fundamento,!cuyo!alma!nace!de!la!geometría!del!ciclo!solar,!genera!la! tipología! arquitectónica! griega! de! la! casa! con! patio! central,! capaz! de! resolver! al! mismo! tiempo! ambas!relaciones,!pues!en!este!caso!el!edificio!contiguo!será!la!propia!entrada!a!la!vivienda.!! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 20! estos!elementos!paisajísticos!que!indudablemente!se!verán!introducidos!en!el!proceso!de!diseño,! dotando!de!una!mayor!calidad!al!proyecto,!tanto!en!el!ámbito!espacial!como!del!propio!disfrute!de! la!vivienda.!Sin!embargo!también!merece!la!pena!entender!a!rasgos!generales!que!son!elementos! con!potencia!y!repercusión!sobre!la!orientación!del!edificio.!Por!ejemplo!el!mar,!que!al!mantenerse! a!temperatura!uniforme,!sirve!como!un!gran!aparato!de!aire!acondicionado.!El!aire!al!pasar!por! encima!del!agua!se!calienta!desplazándose!del!mar!ala!tierra,!en!invierno!y!en!verano,!el!aire!más! frío!del!mar!modera!las!subidas!de!temperatura!de!las!costas,!creando!un!flujo!diario!de!aire!frío! hacia!la!tierra!durante!el!día!y!de!la!tierra!al!mar!durante!la!noche,!ya!que!la!tierra!se!enfría!y! calienta!más!rápidamente!respecto!al!mar.!En!este!sentido,!los!árabes!eran!unos!grandes!expertos! en!el!diseño!de!sus!palacios,!usando!agua!y!vegetación!en!los!patios!no!solo!para!embellecer!y!estar! en! proximidad! con! la! naturaleza! sino! para! incrementar! notablemente! el! confort! de! quienes! lo! habitan.!(IMÁGENES!ALHAMBRA).! ! Para!finalizar,!también!el!sentido!del!oído!tiene!repercusión!sobre!la!orientación!de!la!vivienda,! como!una!parte!indispensable!del!confort!del!usuario!en!la!casa!habrá!que!evitar!en!la!medida!de!lo! posible!los!ruidos!molestos!que!provengan!del!exterior,!o!por!el!contrario!favorecernos!de!aquellos! que! le! deleiten,! incorporándolos! con! habilidad! como! uno! de! los! input! proyectuales.! Así,! resulta! fundamental!determinar!en!cada!lugar!si!existen!fuentes!sonoras!perturbadoras!en!las!cercanías!del! lugar!a!edificar!para!evitarlas!en!su!caso!y!bien!utilizar!y!aprovechar!sonidos!agradables!que!se! puedan!producir!en!las!cercanías!(paso!de!arroyo,!viento!en!árboles!del!bosque,!ruido!de!un!salto! de! agua!al! caer,! tráfico,! vías! rápidas,! edificios! públicos! cercanos,! industriales…).! (AÑADIR! EL! EJEMPLO!DE!LA!CASA!DE!LA!CASCADA!Y!LA!CITA!DEL!SONIDO!DE!WRIGHT).! ! 2.2. Estrategias bioclimáticas en el planeamiento urbano y proyecto arquitectónico ! “La!forma!como!objetivo!termina!en!formalismo.!Ya!que!este!esfuerzo!no!está!dirigido!a!un!interior,! sino!hacia!un!exterior.!Pero!solo!una!vida!interior!produce!vida!exterior.!Solo$la$intensidad$de$vida$ produce$intensidad$de$forma$“!(Mies!van!der!Rohe! ! Se! entienden! como! estrategias! bioclimáticas! todos! aquellos! sistemas! y! técnicas! de! las! que! el! arquitecto!se! servirá!para!afrontar!el! proceso! de! génesis!proyectual!con!la!mirada!puesta!en!la! búsqueda!de!una!arquitectura!eficiente,!cuyo!objetivo!final!es!mejorar!la!calidad!y!confort!de!vida! del!usuario.! ! En!ningún!caso!se!tratará!de!dar!soluciones!de!carácter!definitorio!y!permanente!o!de!encontrar!la! fórmula! rígida! que! salvaguarde! el! futuro! del! medio! a! través! de! una! arquitectura! mal! llamada! “sostenible”.!El!objetivo!será!entender!que!existen!unos!fundamentos,!unas!leyes!bajo!las!cuales!el! proyecto!arquitectónico!será!más!amable!y!educada!con!el!entorno!que!nos!rodea,!hablando!en! términos!energéticos.!! Del!entendimiento!de!estas!leyes!y!de!su!incorporación!al!proceso!de!diseño!deviene!el!éxito!de!la! construcción!eficiente.!Las!decisiones!proyectuales!tienen!consecuencias!energéticas.! ! Porque!se!quiere!proyectar!desde!la!libertad!absoluta!y!maravillosa,!pero!para!ello!se!necesita!del! conocimiento.! Y! no! de! un! conocimiento! intuitivo!sobre! la! arquitectura! vernácula,! se! requieren! certezas,!precisión!en!los!trazos!del!diseño.!Oficio.! ! 2.2.1. Clima y localización geográfica de la vivienda ! A! modo! de! resumen! y! con! intención! expositiva! y! clasificatoria,! se! relacionan! los! aspectos! más! importantes! que! deben! considerarse! en! el! diseño! energéticamente! eficiente! de! una! vivienda,! basándose!en!el!clima!genérico!de!su!emplazamiento.! El!clima!mediterráneo!es!el!más!complejo!de!todos,!ya!que!recoge!aspectos!matizados!de!todos! ellos.! Por! ellos,! aunque! se! dan! algunas! directrices! generales,! es! necesario! remitirse! a! los! parámetros!de!los!climas!más!definidos!(cálido!o!frío),!ponderando!su!aplicación.! Finalmente,!se!apuntan!algunas!primeras!reflexiones!en!cuanto!a!la!planificación!urbanística,!ya! que!de!ella!depende!la!posibilidad!de!aplicación!de!estos!principios!de!diseño!energético!en!las! edificaciones!urbanas.! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 21! ! n Clima! templado:! son! climas! complejos,! ya! que! es! una! combinación! de! los! expuestos! a! continuación!en!diferente!grado.!Uno!de!los!más!representativos!es!el!clima!mediterráneo! (templadoncálidonhúmedo,! con! verano! seco)! que! presenta! tres! variantes:! continental,! marítimo!y!de!montaña.! ! o !En!climas!mediterráneos!continentales!son!aconsejables!las!aberturas!a!sur!que! permitan! el! aprovechamiento! de! la! energía! solar! en! invierno,! siempre! que! dispongan! de! protección! solar! en! verano! y! aislamiento! (por! ejemplo,! contraventanas! interiores)! para! las! épocas! frías.! Debe! facilitarse! la! ventilación! selectiva!(en!las!noches!estivales),!ero!sin!descuidar!la!incidencia!de!los!vientos! fríos!invernales.! La!inclusión!de!masa!térmica!interior!facilitará!la!absorción!del!exceso!de!calor! diurno!interior,!por!lo!que!es!recomendable!la!colocación!del!aislamiento!por!la! parte!exterior!de!los!cerramientos!soleados.!En!cerramientos!sin!posibilidad! de! captación! en! invierno,! el! aislamiento! interior! facilitará! su! calefacción! mediante! energías!añadidas.! o En! climas! mediterráneos!marítimos!lo! principal! es! protegerse! del! frío! y! la! humedad!en!invierno!y!del!calor!en!verano.!Por!lo!tanto,!debe!facilitarse!la!entrada! de! sol! en! épocas! frías! y! dificultarla! en! épocas! calurosas! (mediante! aberturas! protegidas!a!sur),!evitando!en!lo!posible!las!orientaciones!este!y,!sobre!todo!oeste! por!el!exceso!de!radiación!que!reciben!en!verano.!La!superficie!y!disposición!de! aberturas!debe!facilitar!la!ventilación!continuada!en!esta!época.! Las!cubiertas!y!fachadas!sobrepuestas!y!ventiladas!refrigeran!el!edificio!en!verano,! pudiéndose!crear!cámaras!estancas!en! invierno.!La!inclusión!de! inercia!térmica! interior! no! es! tan! importante! como! en! los! climas! continentales,! aunque! sí! recomendable!en!muchos!casos,!sobre!todo!en!zonas!con!posibilidad!de!captación! solar!en!invierno.! o En!climas!mediterráneos!de!montaña!lo!principal!es!protegerse!del!frío.!Por!lo! tanto,! se! recomiendan! las! edificaciones! compactas,! protegidas! de! los! vientos! dominantes! y! con! un! buen! nivel! de! aislamiento.! Es! aconsejable! el! aprovechamiento!de!la!energía!solar!mediante!la!incorporación!de!ventanales!a! sur!que!deben!protegerse!durante!la!noche!mediante!aislamiento!interior.! ! En!resumen,!para!el!clima!mediterráneo!podemos!extraer!una!seria!de!estrategias!bioclimáticas! comunes!que!deben!ser!utilizadas!en!los!edificios:! ! o Utilización!de!inercia!térmica!en!muros!de!fachada!y!cubiertas!para!retardar!la! entrada!de!calor!en!verano!o!pérdida!del!mismo!en!invierno.! o Orientación!preferentemente!sur,!permitiendo!la!ventilación!cruzada!de!todos!los! espacios!en!la!dirección!predominante!nortensur.! o Utilización! de! elementos! de! protección! solar!como! toldos! en! patios,! cornisas! y! aleros!en!fachadas!y!espacios!adyacentes!a!la!edificación.! o Utilización* de* vegetación* y/o* elementos* de* agua* para* refrescar* en* verano* y* en* general'mantener'las'condiciones'higrotérmicas'estables'durante'todo'el'año.! ! n Clima!cálido!seco:!se!caracteriza!por!las!altas!temperaturas!durante!el!día!y!confortables!o! frescas!durante!la!noche!en!verano.! ! o Son!convenientes!ubicaciones!que!protejan!en!verano!de!la!radiación!solar!y!de!los! vientos! cálidos:! en! el! interior! de! bosques! (más!frescos! y! húmedos),! en! áreas! geográficas!deprimidas!(si!son!zonas!muy!secas!y!no!tienen!problemas!de!frío!y! humedad!en!invierno)!y!en!zonas!cercanas!a!masas!de!agua,!ya!que!refrescan!el! ambiente!al!evaporarse.! o Se! intenta! reducir! la! exposición! a! la! radiación! solar! mediante! asentamientos! compactos! e! incluso! semienterrados,! generando! sombras! proyectadas! de! unas! superficies!sobre!otras,!pintadas!de!colores!claros!para!reflejar!los!rayos!solares.! o Al!producirse!una!gran!oscilación!de!temperaturas!díannoche,!se!utiliza!materiales! de!gran!inercia!térmica!para!retrasar!la!entrada!de!calor!diurno!al!interior.!Los! