Arquitectura solar en edificaciones - Documento Word

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I. INTRODUCCIÓN

La arquitectura bioclimática trata exclusivamente de jugar con el diseño de la casa (orientaciones, materiales, aperturas de ventanas, etc.) para conseguir una eficiencia energética. La persona interesada en arquitectura alternativa se encontrará, sin embargo, con otros términos que pueden tener relación con lo que estamos hablando. Arquitectura solar pasiva. Hace referencia al diseño de la casa para el uso eficiente de la energía solar. Puesto que no utiliza sistemas mecánicos, está íntimamente relacionada con la arquitectura bioclimática, si bien esta última no sólo juega con la energía solar, sino con otros elementos climáticos. Por ello, el término bioclimática es más general, si bien ambos van en la misma dirección. Arquitectura solar activa. Hace referencia al aprovechamiento de la energía solar mediante sistemas mecánicos y/o eléctricos: colectores solares (para calentar agua o para calefacción) y paneles fotovoltaicos (para obtención de energía eléctrica). Pueden complementar una casa bioclimática. Uso de energías renovables. Se refiere a aquellas energías limpias y que no se agotan (se renuevan). Para una casa, además de la energía solar, de la que ya hemos hablado, podemos considerar otros, como los pequeños generadores eólicos o hidráulicos, o la generación de metano a partir de residuos orgánicos. Arquitectura sostenible. 

Esta arquitectura reflexiona sobre el impacto ambiental de todos los procesos implicados en una vivienda, desde los materiales de fabricación (obtención que no produzca desechos tóxicos y no consuma mucha energía), las técnicas de construcción (que supongan un mínimo deterioro ambiental), la ubicación de la vivienda y su impacto en el entorno, el consumo energético de la misma y su impacto, y el reciclado de los materiales cuando la casa ha cumplido su función y se derriba. Es, por tanto, un término muy genérico dentro del cual se puede encuadrar la arquitectura bioclimática como medio para reducir el impacto del consumo energético de la vivienda. Casa autosuficiente. Hace referencia a las técnicas para lograr una cierta independencia de la vivienda respecto a las redes de suministro centralizadas (electricidad, gas, agua, e incluso alimentos), aprovechando los recursos del entorno inmediato (agua de pozos, de arroyos o de lluvia, energía del sol o del viento, paneles fotovoltaicos, huertos, etc.). La arquitectura bioclimática colabora con la autosuficiencia en lo que se refiere al suministro de energía.

II. MARCO TEORICO

1. ARQUITECTURA SOLAR.
En uno de los últimos números de la revista Sun & Wind Energy viene una entrevista muy interesante con el arquitecto austriaco Georg Reinberg. Define la arquitectura solar como aquella tal que un edificio genera más energía durante su ciclo de vida que la que consume; y además que el edificio pueda ser reciclado fácilmente al final.


Según Reingberg la energía fotovoltaica es cara en comparación con la eólica o la solar térmica y por tanto no debe ser infrautilizada en sus aplicaciones. Mientras no mejore la tecnología fotovoltaica considera este uso un error arquitectónico conceptual.

Para Reingber el mejor uso en los edificios es cuando la instalación fotovoltaica está orientada al sol de verano. Tienes la máxima oferta del recurso y no tienes sobreproducción con el fotovoltaico en verano como ocurre por ejemplo con el térmico. Además la instalación debe estar bien ventilada. Consecuentemente la fotovoltaica no debe estar integrada en los edificios, Reinberg visualiza el PV como las alas de la arquitectura (wings), volando sobre el edificio, con lo que además puede servir para proporcionar sombra a ciertos elementos constructivos.

Este enfoque moderno de la arquitectura solar hace a la fotovoltaica menos cara gracias a una mayor producción eléctrica y a otros usos adicionales y desde luego la convierte en una parte correcta del concepto arquitectónico desde el principio del proceso de diseño.

2. ARQUITECTURA BIOCLIMATICA.


La arquitectura bioclimática es aquella que se diseña teniendo en cuenta las condiciones ambientales del entorno sobre el que se asentará el edificio para lograr un nivel de bienestar en su interior sin apenas necesidad de recurrir a sistemas de climatización. Es aquella que aprovecha al máximo las fuentes naturales de calor, luz o frescor y minimiza sus pérdidas por medio de elementos tales como la colocación sobre el terreno, la orientación o el aislamiento de sus muros. 

