La naturaleza es el material termodinámico más barato. Ésta cita del arquitecto español Iñaki Ábalos engloba nuevos parámetros proyectuales que, sirviéndose de variables naturales cuantificadas y controladas, nos permiten realizar proyectos arquitectónicos minimizados que sean capaces de producir rendimientos maximizados.
Los edificios tienen una extensa vida útil y consumen energía a lo largo de toda su vida. Las construcciones en las que habitamos a día de hoy suponen la mayor parte del gasto energético del planeta, representando un 41% del total; gran parte de la cual proviene de la combustión de combustibles fósiles. Si a ello le sumamos los desplazamientos hacia y desde los edificios, comprobamos que los proyectistas del entorno construido controlan y son responsables de casi el 70% del consumo energético global. Estas cifras reafirman más si cabe la necesidad de utilizar al máximo las posibilidades energéticas que nos prestan los recursos naturales próximos a los emplazamientos de nuestros proyectos.
Los edificios y la energía
Como citamos en la entrada anterior relativa al ambiente interior de los espacios arquitectónicos, los componentes que definen la demanda energética de un edificio, dependen principalmente de los criterios pasivos tenidos en cuenta en el diseño, como son, entre otros, la orientación, la compacidad, la forma del edificio o los elementos de protección solar. Como preámbulo a estas variables proyectuales que desarrollaremos en entradas posteriores, hoy citaremos y explicaremos brevemente la importancia que tienen en el proyecto arquitectónico los condicionantes naturales, como por ejemplo, el soleamiento, la topografía y el viento, el arbolado o las grandes superficies de agua.
El conocimiento básico de la geometría solar y la capacidad de entender los diagramas de asoleo son clave para los proyectistas que trabajamos en el campo de la arquitectura de bajo consumo energético. Introduciremos brevemente una serie de nociones básicas para la correcta comprensión de la geometría solar.
Las principales variaciones de intensidad de radiación solar y temperatura del aire que experimentamos en la Tierra son debidas a la naturaleza ligeramente elíptica de nuestra órbita alrededor del sol y a la inclinación del eje de rotación terrestre con respecto dicha órbita. Estas variaciones angulares de incidencia de los rayos solares sobre la superficie terrestre son las que determinan las distintas duraciones del día y la noche a lo largo del año o también las estaciones y a todos los factores ambientales vinculadas a las mismas.
A modo de simplificación práctica de la geometría solar, partimos de un supuesto movimiento del sol alrededor de la tierra. Un observador sobre una teórica superficie plana llamada horizonte, vería el desplazamiento del sol describiendo órbitas circulares paralelas, a lo largo de todo el año, sobre una esfera transparente denominada bóveda celeste. Estas trayectorias constituyen lo que se conoce como la ruta del sol vista por un observador en la tierra. El punto vertical más alto de la bóveda celeste imaginaria se le denomina cenit y al punto equidistante diametralmente opuesto, nadir.
El sol y la geometría solar: Estudio de soleamiento
Para localizar al sol en la bóveda celeste se emplean una serie de coordenadas (altura y acimut), por medio de las cuales se refiere su posición al plano del horizonte y al meridiano del observador. La altura es el ángulo formado por el rayo solar dirigido al centro de la bóveda y el plano del horizonte; se mide a partir del plano del horizonte hacía el cenit, de 0º a 90º. El acimut es el ángulo diedro formado por el plano vertical del rayo solar con el plano del meridiano del observador. En términos de arquitectura bioclimática en el hemisferio norte se mide a partir del sur y puede ir de 0º a 180º hacia este u oeste. Estas dos coordenadas celestes constituyen los datos básicos para cualquier estudio de asoleamiento en el diseño arquitectónico, a partir del cual conocer la posición del sol en un momento determinado.
En la actualidad existen numerosas formas para conocer y analizar el comportamiento solar. Desde métodos gráficos a través de diagramas solares de trayectoria y posición, hasta modelos matemáticos y físicos de simulación. Para Fáctica el estudio previo de la radiación solar a la que estará expuesto el proyecto se convierte en un parámetro de vital importancia desde las primeras fases de diseño.
Diagramas vientos predominantes en proyecto de vivienda familiar en La Peraleja
Antes de empezar a proyectar es necesario estudiar la topografía, la forma del terreno. No únicamente desde un punto de vista geotécnico o morfológico, sino la forma en cómo dicha topografía afecta a los flujos de aire relativamente cercanos a la superficie terrestre. Condicionantes topográficos dependientes de localizaciones urbanas o rurales nos establecen importantes premisas iniciales de proyecto. La ejecución de cortavientos que protejan la edificación o el diseño de aperturas que favorezcan las ventilaciones cruzadas en relación a los vientos dominantes del lugar, son algunas estrategias relacionadas.
La topografía y el viento: Simulación de edificio en túnel de viento (Flow Design)
En los proyectos que desarrollamos en Fáctica solemos realizar simulaciones de viento en planta y en sección con el objetivo de observar y parametrizar el comportamiento del flujo del viento en contacto tanto con la topografía existente como con la construcción propuesta.
El estudio y mapeo previo de todos los elementos naturales preexistentes en el lugar en el que desarrollaremos el proyecto, nos permitirá utilizar el paisaje como fuente de refrigeración gratuita.
Existen diferentes sistemas pasivos de enfriamiento en función al mecanismo de transmisión de calor entre distintos sistemas. Si nos centramos en el enfriamiento evaporativo, una lámina de agua próxima a la edificación facilitaría la absorción de calor generando una disminución de las temperaturas y una mayor sensación de confort por incremento de la humedad relativa. En caso de que en el emplazamiento del proyecto no existan superficies de agua que potencien este fenómeno de enfriamiento, esta técnica se puede materializar de diversas formas: estanques, fuentes interiores o en patios, cubiertas inundadas…
El agua y el paisaje como refrigeración (Cubiertas inundables)
Los árboles que absorben la radiación y enfrían el aire a su alrededor pueden disminuir la temperatura del aire alrededor de los edificios y, por tanto, su temperatura interior.
El arbolado puede ser muy útil como dispositivo de sombreo. Los árboles de hoja caduca pueden obstruir hasta el 85% de la radiación solar en verano, mientras que, en invierno, sin las hojas, permiten el paso de hasta el 70% de la radiación solar entre sus ramas.
Los árboles y la refrigeración (Plaza Ecópolis, Ecosistema Urbano)
Los arboles también pueden utilizarse tanto para desviar las corrientes de aire como para refrescar la brisa. El suelo a la sombra de un árbol u otro tipo de vegetación estará a una temperatura inferior que la superficie que lo rodea, de modo que las brisas cálidas se enfriarán al pasar por dicho terreno en sombra.
Una hilera de árboles dispuesta cuidadosamente al oeste de un edificio puede proteger del intenso calor del sol en los atardeceres de verano. En zonas climáticas templadas y frías, es necesario asegurarse de que el beneficioso calor del sol de invierno no quede obstruido. Por el contrario, una hilera de árboles situada al este de un edificio también puede tener un efecto beneficioso en climas cálidos, donde el sol de la mañana es muy intenso.
Desde Fáctica tenemos muy presente la huella ecológica en nuestros proyectos, es decir, el grado de impacto ambiental de las edificaciones sobre el territorio, así como las posibilidades de reducir el consumo descontrolado de recursos energéticos. Nuestros edificios son siempre resultado de un proceso que nace siempre del análisis y la parametrización de los condicionantes naturales que nos brinda el lugar.