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 22! aislamientos! colocados! en! la! cara! exterior! de! la! obra! aseguran! que! sólo! una! pequeña! parte! del! calor! exterior! atraviese! la! piel! del! edificio! hasta! su! interior,! mientras! que! la! masa! interior! absorberá! el! calor! generado! en! el! interior! del! edificio!para!liberarlo!por!la!noche,!cuando!la!temperatura!es!más!baja.! o La! inclusión! de! patios,! con! presencia! de! agua! y! plantas! para! humidificar! el! ambiente,!facilita!el!almacenamiento!del!aire!fresco!de!las!noches.! o Es!necesario!evitar!una!excesiva!permeabilidad!al!aire!caliente!diurno!en!verano.! Las! aberturas! al! exterior,! pocas,! pequeñas! y! protegidas! mediante! voladizos,! persianas! o! vegetación,! se! cierran! en! las! horas! de! más! calor! y! se! abren! por! la! noche!al!aire!fresco.! ! n Clima! cálido! húmedo:! se!caracteriza!por!las!altas!temperaturas!diurnas!y!nocturnas!en! verano!y!por!su!elevada!humedad!ambiental.! ! o Es!necesaria!una!fuerte!protección!frente!a!la!radiación!directa!y!difusa:!persianas,! celosías,! voladizos…,! pero! más! importante! es! garantizar! una! buena! ventilación! diurna!y!nocturna!que!aumente!la!sensación!de!bienestar.!! o Para!aumentar!el!confort!de!verano!en!estos!climas!se!ha!de!aumentar!la!velocidad! del!aire!que!incide!sobre!los!ocupantes,!por!su!efecto!refrigerante!directo!y!por!el! enfriamiento!derivado!de!una!evaporación!más!rápida!del!sudor.!La!disposición!de! los!edificios,!alargados!y!estrechos,!con!un!factor!de!forma!elevado!y!con!aberturas! importantes,!no!debe!crear!barreras!al!paso!de!los!vientos!suaves.! o Las!edificaciones!poco!asentadas!en!el!terreno!favorecen!la!circulación!del!aire!y,! en!consecuencia,!la!disminución!de!la!humedad.!Por!lo!tanto,!son!aconsejables!los! emplazamientos!elevados!porque!proporcionan!mayor!posibilidad!de!ventilación.! En!climas!muy!húmedos! es! recomendable!la! construcción!separada! del!terreno! (palafitos)!para!obtener!una!mayor!exposición!a!las!brisas.! o En!zonas!muy!húmedas!no!se!recomienda!ubicaciones!cercanas!a!bosques,!ya!que! aumentan! la! humedad! ambiental! y! obstaculizan! el! paso! del! viento.! Por! el! contrario,! las! ubicaciones! próximas! al! mar! son! aconsejables,! mientras! que! las! cercanas! a! ríos! o! lagos! deben! garantizar! las! corrientes! de! aire! que! eviten! el! estancamiento!de!la!humedad.! o Las!formas!dispersas!(poco!compactas)!facilitan!las!posibilidades!de!ventilación,!al! mismo!tiempo!que!aumentan!la!refrigeración!nocturna!por!la!mayor!superficie!de! radiación!a!la!bóveda!celeste!durante!la!noche.! o Los!retranqueos!en!fachada!pueden!ser!convenientes,!pero!si!son!excesivos!y!no! están!convenientemente!diseñados,!pueden!provocar!el!estancamiento!del!aire!en! algunas!áreas,!impidiendo!el!control!del!calor!y!la!humedad.! o Las!cubiertas!y!fachadas!sobrepuestas!y!ventiladas!ayudan!a!refrigerar!el!edificio.! o La!inercia!térmica!no!supone!siempre!una!ventaja,!ya!que!son!muy!reducidas!las! variaciones!de!temperaturas!díannoche!y!entre!estaciones.! o Es!necesario!favorecer!la!circulación!del!aire!mediante!huecos!de!ventilación.!Para! ello!se!colocarán!las!aberturas!en!fachadas!opuestas!(soleadasnen!sombra),!o!en! diferentes!plantas!para!favorecer!el!tiraje!térmico!(sótanonbajo!cubierta),!siendo! aconsejable!la!inclusión!de!corredores.! o Las!grandes!alturas!interiores!permitirán!la!estratificación!del!aire!caliente.! o Es!conveniente!elegir!colores!claros!y!superficies!rugosas!en!fachadas!y!cubiertas.! ! n La!Planificación!y!Ordenación!urbanística! ! o Una!buena!planificación!urbanística!debería!asumir!los!parámetros!climáticos!de! la! zona! (asoleo,! temperatura,! humedad! relativa,! vientos! dominantes),! beneficiándose!o!protegiéndose!de!ellos!a!través!del!diseño,!tanto!del!trazado!de! calles!como!de!la!ordenación!de!la!edificación!o!la!disposición!de!zonas!verdes.! Los! vientos! fuertes! y! los! portadores! de! lluvia! deben! evitarse,! mientras! que! los! suaves! pueden!contribuir! a! la! ventilación! durante! el! verano.! En! todo! caso,! la! utilización!adecuada!de!los!vientos!dominantes!debe!considerar!la!relación!entre! las!zonas!residenciales!y!las!industriales.! o En! general,! para! climas! cálidos! y! húmedos,! se! aconseja! ordenaciones! en! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 23! manzanas!que!permitan!la!edificación!lineal!en!el!eje!estenoeste,!con!la!mínima! exposición! de! testeros! a! poniente! y! la! máxima! a! sur,! facilitando! la! ventilación! cruzada!a!norte.!La! refrigeración,!favorecida!por! las!brisas!en!verano,!será! más! acusada!en!los!edificios!de!mayor!altura!convenientemente!distanciados,!ya!que! hay!que!considerar!su!efecto!barrera!a!la!ventilación!y!asoleo!de!otros!edificios! vecinos.! o En!climas!cálidos!y!secos,!donde!es!aconsejable!un!factor!de!forma!bajo,!así!como! protegerse!del!aire!caliente!exterior,!no!se!recomienda!la!edificación!!en!altura,! pero!sí!la!vegetación!adecuada!(caduca!o!perenne)!que!hará!aumentar!la!humedad! ambiental! y! disminuir! la! temperatura.! Se! recomienda,! pues,! la! manzana! rectangular! en! el! eje! estenoeste! y! patio! interior! con! abundante! vegetación.! La! orientación! a! poniente! puede! destinarse! a! usos! que! no! requieran! un! confort! especial!como!el!aparcamiento.!! ! ! ! ! Figura!25.!Mapa!de!las!zonas!climáticas!españolas.!(www.wikimedia.org)! ! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 24! Tabla!1.!Diseño!urbano!según!el!Clima!(1)! DISEÑO URBANO Selección del Sitio Trazado Estructura Clima Templado Pendiente!hacia!el!Sureste.! Las!calles!deben!estar! orientadas!hacia!el!Suroeste.! El!trazado!puede!ser!libre!y! curvilíneo.! Una!localización!abierta!y! flexible!en!la!que!los!edificios! tiendan!a!mezclarse!con!la! naturaleza.!Las!fachadas!deben! estar!orientadas!hacia!Suroeste! y!protegidas!por!árboles! caducos.! Clima Caliente Seco Terrenos!con!pendiente!hacia! el!Oeste!y!Suroeste!en!partes! bajas!donde!el!flujo!de!aire! confortable.!Evitar!fondos!de! valles!con!poca!circulación!de! aire.! La!vialidad!debe!estar! orientada!sobre!el!eje! Norponiente.!Buscar!la! protección!de!asoleamiento! intenso!del!Oeste!y!de!los! vientos!fríos!del!Norte.! Propiciar!la!agrupación!de! viviendas!para!crear!ambientes! de!patios!internos!con!la! protección!de!vallas!y!árboles.! Las!viviendas!deben!estar!muy! próximas!entre!si!para!evitar! ganancias!de!calor!reduciendo! las!superficies!de!exposición! solar.! Clima Caliente Semi-húmedo Terrenos!con!pendientes!hacia! el!Norte!o!Este.!Evitar! pendientes!al!poniente!Sur.! Procurar!las!partes!altas!que! son!más!frescas.!Terrenos! erosionables!si!están! desprovistos!de!vegetación.! La!vialidad!debe!estar! orientada!sobre!los!ejes!Esten Oeste.!El!trazado!debe! procurar!el!fácil!escurrimiento! de!agua!y!concentración!o! almacenamiento!en!zonas! bajas.! Utilizar!fachadas!cerradas! hacia!el!Oeste,!buscando! mucho!contacto!con!exteriores! favorables!al!Este.! Clima Caliente Húmedo Terrenos!en!partes!elevados! expuestos!hacia!vientos! dominantes.!Se!recomiendan! las!pendientes!hacia!el!Norte!y! Este!ya!que!reciben!menos! radiaciones.! El!trazado!de!la!vialidad!debe! hacerse!sobre!el!eje!Oeste,! buscando!que!todos!las! distribuciones!tengan!franca! exposición!a!los!vientos!del! Norte.!El!trazado!debe! propiciar!el!escurrimiento!de! las!aguas!hacia!las!partes!bajas! Énfasis!en!que!las!viviendas! estén!separadas!o!dispersas,! por!lo!que!se!recomienda!muy! baja!densidad.! ! ! ! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 25! Tabla!2.!Diseño!urbano!según!el!Clima!(2)! DISEÑO URBANO Espacios Exteriores Paisaje Vegetación Clima Templado Áreas!con!jardines!provistas!de! grupos!de!árboles.!Las! distancias!a!los!servicios! pueden!ser!variables!ya!que!el! clima!permite!trayectorias! peatonales!confortables.! Se!debe!procurar!una!relación! entre!exteriores!e!interiores.! Los!espacios!exteriores!pueden! servir!como!extensión!de!los! espacios!interiores!durante! buena!parte!del!año.! Los!árboles!de!follaje!tupido!y! perenne!pueden!colocarse! sobre!el!lado!Oeste!a!las! viviendas.!Las!plazas!y!las! calles,!con!orientación!Norte,! hay!que!protegerlas!con!este! tipo!de!árboles.! Clima Caliente Seco Deben!existir!cercanías!entre! viviendas!y!equipamiento,! propiciando!recorridos! sombreados.!Evitar!extensas! superficies!pavimentadas!que! trasmiten!y!acumulan!calor.! Diseñar!zonas!de!agua.! Procurar!que!las!vistas!hacia! montañas!estén!incorporadas! al!paisaje!urbano.!En!las! planicies!buscar!vistas! interiores.! Cuando!la!vegetación!es!escasa,! buscar!reforestar!con!especies! adecuadas!al!clima.!Los!pastos! y!arbustos!deben!tener! propiedades!de!absorber! radicaciones!y!retener!la! evaporación,!al!mismo!tiempo! que!procurar!sombras.! Clima Caliente Semi-húmedo Procurar!que!la!distancia!de!las! residencias!a!los!servicios! públicos!no!sea!lejana.!Diseñar! trayectorias!sombreadas!con! pavimento!que!no!retenga!el! calor.! El!mar!representa!un!atractivo! para!ser!incorporado!en! recorridos!escénicos!y!vistas.! Cuando!el!sitio!es!montañoso,! las!montañas!se!deben! aprovechar!en!el!paisaje! urbano.! Cuando!la!vegetación!es!escasa! o!con!