La arquitectura bioclimática no es algo nuevo. La arquitectura tradicional de todos los países es en gran medida bioclimática. En tiempos pasados se disponían las casas de manera coherente con las condiciones ambientales. Entonces era difícil, costoso e ilógico cuando no imposible disponer de elementos de climatización, por lo que las casas se optimizaban para aprovechar los recursos naturales.

Se llama arquitectura bioclimática o pasiva a aquella que tiene en cuenta el clima en el que está inmersa, y utiliza estrategias clásicas o modernas para mantener en el interior de las edificaciones unas condiciones de confort térmico y de luminosidad lo más libres posible de los avatares exteriores, sin el uso de tecnología o mecanismos complejos. Más restrictivamente, la arquitectura solar pasiva, o los elementos solares pasivos de la arquitectura, serían aquéllos en los que no intervienen energías convencionales en la función de adecuación y control de las condiciones de confort. De un modo amplio, la arquitectura bioclimática también debe tener en cuenta el coste ecológico de los materiales que usa, la defensa contra la contaminación acústica y electromagnética, el uso de tecnologías renovables activas, y la implementación de sistemas de ahorro y recuperación de agua.

El concepto se basa en el empleo de un adecuado diseño de la edificación, así como una apropiada utilización de materiales y sistemas constructivos. Para ello debe realizarse un estudio de muchos aspectos y factores climáticos como ser:


  • Latitud y altitud de la zona de emplazamiento. 
  • Duración e intensidad de la redacción solar. 
  • Temperatura del aire exterior y su variabilidad. 
  • Humedad relativa. 
  • Precipitación pluvial. 
  • Intensidad, frecuencia y dirección del viento. 
  • Grado de nubosidad y frecuencia. 


Las pautas de diseño para captar o evitar los factores climáticos según nuestra conveniencia puede hacerse aprovechando:

  • La orientación de la edificación y de las superficies expuestas. 
  • La relación entre superficie exterior y volumen interior (factor de forma). 
  • El color de los recubrimientos de superficie. 
  • El tamaño, ubicación, orientación y tipo de las ventanas. 
  • Los acristalamientos adosados tipo invernadero. 
  • El tipo, colocación y uso de persianas y cortinas. 
  • Los sistemas de penetración de luz y control lumínico. 
  • El uso de sistemas de sombreo fijos o móviles: aleros, toldos, pérgolas, etc. 
  • La distribución interior. 
  • Los huecos o patios interiores. 
  • La colocación y el tipo de vegetación en el exterior y en los patios. 
  • El uso del agua en fuentes y estanques. 
  • El espesor de los aislamientos y materiales de construcción de cerramientos 
  • Exteriores y su posición relativa. 
  • El establecimiento de rejillas y huecos para el control de ventilación. 
  • El diseño de la trama y elementos urbanos. 
  • Los diseños específicos para captación de calor, refrigeración, ventilación iluminación, etc. 

La Arquitectura Bioclimática es en definitiva, una arquitectura adaptada al medio ambiente, sensible al impacto que provoca en la naturaleza, y que intenta minimizar el consumo energético y con él, la contaminación ambiental de nuestro planeta.
Los recursos que emplea la arquitectura bioclimática para lograr un significativo ahorro energético son:
-Arquitectura solar pasiva- Aquella que aprovecha al máximo la energía solar pasiva, es decir aquella que proveniente del Sol llega de manera directa al interior de la casa por medio de ventanales. 

-Aislamiento de techos y muros- Utilizando materiales adecuados, se logra que las pérdidas de calor sean mínimas a través de techos y muros. Así por ejemplo el calor ganado por medio de la energía solar pasiva (o generado por un medio artificial) queda retenido en el interior de la casa y no se pierde. El aislamiento resulta también importante en áreas cálidas ya que aíslan el interior más fresco, del exterior caluroso. Otro factor importante es el grosor de los muros ya que estos al hacer de masa térmica ayudan a atemperar las temperaturas dentro de la casa en climas extremos

-Disposición adecuada de las estancias- Mediante la correcta colocación de muros y espacios se puede lograr un flujo natural de aire por convección que traspase el calor de estancias que están recibiendo energía solar de manera directa a otras que no. También en áreas o en momentos de excesivo calor se pueden generar corrientes de aire que refresquen el ambiente del interior de la casa.