árboles!bajos!y!arbustos,! es!deseable!la!plantación!de! especies!resistentes!al!calor!y! vientos,!con!propiedades!para! retener!la!humedad!y!un!follaje! denso!de!sombras.!Reforestar! si!esta!erosionado!el!terreno.! Clima Caliente Húmedo Deben!estar!muy!ventilados!y! sombreados.!Distancias! mínimas!entre!las!viviendas,! equipamiento!y!servicios.!Se! deben!procurar!recorridos! urbanos!con!sombras.! Es!conveniente!propiciar! recorridos!con!vistas!al!mar.!En! sitios!sin!vistas!al!mar!o! montañas,!es!recomendable! incorporar!la!vegetación!al! paisaje!urbano.! Los!árboles!de!sombra!deben! tener!follaje!alto!para!no! obstaculizar!las!brisas.!No! colocar!arbustos!cerca!de!las! viviendas!para!impedir!que! desvíen!o!maticen!el!viento.! ! ! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 26! Tabla!3.!Diseño!arquitectónico!según!el!Clima!(1)! DISEÑO ARQUITECTÓNICO Tipo de Vivienda Planta Orientación Clima Templado El!clima!permite!disposiciones! muy!flexibles.!Es!deseable! propiciar!una!relación!cercana! entre!la!vivienda!y!la! naturaleza.! El!diseño!puede!adoptar! cualquier!forma.! Hay!libertad!de!diseño.!Es! conveniente!buscar!conexión! espacial!entre!exteriores!e! interiores.!Las!estancias! pueden!localizarse!sobre!el! Este!y!las!terrazas!sobre!el!Sur! y!Sureste.! Las!viviendas!pueden!tener! varios!niveles!Altura!interior! promedio!de!2.30m.! La!vivienda!debe!estar! preferentemente!orientada! hacia!el!Suroriente.!La! orientación!de!edificios!altos! debe!ser!correlacionada!con!la! exposición!de!los!vientos.! Clima Caliente Seco Son!deseables!viviendas!muy! compactas,!de!dos!pisos,!con! misma!área!de!exposición! solar.!Los!edificios!altos!deben! ser!masivos.! El!objetivo!es!la!perdida!de! calor!en!verano,!mas!que!su! ganancia!para!invierno.!Las! viviendas!deben!ser!cerradas,! próximas!entre!si!y!rodeadas! de!áreas!verdes.!Los!espacios! que!producen!calor!(cocina,! servicios)!deben!estar! separados!de!otras!áreas!de!la! vivienda! La!orientación!debe!ser!hacia! el!Este!y!Sureste!para! proporcionar!buen!balance!en! el!asoleamiento.!Procurar! ventilación!cruzada!para! verano.! Clima Caliente Semi-húmedo Construcciones! semicompactas:!cerradas!hacia! orientación!desfavorable!y! abierta!hacia!los!exteriores! favorables.!Son!deseables! pequeños!grupos!de!viviendas.! Viviendas!parcialmente! cerradas.!Abiertas!hacia!vistas! y!vientos!deseables.!Conviene! construcción!de!un!sólo!nivel! para!evitar!ganancia!de!calor.! La!altura!de!algunos!espacios! puede!se!mayor!de!2.30!m.! Exposición!hacia!orientaciones! Norte!y!Este,!cerrando!el!lado! Oeste!y!protegiendo!el!lado! Sur.! Clima Caliente Húmedo Se!recomiendan!viviendas! abiertas!y!aisladas!expuestas!a! orientaciones!y!vientos! favorables.!Por!la!humedad!es! preferible!levantarla!un!poco! del!terreno.!De!ser!posible! construir!en!varios!niveles.! La!vivienda!puede!organizarse! por!elementos!separados!ya! que!la!mayor!parte!del!tiempo! las!condiciones!del!exterior!son! confortables!si!están! sombreadas.!Las!actividades!de! estar!y!comer!debe!estar! relacionarse!estrechamente! con!el!exterior!así!como! cocinar!y!lavar.! Las!viviendas!deben!tener!una! orientación!predominante!al! Norte!o!al!Nororiente.! Protección!del!lado!poniente! que!en!verano!es!de!intenso! asoleamiento.!Indispensable!la! ventilación!cruzada.! ! ! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 27! Tabla!4.!Diseño!arquitectónico!según!el!Clima!(2)! DISEÑO ARQUITECTÓNICO Forma Interiores Color Clima Templado Una!forma!alargada!sobre!el! eje!NortenSur!recibe!menos! castigo!de!asoleamiento!que! otros!climas.! Se!requiere!de!un!mínimo!de! ventilación!cruzada,!la! penetración!del!sol!es!deseable! por!lo!que!los!espacios!no! deben!ser!profundos.! Se!pueden!usar!colores! medianos!indistintamente,! pero!es!recomendable!emplear! los!colores!oscuros!en!lugares! sombreados!o!protegidos!del! sol!de!verano!y!colores!claros! sobre!los!techos.! Clima Caliente Seco Se!recomiendan!formas! compactas.! La!forma!de!la!vivienda!debe! propiciar!el!mínimo!de! proyección!solar.! El!diseño!de!espacios! interiores!debe!procurar! efectos!de!amplitud!y!frescura.! Los!espacios!deben!ser! profundos!para!refrescar!y! contrarrestar!el!intenso!calor! exterior.!Conectar!interiores! con!el!patio!o!jardines! protegidos!es!recomendable.! Los!colores!claros!tienen!un! alto!índice!de!reflexión!solar!y! deben!usarse!extensamente.! Los!colores!oscuros!deben! usarse!para!la!absorción!de! calor!durante!el!invierno! Clima Caliente Semi-húmedo La!forma!de!la!vivienda!puede! ser!rectangular,!cuyo!lado! corto!debe!ser!cerrado!sobre!el! Oeste!o!Suroeste,!y!el!lado! largo!sobre!Este!o!Noreste.! Los!espacios!con!buena! orientación!pueden!ser!poco! profundos,!los!espacios!con! orientación!menos!adecuada! requieren!de!mayor! profundidad!para!evitar! asoleamiento.!Es!indispensable! la!ventilación!cruzada.! Preferencia!por!colores!claros! que!son!más!reflejantes,!sobre! todo!en!fachadas!de!fuerte! exposición!solar.!Colores! medianos!y!oscuros!que!son! absorbentes!pueden!ser! utilizados!en!fachadas!con! menor!exposición!solar.! Clima Caliente Húmedo La!vivienda!debe!ser!alargada! sobre!la!orientación!favorable.! Los!espacios!interiores!deben! ser!sombreados!y!bien! ventilados.!Los!materiales! deben!ser!resistentes!a!la! humedad!y!la!intemperie.! Procurar!un!lugar!seguro!para! resguardarse!de!los! temporales.! Los!colores!claros!tipo!pastel! son!los!mejores!por!sus! cualidades!reflejantes!y!para! evitar!el!deslumbramiento.! ! ! ! ! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 28! 2.2.2. Medidas para exprimir el Sol ! ¿Cuál!es!la!orientación!idónea?! ! G.!V.:!Para!todo!el!año!la!orientación!óptima!para!una!casa!es!la!Sur!y!la!Este,!y!la!combinación!de! ambas!(la!luz!de!la!mañana!y!la!de!mediodía)!pero!tanto!o!más!importante!es!la!protección!de!las! fachadas.!En!aquéllas!que!dan!al!Sur!la!protección!ha!de!ser!horizontal!para!permitir!el!paso!del!aire! caliente!sin!que!éste!se!embolse!en!la!parte!superior!de!la!ventana!y!entre!al!edificio.!En!cambio,!las! fachadas!que!dan!al!Este,!Oeste!y!norte!han!de!ser!protegidas!verticalmente!ya!que!el!sol!en!estas! orientaciones!tiene!muy!poca!altura.! ! Se!define!como!pasivo!un!sistema!que!aprovecha!los!componentes!del!propio!edificio!para!captar,! acumular!y!distribuir!el!calor!solar!y!la!luz!natural,!sin!la!necesidad!de!implementar!instalaciones! auxiliares.!Esta!práctica!toma!el!nombre!de!aprovechamiento!solar!!y!puede!ser!tanto!directo!como! indirecto.! ! Una!amplia!superficie!vidriada!cara!al!sur!es!un!simple!ejemplo!de!aprovechamiento!pasivo!directo! de!la!energía!solar.!Cuanto!más!grande!es!la!capacidad!térmica!específica!y!la!conductividad!de!los! materiales,!más!oscuras!sean!las!superficies!en!contacto!con!el!sol,!mayor!será!el!calor!acumulado.! El!almacenamiento!del!calor!depende!de!los!materiales!usados:!para!una!mayor!inercia!térmica,!hay! que!elegir!materiales!más!pesados.! Huelga!decir!que!los!sistemas!para!el!aprovechamiento!directo!proporcionan!un!beneficio!no!solo! en!términos!de!calefacción,!también!de!iluminación.! Una!pared!solar!constituida!de!vidrio!y!(detrás!de!ella)!una!masiva!pared!para!acumulación!(10n20! cm!de!espesor),!es!sin!embargo,!un!ejemplo!de!sistema!pasivo!indirecto!en!particular!este!sistema! se!conoce!como!“muro!Trombe”.! El! calor! recogido!de! la! pared,! que! de! normal! se! construye! en! un! color! oscuro! para! facilitar! la! acumulación!de!calor,!viene!distribuido!a!los!ambientes!internos!por!convención!y!radiación.!Esto! sucede!en!el!momento!en!el!que!la!temperatura!de!la!pared!supera!la!temperatura!del!ambiente,!sea! por!la!tarde!o!por!la!noche,!así!como!en!los!días!de!mal!tiempo.!El!calor!sobrante,!cuando!el!aire! externo!no!es!demasiado!caliente!puede!ser!expulsado!por!ventilación.!! ! Se!ve!así!como!el!concepto!de!aprovechamiento!solar!se!aplica!a!la!iluminación!y!a!la!climatización.! Para! facilitar! la! explicación,! se! analizarán! separadamente! a! continuación,! el! aprovechamiento! directo,!luminoso!y!térmico,!dedicando!un!amplio!espacio!a!los!cerramientos!y!a!los!sistemas!de! control! de! luminosidad,! y! el! aprovechamiento! indirecto,! simplemente! para! el! aprovechamiento! térmico.! ! El!aprovechamiento!solar!obtenido!aplicando!estos!sistemas!solares!pasivos!es!la!diferencia!entre! la!cantidad!de!energía!solar!útil!que!entre!en!el!edificio!y!la!dispersión!de!calor!del!mismo.! ! n Aprovechamiento!del!Sol!directo! ! Es!obvio!que!el!diseño!de!la!vivienda!debe!partir!del!presupuesto!de!optimizar!los!aportes! solares,!con!una!maximización!de!la!energía!incidente!en!invierno!y!al!contrario!en!verano.! La!posición!de!los!cerramientos!y!de!los!espacios!internos!también!deberá!corresponder!a! este!resultado.! Así!se!puede!decir!que!el!edificio!se!comporta!como!un!colector!solar!que!dará!mejores! prestaciones!cuanto!mejor!este!dispuesto!en!el!lugar.! La!maximización!de!la!energía!solar!útil!puede!ser!obtenida!mediante:! a) La!instalación!de!reflectores!solares.! b) El!uso!de!vidrios!con!elevada!transmitancia!térmica!de!la!radiación.! c) La!elección!de!un!sistema!de!elevado!absorbimiento!de!la!radiación!solar.! Por!otro!lado,!!para!reducir!la!dispersión,!se!pueden!elegir:! a) Vidrios!de!baja!conductancia!térmica.! b) Pantallas!aislantes!móviles! ! ! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 29! o Los!cerramientos.! ! En!el!diseño!del!edificio,!las!aperturas!para!la!percepción!y!la!entrada!de!luz!son! considerados! como! puntos! débiles! desde! la! perspectiva! térmica.!A! pesar! de! la! evolución!en! la! producción! de! los! vidrios,! este! problema! permanece:! las! radiaciones! de! onda! corta! que! atraviesan! el! cerramiento! no! son! siempre! agradables.! ! La!transmitancia!U!de!un!elemento!depende!fuertemente!del!valor!de!resistencia! térmica!del!material!en!el!cual!está!compuesto,!en!el!caso!del!vidrio!este!valor!es! muy! bajo,! lo! que! significa! que! tiene! una! buena! actitud! al! paso! del! calor.! Esto! explica!todos!los!esfuerzos!dedicados!para!conseguir!vidrios!de!altas!prestaciones! avanzadas,!que!puedan!cambiar!sus!propiedades!ópticas!para!impedir!el!paso!de! la!radiación!solar.! Existen!otros!dos!parámetros!interesantes!que!definen!un!cerramiento:! ! Transmitancia! solar! global! (g):! porcentaje! de! energía! luminosa! que! el! vidrio!deja!pasar.! ! Transmitancia!luminosa!(t):!porcentaje!de!luz!natural!incidente!sobre!el! cerramiento!que!penetra!al!interno!del!ambiente.! ! ! Figura!26.!La!transmisión!de!energía!a!través!del!vidrio! ! Tabla!5.!Valores!típicos!de!vidrios!comunes!y!avanzados! VALORES TIPICOS DE VIDRIOS COMUNES Y AVANZADOS Tipo de vidrio (vidrio ext, gas, vidrio int) U(W/m2K) g t Simple claro (vidrio float 3 mm) 5,9! 89%! 90%! Vidrio doble claro (6 mm + 12 mm aire + 6mm) 2,6! 75%! 81%! Vidrio doble espejo (6 mm + 12 mm aire + 6 mm vidrio bajo emisivo) 1,5! 58%! 71%! Vidrio doble espejo (6 mm + 16 mm argon + 6 mm vidrio bajo emisivo) 1,1! 56%! 54%! Doble vidrio de control solar soft coating (6 mm espectro selectivo + 16 mm argon + 6 mm) 1,1! 31%! 48%! Doble vidrio de control solar hard coating (6 mm espectro selectivo + 12 mm aire + 6 mm) 2,6! 46%! 48%! Triple vidrio (6 mm vidrio bajo emisivo + 16 mm argon + 6 mm float + 16 mm argón + 6 mm vidrio bajo emisivo) 0,6! 36%! 62%! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 36! ! Figura!35.!Esquema!del!principio!de!funcionamiento!natural!del!“muro!Trombe”!en!invierno! Durante!el!verano!es!necesario!impedir!una!excesiva!captación!de!la!energía!solar! por!parte!de!la!superficie!vidriada;!es!necesario!por!ello,!prever!los!pertinentes! sistemas!de!protección!solar!y!cerramiento!para!producir!sombra!en!la!superficie! de!vidrio!durante!los!meses!más!cálidos.!Además!se!pueden!disponer!aperturas!en! la!superficie!de!vidrio!con!el!fin!de!permitir!la!dispersión!convectiva!de!la!energía! térmica,!desde!el!muro!hacia!el!exterior.!! En!la!configuración!de!“veranonnoche”!es!útil,!al!contrario!que!en!el!caso!invernal,! consentir!la!termocirculación!inversa:!el!aire!en!el!espacio!entre!el!vidrio!y!el!muro! se!enfría!y,!se!convierte!más!pesado,!así!tiende!a!descender!y!entrar!en!el!espacio!a! través! de! las! aperturas! bajas;! al! mismo! tiempo,! el! aire!caliente! del! interior! del! espacio!es!expulsado!al!exterior!gracias!a!las!aperturas!superiores.!! ! ! Figura!36.!Esquema!del!principio!de!funcionamiento!natural!del!“muro!Trombe”!en!verano! ! 2.2.3. La Iluminación natural ! Las! ventanas! y! aperturas! son! huecos,! en! la! envolvente! del! edificio! más! o! menos! aislada,! que! permiten!la!salida!del!calor,!pero!al!mismo!tiempo!el!ingreso!de!la!luz!natural.!Cualitativamente,!un! buen! uso! de! la! luz! influye! notablemente! sobre! la! experiencia! del! ambiente! como! usuarios.! El! objetivo!del!arquitecto!debe!ser!optimizar!la!contribución!en!términos!de!iluminación,!en!función! del!contenido!del!gasto!relativo!a!la!calefacción.!Una!correcta!distribución!de!la!superficie!vidriada! es!importante!con!el!fin!de!obtener!los!resultados!ideales:!la!presencia!de!esquinas!oscuras!o!zonas! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 37! de!sombra!al!interno!de!una!habitación!es!motivo!de!un!juicio!negativo.!Por!el!contrario,!hay!que! considerar!que!hasta!las!ventanas!de!alta!cualidad!tienen!una!perdida!de!calor!cinco!veces!mayor! respecto!a!una!pared!con!un!alto!valor!de!aislamiento.! Así,!no!conviene!aumentar!excesivamente!la! superficie!vidriada!de!una!vivienda,!pero!se! puede! intervenir!sobre!otros!factores!que!contribuyen!a!una!buena!cualidad!luminosa!del!ambiente,!como! son:!la!proporción!y!posición!de!la!ventana,!la!sección!trasversal!de!la!apertura!de!la!ventana,!el! tratamiento!de!la!superficie,!y!las!protecciones!ante!deslumbramientos.! Tomada! una! habitación! de! referencia,! se! pueden! analizar! todos! estos! parámetros! y! ver! cómo! influyen!sobre!la!cualidad!de!la!luz.! ! n Habitación!“tipo”!y!sus!condiciones! ! El!espacio!analizado!como!“tipo”!tiene!las!medidas!de!3!x!5!x!2,7!m,!con!una!superficie!de! vidrio!de!3!m2!.!Se!trata!de!una!situación!bastante!común,!en!la!cual!la!relación!entre!la! ventana/pavimento!es!de!cerca!del!20%!mientras!la!superficie!de!la!ventana!es!cerca!del! 40%!respecto!a!la!de!la!fachada!externa.!La!transmitancia!(t)!del!vidrio!es!del!62%.! La! apertura! para! la! ventana! tiene! una! profundidad! de! 40! cm,! un! espesor! común! para! construcciones!de!alto!aislamiento!(10n12!cm).! Las!consideraciones!vienen!hechas!al!medio!día,!horario!en!el!cual!se!obtienen!mayores! variaciones!de!penetración!luminosa!en!la!estancia,!en!un!típico!día!de!cada!estación.!El! cielo!viene!supuesto!cubierto.! ! n Elección!de!las!dimensiones!de!la!ventana! ! Aparte!de!las!consideraciones!ya!hechas,!es!fundamental!entender!como!la!dimensión!de!la! ventana! es! muy! significativa! del! punto! de! vista! estético,! pero! no! significa! un! aumento! proporcional!de!la!luminosidad!necesariamente.!De!hecho,!ésta!varía!dependiendo!de!la! latitud! a! la! que! se! refiere;! en! el! caso! de! una! latitud! mediana,! se! tiene! un! aumento! progresivo!de!luminosidad!hasta!la!relación!ventana/fachada!del!50%,!porcentaje!desde!el! cual! la! curva! asumirá! una! pendiente! menor,! con! un! aporte! luminoso! mucho! menos! significativo.! El! aumento! de! la! relación! ventana/fachada! por! encima! del! 50%! no! solo! determina! un! aumento! absoluto! de! la! cantidad! de! luz! que! entra,! sino! que! reduce! el! contraste!y!el!consiguiente!deslumbramiento.! ! ! Figura!37.!Crecimiento!de!la!luminosidad!en!función!de!la!relación!ventana/fachada! ! o Proporción!y!posición.! ! Manteniendo! la! superficie! total! de! la! ventana! en! torno! a! los! 3! m2!,! se! puede! visualizar! el! crecimiento! de! la! luminosidad! en! varios! casos,! considerando! diferentes!formas!y!proporciones.! ! $ $ ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 38! Portafinestra$ Este!tipo!de!ventana!ofrece!un!óptimo!ángulo!visual!desde!el!interior!al!exterior.! En! particular! es! una! solución! perfecta! para! aquellas! zonas! climáticas! con! alta! frecuencia! de! cielo! cubierto:! la! luminosidad! en! el! zénit! es! claramente! mayor! respecto! al! horizonte,! de! este! modo! se! logra! captar! una! mayor! cantidad! de! radiación!luminosa,!que!consigue!penetrar!mayormente!en!la!habitación.! ! ! Figura!38.!Ventana!clásica.!! ! Figura!39.!Puerta!clásica.! Ventana$horizontal$ Esta!configuración!permite!una!buena!penetración!de!la!luz!en!el!caso!en!el!que!la! ventana!se!encuentra!sobre!la!fachada!expuesta!a!este!u!oeste,!dirección!en!la!cual! el!sol!alcanza!ángulos!no!demasiado!grandes.!Se!trata!de!una!solución!válida!para! ambientes!de!trabajo,!con!la!astucia!de!mantener!baja!la!ventana!para!permitir!una! buena!visibilidad!hacia!el!exterior!a!quien!está!sentado!frente!al!escritorio.! ! ! Figura!40.!Ventana!horizontal!alargada.! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 39! ! Figura!41.!Combinazión!de!ventana!alta!horizontal!y!ventana!vertical.! Ventana$de$esquina$ La! posición! de! la! ventana! produce! una! optima! iluminación! en! el! área! inmediatamente!circundante,!pero!dejando!bastante!oscuro!la!esquina!opuesta.! ! ! Figura!42.!Ventana!de!esquina.! Ventana$sobre$dos$paredes$ La!combinación!de!dos!ventanas!permite!obtener!una!mejor!difusión!de!la!luz!en!el! espacio!interior!de!la!habitación.! La!habilidad!proyectual!consiste!en!la!adopción!de!ventanas!con!carpinterías!finas,! para!limitar!al!máximo!la!pérdida!de!calor!a!causa!del!valor!más!bajo!de!U!respecto! al!vidrio.! ! ! Figura!43.!Ventana!sobre!dos!paredes.! Carpinterías$ Las! carpinterías! también! tienen! una! notable! importancia,! que! influye! bastante! sobre!la!radiación!transmitida!al!interior!de!los!ambientes.! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 40! ! Figura!44.!Pérdida!de!luminosidad!en!base!al!tipo!de!marco!de!la!ventana.! ! 