-Disposición adecuada sobre el terreno- La disposición de la casa sobre el terreno es un factor importante. Pueden existir accidentes geográficos naturales en el entorno de la vivienda que convengan ser aprovechados para mejorar las condiciones ambientales en su interior. Así por ejemplo en zonas muy ventosas se puede construir la casa tras una montículo, una roca o a cualquier tipo de accidente que la proteja de los vientos dominantes. En áreas frías es posible enterrar parte de la casa para aprovechar el calor constante del subsuelo además de buscarse una zona muy expuesta al sol. Mientras que en áreas cálidas resultará interesante situar la casa en zonas sombrías y entre accidentes geográficos que canalicen corrientes de viento

3. ESTADO DEL ARTE DE LA ARQUITECTURA SOLAR A NIVEL MUNDIAL Y NACIONAL.

HISTORIA DE LA ARQUITECTURA SOLAR
GRECIA.
Para Sócrates, la casa ideal debería ser fresca en verano y cálida en invierno. Con muy pocas excepciones esta idea central de la casa como otra piel del ser humano ha sido examinada o dada por supuesta por todos los tratadistas. Pero el ideal de Sócrates no era fácil de alcanzar en la Grecia de hace 2.500 años. Los griegos carecían de medios artificiales para refrescar sus casas durante los abrasadores veranos; y sus sistemas de calefacción, básicamente braseros portátiles de carbón, tampoco eran adecuados para mantenerlas calientes durante el invierno.

En el diseño solar griego se aprecian pues dos aspectos: el diseño del propio edificio (la proporción del pórtico) y su relación con el edificio contiguo. La casa con patio central permitió resolver al mismo tiempo ambas relaciones, pues el edificio de enfrente es la propia entrada de la casa. Aun con esta solución que permitía la total autonomía de cada alojamiento, era necesario que el orden urbano permitiera esta inteligente disposición. De ahí la trama de calles orientadas de Este a Oeste de las ciudades griegas.


ROMA
El vidrio como colector solar se empleó también en invernaderos, a fin de multiplicar el número de cosechas a lo largo del año y, también, para poder cultivar plantas exóticas venidas de los confines del Imperio. Son bien conocidos, por los escritos de Plinio el Viejo, los invernaderos que surtían la cocina del emperador Tiberio durante todo el año.

Los baños públicos fueron también orientados hacia el sol de manera específica. Según Vitrubio: "El lugar para los baños debe ser tan templado como resultara posible y estar alejado del norte... Deberían mirar hacia la puesta del Sol invernal, pues cuando el Sol poniente nos alumbra con su resplandor irradia calor, volviendo esta orientación más cálida a última hora de la tarde. [Que es cuando había costumbre de tomar el baño]".

Para el siglo cuarto el abastecimiento de combustible había empeorado más aún si cabe. Con el fin de satisfacer las necesidades de Roma a este respecto, el gobierno destinó toda una flota exclusivamente al transporte de madera desde Francia y el Norte de África hasta el puerto Romano de Ostia. Probablemente todos los bosques de la península italiana habían sido arrasados por aquella época.

Cuando las escaramuzas fronterizas con los bárbaros adquirieron mayor gravedad, Roma hubo de fortalecer sus fuerzas armadas. Pero pese a sus esfuerzos, la posición de Roma se hizo cada vez más precaria y el flujo de recursos vitales desde las regiones exteriores del Imperio quedó interrumpido. La economía de Roma, ciudad insostenible contando sólo con los recursos disponibles en su rededor, cayó en el desorden y en la confusión. Aislados del resto del mundo se vieron obligados a adoptar un estilo de vida autosuficiente.

CONCENTRACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR

Junto con la orientación solar de los edificios y el empleo del vidrio como captador del calor solar, los antiguos conocieron otros modos de aprovechar la energía solar. Griegos, romanos y chinos desarrollaron espejos curvados que podían concentrar los rayos del Sol sobre un objeto con intensidad suficiente como para hacerlo arder en pocos segundos. Se trataba de reflectores solares a base de plata, cobre o bronce pulimentado.

Al madurar su compresión de la geometría, los griegos advirtieron que un espejo de superficie parabólica resultaba incluso más potente que uno esférico. Esto era debido a que en un espejo parabólico convenientemente orientado, los rayos solares se concentran en un único punto, y no en varios como ocurre en un arco de circunferencia; a igualdad de energía, el área en que se concentra es menor, y por tanto mayor la temperatura que puede obtenerse en la zona calentada. La leyenda sostiene que Arquímedes utilizó espejos incendiarios para destruir los barcos de los invasores romanos en Siracusa, pero tal hecho no parece ser sino un mito.


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