2.2.4. La Ventilación natural ! Los!desplazamientos!de!aire!entre!dos!zonas!se!producen,!por!principio!físico,!por!diferencia!de! presión.! Este! principio! ha! sido! aprovechado! desde! la! antigüedad! para! garantizar! el! confort! ambiental!al!interior!del!edificio.! Como!a!mediados!del!siglo!XX!se!abandonó!cualquier!tipo!de!iniciativa!sostenible!en!la!construcción! de! viviendas,! para! corregir! el! microclima! interior! y! adaptarlo! a! las! necesidades! de! confort! del! hombre!se!añadieron!dispositivos!mecánicos.! Actualmente,! la! ventilación! natural! vuelve! a! ser! considerada! una! válida! aportación! a! la! construcción!de!una!vivienda!eficiente.! Renovar! el! aire! influye! además! sobre! la! concentración! de! gases! contaminantes! presentes! en! el! interior!de!la!vivienda,!contribuyendo!a!generar!un!aire!más!salubre.! ! n Ventilación!cruzada! ! Se! obtiene! con! el! posicionamiento! de! dos! aperturas! sobre! dos! paredes! contrapuestas.! Gracias! a! la! exposición! opuesta! respecto! a! sol! y! viento,! se! consigue! una! diferencia! de! temperatura! entre! las! dos! fachadas,! que! pueden! generar! una! correcta! ventilación! si! las! dimensiones!de!las!aperturas!están!bien!realizadas.! ! o Configuración!A.!! ! La!presencia!de!una!sola!apertura,!sin!una!segunda!en!contraposición,!no!permite! obtener!ventilación!al!interior!del!espacio.! ! o Configuración!B.! ! Aperturas!de!dimensiones!iguales!garantizan!una!ventilación!óptima.! ! o Configuración!C.! ! Si!la!apertura!de!ingreso!es!más!pequeña!que!la!de!salida,!no!se!crea!ventilación,! incluso!pueden!generarse!corrientes!de!aire!que!pueden!resultar!molestas.!! ! o Configuración!D.! ! Con!una!apertura!grande!en!el!ingreso!y!una!de!dimensiones!menores!en!la!salida! se!obtiene!una!buena!circulación!y!renovación!de!aire.! ! ! Figura!45.!Ventilación!cruzada.! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 41! ! n Chimenea!Solar! ! Como!ha!sido!explicado,!la!estratificación!del!aire!al!interior!de!las!estancias!se!produce!según!su! temperatura:! el! aire! caliente,! por! tener! menor! densidad,! tiene! a! subir.! Aprovechando! este! fenómeno,!son!creadas!aperturas!en!la!parte!superior!de!las!paredes,!frente!a!un!conducto!vertical! tipo!chimenea,!a!modo!de!permitir!la!salida!del!aire!caliente!y!el!ingreso!al!ismo!tiempo!del!aire! fresco!del!exterior,!gracias!a!las!aperturas!posicionadas!sobre!la!pared!opuesta.!La!disposición!de! estas! últimas! no! debe! ser! muy! elevada,! a! modo! de! garantizar! la! entrada! de! aire! lo! más! fresca! posible.!La!apertura!superior!del!conducto!vertical!podrá!disponer!de!una!cúpula!metálica!que!se! pueda!abrir!y!cerrar.!De!manera!que!en!verano,!al!calentarse,!facilitará!el!inicio!del!movimiento!del! aire,!y!en!invierno!se!cierra!para!no!permitir!el!ingreso!de!aire!frío!al!interior!del!edificio.! ! ! Figura!46.!Chimenea!solar.! ! n Atrio!Aspirante! ! Otra!de!las!soluciones!es!la!de!la!configuración!con!atrio!central!entre!los!edificios,!que!se!consagra! como! muy! útil! por! el! enfriamiento.! La! predisposición! de! las! aperturas! sobre! el! atrio! crea! un! fenómeno!de!succión,!que!mueve!el!aire!caliente!hacia!lo!alto,!es!decir!al!interno!del!atrio.!Esta! solución!puede!ser!vista!como!la!extensión!natural!de!la!chimenea!solar,!que!en!este!caso!viene! sustituida!por!el!espacio!que!se!crea!entre!los!propios!edificios.!Para!garantizar!la!circulación!del! aire!pueden!estar!predispuestas!aperturas!sobre!las!paredes!opuestas!a!las!fachadas!sobre!el!atrio,! generalmente!de!dimensiones!pequeñas.! ! ! Figura!47.!Atrio!Aspirante! ! n Torre!de!Ventilación! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 42! El! funcionamiento! es! muy! similar! al! del! atrio! aspirante.! El! sistema! está! formado! por! una! torre! central,!sobre!la!que!dan!las!fachadas!de!las!habitaciones!y!una!pequeña!torre!externa!unida!con!la! torre!central!mediante!un!conducto!subterráneo.! Esto!último!representa!el!corazón!del!sistema:!el!aire!succionado!por!la!pequeña!torre!exterior!se! hace!pasar!por!el!conducto!subterráneo!y!de!este!modo!se!refresca,!aprovechando!la!temperatura! del!terreno,!que!durante!el!año!permanece!constante!en!torno!a!los!18!grados!C.!Después,!el!aire! sale!al!interior!de!la!torre!de!ventilación!y!de!aquí!se!distribuye!a!las!habitaciones!mediante!una! doble! apertura! que! regenera! el! aire! interior! de! la! estancia.! La! posibilidad! de! aprovechar! la! temperatura! del! terreno! hace! que! este! sistema! sea! también! muy! útil! en! invierno,! donde! este! sistema!puede!contribuir!a!calentar!el!ambiente.! ! ! Figura!48.!Torre!de!ventilación.! ! n Torre!de!Viento! ! Antigua!solución!constructiva,!adoptada!en!la!zona!medioriental,!la!torre!de!viento!es!optima!en! zonas! con! fuertes! presencias! de! vientos! y! brisas! estivas,! y! en! las! cuales! no! se! pueden! diseñar! aperturas!muy!grandes!por!las!fuertes!temperaturas!del!exterior.! La!configuración!del!sistema!es!la!siguiente:!la!torre,!con!una!altura!superior!a!la!del!edificio,!viene! posicionada!en!dirección!de!los!vientos!estivos!dominantes,!que!de!este!modo!vienen!dirigidos!al! interior.!La!corriente!que!se!genera!viene!a!la!vez!conducida!a!las!estancias!del!interior!a!través!de! aperturas!realizadas!en!la!parte!inferior!de!las!paredes!que!dan!la!fachada!al!interior!de!la!torre.! Sobre!la!pared!opuesta,!están!posicionadas!pequeñas! aperturas! en! la! zona! superior,! a!modo! de! hacer!salir!el!aire!caliente.! Estos!captadores,!realizan!en!bloques!de!piedra,!por!tanto!con!gran!masa!térmica,!tienen!un!óptimo! funcionamiento!aunque!en!ausencia!de!viento.!La!torre,!puede!estar!alejada!del!edificio!y!unirse! mediante! canales! subterráneos! que! aumentan! la! eficiencia! del! proceso.! Otros! elementos! que! consiguen!mayor!rendimiento!para!esta!estrategia!sería!la!disposición!de!laminas!de!agua!o!fuentes! que!pre!enfríen!el!viento!antes!de!entrar!a!la!torre.! ! ! Figura!49.!Torre!del!viento! !! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 43! ! n Chimenea!eólica! ! Tienen!un!funcionamiento!similar!al!de!la!chimenea!solar,!pero!aprovechan!la!presencia!de!viento! en! la! zona! de! alrededor.! En! este! caso! la! cúpula! viene! realizada! también! en! material! metálico,! porque!calentándose!aumenta!la!cantidad!de!aire!en!la!parte!superior!del!conducto!y!por!tanto!el! efecto!de!extracción!del!aire.!! ! ! Figura!50.!Chimenea!eólica.! !! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 44! 3. Condiciones de las instalaciones: Eficiencia y rentabilidad económica. 3.1. Utilización de los intercambiadores del calor del aire de ventilación como principio de ahorro energético en vivienda unifamiliar. ! Los!intercambiadores!de!calor!tienen,!como!concepto!básico,!la!misión!de!extraer!calor!de!un!fluido! caloportador!a!“alta!temperatura”!a!la!salida!de!un!sistema!o!subsistema!y!cedérsela!a!otro!fluido! caloportador!a!“baja!temperatura”!a!la!entrada!del!mismo!sistema!o!subsistema!(Figura!51).!! ! ! Figura!51.!Intercambiadores!de!calor!de!flujo!cruzado! Estos!dos!fluidos!de!trabajo!pueden!ser!diferentes!(aguanaire)!o!iguales!(airenaire;!aguanagua)!pero! esta! cesión! de! energía! pretende,! en! ambos! casos,! conseguir! una! elevación! moderada! de! la! temperatura! del! fluido! de! entrada! con! el! objetivo! de! disminuir! el! aporte! de! energía! calorífica! necesaria!para!conseguir!las!condiciones!de!trabajo!requeridas.! Por!ejemplo,!en!una!vivienda,!se!querrá!mantener!la!temperatura!del!ambiente!a!23°C;!por!tanto!el! aire! del! interior! se! encontrará! a! 23! °C! y! el! del! exterior,! con! el! que! se! pretende! realizar! las! renovaciones!de!aire,!se!encuentra,!por!ejemplo,!a!5°C.!El!intercambiador!de!calor!tendrá!un!fluido! caloportador!de!salida!a!23°C!que!cederá!calor!al!fluido!caloportador!de!entrada!a!5°C.!Cuanta!más! energía!sea!capaz!de!ceder!un!fluido!sobre!el!otro,!menor!será!el!aporte!energético!necesario!para! lograr!las!condiciones!de!confort!en!la!vivienda!y,!asimismo,!más!“eficaz”!resultará.! Los!intercambiadores!de!calor!pueden!tener!los!flujos!en!paralelo!o!cruzados,!sin!embargo,!se!ha! demostrado!extensamente!que!son!los!de!flujo!cruzado!los!que!obtienen!mejores!intercambios!de! energía!(Moran!&!Shapiro,!2004)!y!(Marín,!Monné,!&!Uche,!2007).!Además,!como!se!observa!en!la! Figura!52,!a!mayor!superficie!de!contacto!entre!las!corrientes!(por!ejemplo!aumentado!el!número! de!tubos!calientes!y!fríos!en!contacto)!se!obtiene!una!mayor!eficiencia!en!el!intercambio!de!energía.!! ! ! Figura!52.!Tipos!de!intercambiadores!de!flujo!cruzado! Para!los!últimos!sistemas!en!unidades!de!ventilación!a!contracorriente!la!recuperación!del!calor! puede!situarse!hasta!en!un!95%!resultando!en!un!ahorro!de!hasta!el!50%.! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 45! La!ventilación!con!recuperación!de!calor!(Heat!Recovery!Ventilation;!HRV)!aplica!el!concepto!de! intercambiador! de! calor! descrito! anteriormente! a! una! vivienda,! con! el! objetivo! de! realizar! un! intercambio! de! calor! entre! el! aire! que! abandona! la! vivienda! y!el! que! se! introduce! en! las! renovaciones!de!aire!manteniendo!separadas,!a!su!vez,!las!corrientes!de!aire!mediante!conductos! por!lo!que!no!existe!mezcla!o!contaminación!de!la!corriente!de!admisión.!! Si! la! admisión! de! aire! se! produce! a! una! temperatura! inferior! a! 0! °C! se! precisa! de! un! precalentamiento! de! la! entrada! mediante! recirculación! de! parte! del! aire! de! salida! (pérdida! de! calidad!del!aire!de!entrada),!usando!una!pequeña!bomba!de!calor!(1!kW)!o!cualquier!otro!método! alternativo,!por!ejemplo!pasándolo!por!la!tierra!(Figura!53),!!para!evitar!congelaciones!del!agua! contenida!en!el!aire!y,!por!tanto,!posibles!bloqueos!del!intercambiador!de!calor.! ! ! Figura!53.!Precalentamiento!de!aire!de!admisión!mediante!intercambiador!de!calor!en!tierra! Según!las!empresas!especializadas!(recair,!2013),!los!criterios!para!un!aprovechamiento!máximo! deberían!ser:! ! Los! dos! flujos! de! aire! deberían! realizar! el! intercambio! de! energía! a! contracorriente! puramente!(moviéndose!en!direcciones!opuestas)! ! Los!flujos!másicos!deberían!estar!en!perfecto!balance.!Esto!es,!los!caudales!de!entrada!y! salida!de!aire!deben!ser!los!mismos.!! ! No!debería!haber!pérdida!ni!mezcla!entre!ambos!flujos!o!entre!alguno!de!los!flujos!de!aire!y! el!exterior!del!intercambiador.! ! Para!asegurarse!de!que!los!flujos!están!en!contacto!tanto!como!sea!posible!(a!través!de!los! conductos),! la! superficie! de! intercambio! debe! ser! lo! más! grande! posible! (longitud! del! intercambiador!y!área!de!contacto!de!tubos).! ! Para!una!transferencia!de!calor!máxima!la!distribución!de!flujos!debe!de!ser!uniforme! ! Todo!el!calor!debería!ser!conducido!a!través!de!las!conducciones!y!no!a!lo!largo!de!ellas! (pérdidas!por!conducción!en!los!tubos)! ! El!intercambiador!debe!ser!lo!más!compacto!posible! ! Para! evitar! la! sequedad! del! aire! la! temperatura! entre! el! aire! de! entrada! y! el! aire! de! la! habitación!no!debería!exceder!1.5°C.!En!caso!contrario!sería!preciso!realizar!un!análisis! psicométrico!del!aire!y!humedecer!el!aire!de!entrada!a!la!habitación!hasta!los!niveles!de! confort!requeridos!(Humedad!Relativa!40%n60%)!mediante!humidificadores.!! 3.1.1. Infiltración en carpinterías e instalaciones Una!infiltración!es!un!movimiento!de!aire!no!controlado!a!través!de!encuentros!entre!paramentos,! carpinterías,!elementos!defectuoso,!pasos!de!instalaciones,!…!Se!producen!rendijas!que!dejan!pasar! el!aire!a!través!de!las!mismas!en!función!de!la!diferencia!de!presión!entre!el!interior!y!el!exterior!de! la!vivienda!(controlado!por!condiciones!como!la!temperatura!y!el!viento).!Como!consecuencia!de!la! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 52! ! Figura!59.!Perfil!de!temperaturas!de!sistemas!de!calefacción:!A)!Suelo!Radiante;!B)!Radiadores!!(enertres)! ! Una!vez!instalado!no!es!perceptible!por!el!usuario! ! Precisa!bajo!mantenimiento! ! En! combinación! con! otras! energías! renovables! (solar! térmica! y! geotérmica)! se! puede! amortizar!en!torno!a!4!–!6!años.!! Desventajas! ! Si!no!se!dispone!de!instalación!previa,!precisa!de!una!mayor!inversión!económica!que!los! sistemas!convencionales.! ! Si!el!edificio!no!está!aislado,!el!rendimiento!es!menor,!puesto!que!se!producen!pérdidas!por! conducción!en!sus!cerramientos.!! 3.2.3. Para acumulación e intercambio en ventilación La!energía!solar!térmica!no!solo!se!utiliza!para!ACS,!también!se!puede!aprovechar!para!fines!de! calefacción! y! ventilación! de! edificios.! Debido! a! que! los! sistemas! de! ventilación! trabajan! a! temperaturas! relativamente! bajas,! se! pueden! utilizar! niveles! de! radiación! solar! reducidos! para! efectuar! el! calentamiento! del! aire.! Estas! técnicas! permiten! ahorrar! hasta! un! 50%! de! la! energía! utilizada!para!la!calefacción!de!la!vivienda!y,!aunque!esté!cubierto,!los!paneles!desarrollan!un!alto! rendimiento!consiguiendo!un!transporte!de!aire!puro!y!cálido.!! Se!pueden!tener!dos!tipos!de!paneles:! ! Fotovoltaico!+!Calor! Incorpora! los! módulos! fotovoltaicos! necesarios! para! generar! la! electricidad! que! mueve! el! ventilador!necesario!para!la!impulsión!de!aire!caliente!(Figura!60).! ! Eléctrico!+!Calor! Al!no!incorporar!módulos!fotovoltaicos!es!necesario!conectarlo!a!la!red!eléctrica!para!alimentar!el! ventilador!encargado!de!la!impulsión!de!aire.! ! ! Figura!60.!Colector!Solar!de!aire!TWINSOLAR!(Almunia!Solar)! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 53! Generalmente!la!elección!del!lugar!de!instalación!sólo!tiene!en!cuenta!el!tipo!de!orientación!(sur,! sureste,! suroeste)! y! que! no! existan! sombras! que! se! proyecten! sobre! los! colectores! (restando! eficiencia!en!la!captación!de!radiación).!En!estas!condiciones!sería!posible!ventilar!de!10n15!metros! cuadrados! de! vivienda! con! la! instalación! de! 1! metro! cuadrado! de! colector.! Además! en! verano,! gracias! a! su! control! electrónico,! cuando! se! alcanza! un! valor! de! temperatura! interior! óptimo,! el! sistema!deja!de!ventilar!y,!con!un!simple!acoplamiento!de!un!intercambiador!de!calor!airenagua,!se! podría!generar!agua!caliente!sanitaria.! No!sólo!se!pueden!utilizar!colectores!solares!para!introducir!aire!caliente!en!la!vivienda,!existe!una! tecnología!de!calefacción!por!muros!(SolarWall,!2013)!que!precalienta!con!energía!solar!el!aire!de! ventilación! de! los! edificios,! entre! 16! °C! y! 38°C! en! los! días! soleados,! ! reduciendo! de! manera! significativa!el!gasto!en!combustible!para!calefacción,!con!unos!requisitos!de!mantenimiento!muy! bajos! y! una! larga! vida! útil.! Los! datos! de! vigilancia! independientes! indican! que! estos! sistemas! pueden!disminuir!entre!un!20%!y!un!50%!los!consumos!de!combustible!de!calefacción!en!función! de!sus!dimensiones!y!aplicación.! Su!elevado!grado!de!versatilidad!arquitectónica,!combinado!con!un!importante!ahorro!energético! han!hecho!de!ella!una!tecnología!muy!popular!en!el!ámbito!de!las!renovables.! Éste!sistema!de!calefacción!solar!por! aire!utiliza! energía!solar! para!calentar!y! ventilar!espacios! interiores.!Sus!principales!componentes!son:! ! Revestimiento!exterior!metálico! Se!instala!un!recubrimiento!metálico!microperforado!en!la!fachada!sur!(también!se!pueden!añadir! en! sureste,! suroeste,! este! y! oeste)! a! unos! centímetros! del! muro! (generando! una! cámara).! La! radiación!solar!calienta!el!metal!y!el!aire!que!lo!atraviesa.! ! Unidad!de!ventilación! Genera!el!vacío!necesario!para!que!haya!mayor!caudal!de!aire!a!través!del!revestimiento!metálico! manteniendo!una!aspiración!constante.!! ! Unidad!HVAC!(Heating,!Ventilation!y!AirnConditioning)! Se! conduce! el! aire! a! través! de! conductos! hasta! la! unidad! de! calefacción,! ventilación! y! aire! acondicionado!que,!a!su!vez,!lo!distribuirá!por!el!edificio.! ! ! Figura!61.!Sistema!de!calefacción!por!ventilación!(Solar!Wall)! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 54! Así!mismo,!ésta!tecnología!puede!suponer!una!excelente!mejora!para!los!sistemas!de!ventilador!de! recuperación!de!calor!(HRV)!puesto!que!precalienta!el!aire!de!ventilación!de!entrada!e!incrementa! su!eficiencia.! Según! pruebas! y! controles! realizados! por! el! Laboratorio! de! Energías! Renovables! (NREL)! del! Departamento!de!Energía!estadounidense!y!Recursos!Naturales!de!Canadá!se!ha!demostrado,!en! cuanto!a!rendimiento!y!rentabilidad,!que:! ! Reduce!el!gasto!anual!en!calefacción!entre!3!y!10!dólares!por!cada!0’1!metro!cuadrado!de! colector!(en!función!del!tipo!y!coste!de!combustible!sustituido).! ! Suministra!suficiente!aire!de!ventilación!como!para!cubrir!el!50%!de!las!necesidades!de! calefacción!del!edificio!aportando!entre!1’5n3’5!GJ/m2!de!energía!al!año.!! ! Presenta!una!eficiencia!operativa!de!hasta!el!75%! ! En!los!días!soleados!puede!incrementar!la!temperatura!del!aire!entre!16°C!y!40°C.!Incluso! en!los!días!nublados!garantiza!un!ahorro!energético!como!sistema!de!precalentamiento!del! aire!de!ventilación.! ! Se!traduce!en!un!ahorro!anual!de!1!tonelada!de!CO2!por!cada!5!m2!de!colector! ! El!coste!del!revestimiento!solar!se!puede!comparar!al!de!un!muro!de!ladrillo! Además,!en!verano,!se!produce!una!refrigeración!puesto!que!evita!que!la!radiación!solar!llegue!al! muro! con! orientación! sur! y! permite! que! el! aire! caliente! escape! por! la! parte! superior! mediante! sistemas!de!bynpass.!! ! ! Figura!62.!Sistemas!de!calefacción!por!ventilación!en!edificios!(SolarWall,!2013)! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 55! 3.3. Utilización de placas fotovoltaicas.! 3.3.1. Eficiencia y rendimiento de la instalación Los!principales!elementos!de!una!instalación!solar!fotovoltaica!de!conexión!aislada!son!los!que!se! observan!en!la!Figura!63.!Se!genera!corriente!eléctrica!en!los!“Paneles!Fotovoltaicos”!en!forma! continua!que!es!regulada!para!estabilizar!la!tensión.!A!partir!del!“Regulador”!podemos!obtener!una! corriente!eléctrica!continua!de!12!V!(interesante!para!alimentar!sistemas!de!iluminación!LED)!o! bien,!a!través!de!un!“Inversor!de!Potencia”,!obtener!corriente!alterna!a!220!V!/!50!Hz.! ! Figura!63:!Instalación!fotovoltaica!en!viviendas!(www.solarweb.net)! Actualmente,! gracias! a! los! nuevos! marcos! de! regulación! energética,! es! posible! realizar! una! instalación!denominada!de!“autoconsumo”!en!una!vivienda!particular.!La!red!está!formada!por!los! mismos! componentes! que! una! red! aislada! pero,! además,! debe! incluir! dos! contadores! que! contabilicen!la!electricidad!que!el!usuario!toma!de!la!red!y!la!que!cede!a!la!red!y,!asimismo,!los! elementos!de!protección!y!corte!necesarios!para!un!seguro!funcionamiento!de!la!instalación.! ! ! Figura!64.!Instalación!fotovoltaica!en!viviendas!para!autoconsumo! El!autoconsumo!puede!proveer!de!tres!regímenes!de!trabajo:! ! Autoconsumo:!hay!un!equilibrio!entre!el!consumo!eléctrico!de!la!vivienda!y!la!producción! eléctrica!fotovoltaica.!! ! Producción:!hay!un!menor!consumo!eléctrico!por!parte!de!la!vivienda!y!ése!sobrante!se! vierte! a! la! red.! Este! vertido! de! electricidad! revertirá! en! el! usuario! en! descuentos! en! facturas!eléctricas!futuras!y,!por!tanto,!en!un!ahorro!económico.! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 56! ! Consumo:!hay!un!mayor!consumo!eléctrico!por!parte!de!la!vivienda!de!lo!que!se!puede! cubrir!con!los!paneles!fotovoltaicos!por!lo!que!se!tiene!que!consumir!de!la!red!eléctrica.!! Las!aplicaciones!de!los!generadores!fotovoltaicos!son!muy!variadas!y,!actualmente,!puede!decirse,! que!pueden!solucionar!cualquier!necesidad!de!energía!eléctrica!de!media!potencia!en!entornos!en! los!que!no!hay!acceso!a! la!red!eléctrica!como!viviendas!rurales,!estaciones! de! bombeo,!apoyo!a! medios!de!transporte,!señalización!terrestre!y!marítima,!equipos!de!telecomunicaciones!remotos,! plantas!desaladoras,!etc.!Aunque!también!hay!que!considerar!los!proyectos!en!los!que!la!energía! solar!se!toma!como!fuente!de!referencia!independientemente!de!que!se!tenga!acceso!a!la!red!o!no.! En!estos!casos,!normalmente,!se!diseñan!equipos!híbridos!en!los!que!interviene!otro!tipo!de!fuente! de!energía!como!la!eólica!con!aerogeneradores!de!media!potencia.! Uno! de! los! inconvenientes! que! presentan! actualmente! las! plantas! de! generación! de! energía! eléctrica! fotovoltaica! aisladas,! es! su! limitada! capacidad! de! almacenamiento! de! energía! eléctrica! cuando!no!se!dispone!de!radiación!solar!que,!normalmente,!se!lleva!a!cabo!en!bancos!de!baterías.! Éstos,!además!de!almacenar!energía,!cumplen!la!función!de!estabilizar!la!tensión!de!operación.!Hay! que! tener! en! cuenta! que! su! capacidad! de! carga! es! limitada,! su! vida! útil! está! acotada,! son! voluminosas,!pesadas!y!su!precio!es!relativamente!elevado.! Otra!opción!de!futuro!para!almacenar!la!energía,!consiste!en!utilizar!la!energía!eléctrica!sobrante! para! realizar! la! hidrólisis! del! agua! obteniendo,! como! resultado,! hidrógeno.! Éste! puede! ser! almacenado!y!empleado!para!alimentar!una!célula!de!combustible!de!emisiones!cero!(el!principal! producto!de!la!combustión!es!agua)!para!generación!eléctrica.! Los!paneles!fotovoltaicos!se!dividen!en:! ! Cristalinos:!tienen!un!mayor!rendimiento!que!los!paneles!amorfos!debido!a!su!estructura! cristalina!ordenada.!Son!los!más!caros!y!precisan!de!una!buena!orientación!para!su!trabajo! óptimo.!Hay!de!dos!clases:! o Monocristalinos! o Policristalinas! ! Figura!65.!Células!fotovoltaicas!monocristalinas!y!policristalinas!(www.sunflowerasolar.com)! ! Amorfas:! producen! electricidad! aún! con! sombras,! orientaciones! desfavorables! y! días! nublados,!aunque!su!rendimiento!es!inferior!al!de!los!paneles!cristalinos,!a!lo!largo!del!año! puede!llegar!a!resultar!más!productivo.!Son,!además,!más!baratos.!! ! Figura!66.!Células!fotovoltaicas!amorfas!(www.sunflowerasolar.com)! El! sistema! de! generación! está! compuesto! de! tres! subsistemas:! el! de! generación,! el! de! almacenamiento!y!el!de!acondicionamiento!de!potencia! Subsistema!de!generación! Está!compuesto!por!módulos!fotovoltaicos,!que!a!su!vez,!están!formados!por!células!fotovoltaicas,! formado!por!material!semiconductor!de!silicio,!que!aprovechan!la!energía!de!la!luz!solar!(fotones)! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 57! para!generar!una!corriente!eléctrica!continua!por!excitación!de!los!electrones!del!material!(efecto! fotoeléctrico).!! La! conexión! de! estos! paneles! fotovoltaicos! puede! hacerse! en! serie! o! en! paralelo.! Además,! su! organización!en!“strings”(filas)!paralelos,!hace!que!el!sistema!pueda!seguir!produciendo,!a!menor! potencia,!!aunque!falle!una!de!las!células!o!incida!sombra!en!parte!del!panel.!! Cuanta! mayor! superficie! tienen! los! paneles,! más! efectivos! son.! El! rendimiento! de! los! paneles! cristalinos!se!sitúa!en!torno!al!20%!y!el!de!los!paneles!amorfos!en!torno!al!10%.!! Subsistema!de!almacenamiento! Está! constituido! por! el! grupo! de! baterías.! La! función! principal! del! sistema! de! acumulación! es! suministrar!energía!en!horas!de!baja!o!nula!radiación,!abastecer!picos!de!demanda,!garantizar!la! estabilidad!de!la!tensión!y!suministro!de!energía!en!invierno.! La!eficiencia!energética!del!inversor!se!estima!en!el!85!%,!y!la!del!regulador!+!acumulador!en!el! 81%.! Subsistema!de!acondicionamiento!de!potencia! La!función!de!los!inversores!de!potencia!es!conseguir!que,!los!distintos!componentes!del!sistema,! sean! eléctricamente! compatibles! mediante! un! tratamiento! electrónico! de! la! electricidad,! siendo! capaces!de!convertir!una!corriente!continua!de!12!V!en!una!corriente!“alterna”!de!220!V!y!50!Hz!de! frecuencia.! No! se! consigue! una! senoide! pura! puesto! que!se! realiza! una! aproximación! mediante! pulsos! rectangulares! de! la! señal;! cuanto! mejor! es! el! inversor,! y! más! elevado! su! precio,! la! aproximación!a!la!senoide!continua!es!mejor.!! ! ! Figura!67.!Transformación!de!señal!del!inversor! En!conjunto,!todo!el!sistema,!presenta!eficiencias!de!producción!eléctrica!en!torno!al!15%!y!17%.! Es!de!interés!saber!que,!cuanto!más!caliente!esté!el!sistema!más!decrece!su!producción!eléctrica,! por! lo! que,! las! horas! de! mayor! producción! serán! aquellas! en! las! que! haya! baja! temperatura! y! máxima!radiación!solar!(hacia!el!amanecer!o!días!de!invierno!soleados).! En!una!instalación!doméstica!nos!puede!permitir!ahorra!en!torno!a!un!30%!de!la!factura!eléctrica,! fundamentalmente! abasteciendo! iluminación! y! pequeños! electrodomésticos.! Desde! el! punto! de! vista! medioambiental! puede! llegar! a! evitar! la! emisión! de! 1! tonelada! de! CO2!al! año,! se! pueden! amortizar!entre!los!12!y!16!años!(dependiendo!en!gran!medida!de!la!necesidad!eléctrica)!y!tener! una!vida!útil!de,!al!menos,!25!años.!! ! 3.3.2. Aprovechamiento del calor residual de los inversores y del calentamiento de las placas El!calor!producido!en!los!equipos!que!tienen!una!alta!importancia!para!el!buen!funcionamiento!del! sistema!fotovoltaico!de!producción!eléctrica!para!el!interior!de!la!vivienda.!Para!poder!aprovechar! ese! calor! se! hace! circular! un! circuito! de! un! fluido! caloportador! capaz! de! absorber! este! calor! producido! por! el! simple! hecho! de! estar! funcionando.! Gracias! a! este! intercambio! de! calor,! los! equipos!se!refrigeran,!ya!que!transmiten!el!calor!al!fluido!mientras!este!es!calentado.!Después,!este! circuito!puede!ir!al!acumulador!cerrado!de!agua!caliente!sanitaria!para!ayudar!al!sistema!principal! de!producción!de!ACS!en!la!vivienda!formado!por!colectores!solares!o!un!sistema!de!generación!de! calor! (biomasa).! Este! calor! generado,! también! se! puede! aprovechar! para! calentar! el! agua! de! calefacción,!siempre!y!cuando,!el!sistema!de!emisión!sea!de!baja!temperatura!(50°C).!! ! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 58! 3.4. Utilización de energía geotérmica. La!energía!geotérmica!es!el!calor!interno!de!la!Tierra.!En!el!subsuelo,!la!temperatura!aumenta!con! la!profundidad,!es!decir,!existe!un!gradiente!térmico!y,!por!tanto,!un!flujo!de!calor!proveniente!del! interior!de!la!Tierra!hacia!el!exterior.! La!tierra!está!constituida!básicamente!por!tres!capas!concéntricas:! ! Núcleo:!con!una!temperatura!de!4000!°C! ! Manto:!con!una!temperatura!desde!4000!°C!hasta!800n1000!°C! ! Corteza:!desde!800n1000!°C!hasta!15n20°C! Aunque!el!flujo!de!calor!es!bajo,!existen!zonas!en!las!que!es!anormalmente!elevado!por!lo!que,!en! profundidades!de!1’5!–!2!km!podrían!existir!temperaturas!de!200n300°C.! Es!necesario!diferenciar!los!diferentes!rangos!de!temperatura!de!los!diferentes!yacimientos,!que! van!desde!las!aplicaciones!de!muy!alta!temperatura,!pasando!por!las!de!alta!y!media!temperatura! (asociadas! al! termalismo! y! los! sistemas! de! calefacción! de! distrito)! y,! finalmente,!el! aprovechamiento!de!la!geotermia!de!muy!baja!temperatura!que!requiere!la!intervención!de!bombas! de!calor!y!es,!en!éstas!últimas,!en!las!que!no!se!requiere!de!condiciones!extraordinarias!del!terreno,! siendo!amplia!su!disponibilidad!como!fuente!de!energía!renovable!y!sostenible.!! ! Energía!geotérmica!de!alta!temperatura!(150n400!°C)! ! Energía! geotérmica! de! media! temperatura! (70n150! °C)! generalmente! utilizada! para! pequeñas! centrales! eléctricas! o! sistemas! urbanos! de! reparto! para! calefacción! y! refrigeración! ! Energía!geotérmica!de!baja!temperatura!(50n70!°C)! ! Energía! geotérmica! de! muy! baja! temperatura! (20n50! °C)! generalmente! utilizada! para! necesidades!domésticas,!urbanas!o!agrícolas.! ! 3.4.1. Sistemas de alto intercambio de energía. Es!aquella!que!se!encuentra!en!determinadas!condiciones!de!presión!y!alta!temperatura!(150!°C).! Se! realizan! explotaciones! para! suministros! de! energía! a! gran! escala! a! través! de! centrales! geotérmicas!que!transforman!el!calor!en!energía!mecánica!y,!a!su!vez,!se!transforma!en!energía! eléctrica.! Una!central!geotérmica! funciona! igual! que!una! térmica,!sólo! varía!la! forma! de!calentar!el! agua.! Consta! de! una! perforación! a! gran! profundidad! (5! km)! con! objeto! de! obtener! una! temperatura! mínima!(150!°C).!Se!introducen!dos!tubos!en!circuito!cerrado!en!contacto!con!el!foco!caliente:!un! tubo!para!el!agua!en!fase!líquida!y!el!tubo!por!el!que!sale!el!vapor.!Desde!la!superficie!se!inyecta! agua!fría!a!través!del!extremo!del!tubo!para!agua!líquida,!la!cual!se!calienta!al!legar!al!fondo!(foco! caliente)!formando!vapor!de!agua!que!regresa!a!chorro!a!la!superficie!a!través!del!otro!tubo.!En!el! extremo!del!tubo!para!el!vapor!de!agua!se!acopla!una!turbinangenerador!que!suministra!energía! eléctrica!para!su!distribución.!El!agua!enfriada!es!devuelta!de!nuevo!al!interior!para!repetir!el!ciclo.!! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 59! ! Figura!68.!Esquema!de!funcionamiento!de!central!geotérmica!(Geodynamics;!The!Economist)! Los!principales!usos!para!alta!temperatura!son:! ! Sistemas!de!Refrigeración!por!Absorción! ! Producción!de!electricidad! Como!se!observa,!su!aplicación!es!meramente!industrial!y!no!urbana.!Sin!embargo,!para!un!rango! de!temperatura!media!(70!°C!–!150!°C)!se!podría!utilizar!la!energía!geotérmica!como!fuente!de! energía!en!redes!de!calefacción!de!barrios!(districtnheating).! ! 3.4.2. Sistemas de bajo intercambio de energía (Bomba de Calor - Pozo canadiense/Pozo provenzal) Las!ventajas!de!las!bombas!de!calor!son!múltiples,!ya!que!compatibilizan!el!concepto!de!ahorro!y! eficiencia!suponiendo!un!ahorro!de!entre!el!40%!y!60%!de!la!energía!necesaria!para!climatización! (según! el! sistema! tradicional! con! el! que! se! compare).! Tiene! amplias! ventajas! de! integración! arquitectónica,!sigilo!y!accesibilidad!puesto!que!es!una!tecnología!que!es!ampliamente!conocida!y! utilizada.!Por!último,!es!una!tecnología!altamente!flexible!y!compatible!con!otros!tipos!de!energías! renovables! como! los! paneles! solares! térmicos;! no! debe! olvidarse,! no! obstante,! que! debido! a! la! existencia!de!demandas!térmicas!“pico”!será!siempre!necesario!disponer!de!un!equipo!auxiliar!que! aporte!la!diferencia!de!demanda!necesaria.! ! El!principio!de!funcionamiento!es!el!de!una!bomba!de!calor!que!transfiere!calor!hacia!el!edificio! desde!el!terreno!y!viceversa,!por!lo!que!es!a!la!vez!un!sistema!de!calefacción!y!de!refrigeración.! ! ! Estrategias)de)Diseño)para)Viviendas)de)Alta)Eficiencia)Energética' ! ! 60! ! Figura!69.!Esquema!de!trabajo!de!una!bomba!de!calor.!Refrigeración!(IDAE,!2012)! ! Figura!70.!Esquema!de!trabajo!de!una!bomba!de!calor.!Calefacción!(IDAE,!2012)! La! bomba! de! calor! es! un! máquina! que! transfiere! el! calor! desde! un! foco! frío! a! otro! caliente! utilizando!una!cantidad!de!trabajo!relativamente!pequeña!(el!consumo!eléctrico!de!la!bomba!que! mueve!los!fluidos!de!trabajo).!En!verano!el!foco!caliente!es!la!casa!de!la!que!se!extrae!calor!para! llevarlo! al! terreno! que! actuará! de! foco! frío.! En! invierno! ocurre! al! contrario,! se! extrae! calor! del! terreno!(foco!caliente)!para!entregárselo!al!edificio!(foco!frío).!! El!rendimiento!de!la!bomba!de!calor!o!COP!(Coefficient!of!Performance)!mide!la!relación!entre!la! energía!calorífica!que!se!produce!y!la!energía!eléctrica!invertida!para!ello.!! !"# =!!"#$%"&&'()/!"#$%&"$'(%ó! ! !"!#$%&#' ! Una!instalación!bien!diseñada!tendrá!unos!valores!de!COP!altos!de!entre!4!y!6,!superiores!a!los! habituales!para!aire!acondicionado!y!climatización!eléctricos!(2n3).!Esto!quiere!decir!que!se!obtiene! un!rendimiento!del!400%n600%!o!que!se!produce!de!4!a!6!veces!más!energía!que!electricidad!se! consume.!Valores!inferiores!a!la!unidad! implicarían!que!se! está!gastando!más!electricidad!en! el! funcionamiento!!del!sistema!que!calor!se!aporta!o!se!retira!del!mismo!y,!por!tanto,!es!ineficiente.! Daniel'Ariza'Gracia' ! ! ! 61! ! Figura!71.!Sistemas!de!instalación!de!bomba!de!calor!horizontales!(tubo!simple/doble!tubo)!(IDAE,! 2012)! ! ! Figura!72.!Sistemas!de!instalación!de!bomba!de!calor!en!vertical!(paralelo!vertical/!serie!vertical)! (IDAE,!2012)! Las!inversiones!son!más!elevadas!que!las!de!los!equipos!convencionales!de!calderas!pero!podrían! llegar!a!amortizarse!en!un!periodo!de!8n10!años!en!una!vivienda!unifamiliar,!dependiendo!de!las! condiciones!de!uso.! El!pozo!canadiense!o!provenzal!es!un!sencillo!sistema!de!climatización!geotérmica!por!el!que!se! precaliente!el!aire!de!renovación!de!la!casa!a!través!de!unos!conductos!enterrados!en!torno!a!1n5! metros!de!profundidad!y!que!discurren!paralelos!al!terreno!durante!una!distancia!mayor!de!20! metros!(de!lo!contrario!no!se!producirá!un!calentamiento/enfriamiento!óptimo).!! Las!principales!partes!de!un!pozo!canadiense!son:! ! Punto!de!captación!del!aire! El!sistema!toma!el!aire!del!exterior.!Se!sitúa!ligeramente!en!alto!(1!m!–!1’5!m)!y!en!zonas!en!las!que! el!aire!se!mantenga!en!movimiento!para!evitar!captación!de!aire!contaminado.!Debe!incorporar!una! rejilla!que!evite!la!entrada!de!animales!al!interior.!! ! ! ! ! Figura!56.!Colector!solar!de!tubos!de!vacío!(SUELO!SOLAR,!2013)!______________________________________!49! Figura!57.!Partes!de!la!instalación!de!un!suelo!radiante!(enertres)!_____________________________________!51! Figura!59.!Perfil!de!temperaturas!de!sistemas!de!calefacción:!A)!Suelo!Radiante;!B)!Radiadores!! (enertres)!____________________________________________________________________________________________________!52! Figura!60.!Colector!Solar!de!aire!TWINSOLAR!(Almunia!Solar)!_________________________________________!52! Figura!61.!Sistema!de!calefacción!por!ventilación!(Solar!Wall)!__________________________________________!53! Figura!62.!Sistemas!de!calefacción!por!ventilación!en!edificios!(SolarWall,!2013)!_____________________!54! Figura!63:!Instalación!fotovoltaica!en!viviendas!(www.solarweb.net)!__________________________________!55! Figura!64.!Instalación!fotovoltaica!en!viviendas!para!autoconsumo!____________________________________!55! Figura!65.!Células!fotovoltaicas!monocristalinas!y!policristalinas!(www.sunflowerasolar.com)!_______!56! Figura!66.!Células!fotovoltaicas!amorfas!(www.sunflowerasolar.com)!__________________________________!56! Figura!67.!Transformación!de!señal!del!inversor!_________________________________________________________!57! Figura!68.!Esquema!de!funcionamiento!de!central!geotérmica!(Geodynamics;!The!Economist)!_______!59! Figura!69.!Esquema!de!trabajo!de!una!bomba!de!calor.!Refrigeración!(IDAE,!2012)!___________________!60! Figura!70.!Esquema!de!trabajo!de!una!bomba!de!calor.!Calefacción!(IDAE,!2012)!_____________________!60! Figura!71.!Sistemas!de!instalación!de!bomba!de!calor!horizontales!(tubo!simple/doble!tubo)!(IDAE,! 2012)!________________________________________________________________________________________________________!61! Figura!72.!Sistemas!de!instalación!de!bomba!de!calor!en!vertical!(paralelo!vertical/!serie!vertical)! (IDAE,!2012)!________________________________________________________________________________________________!61! Figura!73.!Partes!básicas!de!un!pozo!canadiense!o!pozo!provenzal!(sitiosolar.com.!Portal!de!las! energías!renovables)!_______________________________________________________________________________________!62! ! Bibliografía ! 1. Usón,(E.(“La$nueva$sensibilidad$ambiental$en$la$arquitectura$española$200082006”.(Clipmèdia( Edicions,(Barcelona,(2007.( ( 2. Rubini,(L.(Sangiorgio,(S.(y(Le(Noci,(C.(“Il$nuovo$edificio$green.$Soluzione$per$il$benessere$abitativo$ e$l´efficienza$energética”.(Green(Tech,(Hoepli,(Milano(2011.( ( 3. Capolla,(M.(“La$casa$energetica.$Indicazioni$e$idee$per$progettare$la$casa$a$consumo$zero”.( Maggioli(Editore,(2009.( ( 4. Flannery,(T.(“The$wheather$makers.$The$history$and$future$impact$of$climate$change”.(Edición( española:(“La$amenaza$del$cambio$climático,$historia$y$futuro”.(Madrid:(Taurus,(2006.( ( 5. Al(Gore,(“El$profeta$del$cambio$climático”.(Entrevista(con(Al(Gore.(El(País(semanal,(nº(1552,(25( junio(2006.( ( 6. 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