Arquitectura bioclimàtica

Archiu:Bioclimatismo en Plaza de la Justicia.jpg

En esta plaça els permanents vents del norest peguen contra les cares de la piràmide, permetent aplicar l'efecte Venturi per mig d'unes celocías en la transició entre el vidre i l'alumini. La termodinàmica de l'aire per a refrescar i canviar l'aire permanentment es conseguix en una piràmide de cristal en el cim que ademés de lucernario, calfa la part superior i atrau l'aire fret, pero necessari recanviar, i servix per a carrejar cap a fòra l'aire calent per les persones i equips.

La arquitectura bioclimàtica consistix en el disseny d'edificis tenint en conte les condicions climàtiques, aprofitant els recursos disponibles (sol, vegetació, pluja, vents, etc.) per a disminuir els impactes ambientals, intentant reduir els consum d'energia. L'arquitectura bioclimàtica està íntimament lligada a la construcció ecològica, que es referix a les estructures o processos de construcció que siguen responsables en el mig ambient i ocupen recursos de manera eficient durant tot el temps de vida d'una construcció. També té impacte en la salubritat dels edificis a través d'un millor confort tèrmic, el control dels nivells de CO₂ en els interiors, un major allumenament i l'utilisació de materials de construcció no tòxics avalats per declaracions ambientals.

Una vivenda bioclimàtica pot conseguir un gran aforro i inclús aplegar a ser sostenible en la seua totalitat. Encara que el cost de construcció d'un edifici d'este tipo pot ser més alt, pot ser rendable, ya que l'increment en el cost inicial pot aplegar a amortisar-se en el temps en disminuir els costs d'operació.

Antecedents

A pesar de que sembla un concepte nou, no ho és; des de sempre, l'anomenada arquitectura popular ha tingut que enfrontar-se al clima necessitant els menors respals possible d'energia i, en l'ensaig de canviar menuts detalls han anat trobant solucions apropiades al problema general del clima; eixemples d'això són les cases encaladas en Andalusia contra les cases en el color natural del material del replanell nort de la península, o les fronteres orientades al sur en el hemisferi Nort, a l'objecte d'aprofitar el soleamiento. També l'eixemple dels chalets en els Alps o les cases rurals en moltes parts del món, com pot vore's en l'image poden considerar-se com a excelents adaptacions de la vida rural al clima en estacions tèrmiques en tot lo món. En estos dos tipos de vivenda senyalats, l'estable del pis inferior servia de calefactor en hivern (per la calor despedida en la fermentació de la palla i femta o compost) i es treen els animals en estiu per a pastar, servint llavors d'aïllament tèrmic moderat. Ademés, el segon pis o àtic servix, originalment, de pallera o henar durant l'hivern, lo que aïlla de la fredor exterior a la zona de vivenda del primer pis. I en les vivendes rurals gallegues, l'accés exterior al primer pis a on es troben les habitacions es dissenya tradicionalment per a evitar el pas freqüent per l'estable.

De la mateixa forma que un edifici bioclimàtic busca adaptar-se al clima del lloc, els usuaris deuen tindre també un comportament adaptatiu. Implica que hi ha una doble adaptació, clima i cultura, que du a una modificació en la conducta dels individus i en el temps en hàbits culturals. Ya que la societat contemporànea s'ha adaptat a una tecnologia que simplifica l'operació dels edificis no sempre un edifici bioclimàtic és apropiable per part dels seus habitants.

Apareix una triple resistència: els promotors que no desigen gastar més, els usuaris que no comprenen el concepte bioclimàtic per a operar el seu edifici i els professionals i escoles d'arquitectura que privilegien el formalisme per damunt de l'adaptació al clima.

Pioners de l'Arquitectura Bioclimàtica

En l'actualitat es considera als germans d'orige hongarés Viktor i Aladàr Olgyay, els pares de l'arquitectura bioclimàtica, el major document de la qual bibliogràfic és el llibre publicat per Viktor Olgyay, 'Design with climate: bioclimatic approach to architectural regionalism' en 1963 per l'Universitat de Princeton, en els que el seu germà participava com a investigador colaborador en alguns capítuls. La seua traducció a l'espanyol 'Arquitectura i clima. Manual de disseny bioclimàtic per a arquitectes i urbanistes' va ser publicat en 1998, en prologo de Rafael Serra Florensa, per l'editorial Gustavo Gili en Espanya.

En segon lloc, cal reconéixer a Baruch Givoni, coetaneo dels germans Olgyay, com a gran científic que contínua en els alvanços en matèria d'arquitectura bioclimàtica en la publicació del seu llibre: Man, Climate and Architecture.

En Espanya, alguns pioners de l'arquitectura bioclimàtica varen ser: Jaime López de Asiain en Sevilla, Rafael Serra Florensa i Helena Coch Roura en Barcelona, Javier Neila i Julian Sales Serrano o Margarita de Luxan en Madrit, Oscar Adrián en Burgos o Alfonso Sevilla en Almeria.

Generalitats

Archiu:Casa rural gallega. CAPS 7

Casa del mig rural en Galícia, convertida recentment en vivenda de tipo urbà

• L'arquitectura bioclimàtica és un tipo d'arquitectura a on l'equilibri i l'harmonia en el mig ambient són una constant. Es busca conseguir un cert nivell de confort tèrmic, tenint en conte el clima i les condicions de l'entorn per a ajudar a conseguir el confort tèrmic interior per mig de l'adequació del disseny, la geometria, l'orientació i la construcció de l'edifici adaptat a les condicions climàtiques del seu entorn. Juga exclusivament en les característiques locals del mig (relleu, clima, vegetació natural, direcció dels vents dominants, insolación, etc.), aixina com, el disseny i els elements arquitectònics, sense utilisar sistemes mecànics, que més be es consideren com a sistemes de respal. No devem oblidar, que una gran part de l'arquitectura tradicional ya funcionava segons els principis bioclimàtics: finestrals orientats al sur en les regions de clima fret de l'hemisferi nort, l'us de certs materials en determinades propietats tèrmiques, com la fusta, la pedra o l'atobó, l'abric del sol, el encalado en les cases mediterrànees per a mantindre l'interior fresc en estiu, l'ubicació dels pobles, etc. L'arquitectura bioclimàtica és, en definitiva, una arquitectura adaptada al mig ambient, sensible a l'impacte que provoca en la naturalea, i que intenta minimisar el consum energètic i en ell, la contaminació ambiental.
• Una casa bioclimàtica no té per qué ser més cara que una convencional, pero les construïdes en climes templats han mostrat un sobrecosto del 5 al 15 %. No necessita de la compra o instalació de sistemes mecànics de climatisació, sino que juga en els elements arquitectònics de sempre per a incrementar el rendiment energètic i conseguir el confort de forma natural. Per a això, el disseny bioclimàtic supon un conjunt de restriccions, pero seguixen existint graus de llibertat per al disseny segons el gust d'cada cual. L'arquitectura bioclimàtica té en conte les condicions del terreny, el recorregut del Sol, les corrents d'aire, etc., aplicant estos aspectes a la distribució dels espais, l'obertura i orientació de les finestres, etc., en la finalitat de conseguir una eficiència energètica. No consistix en inventar coses estranyes sino dissenyar en les ya existents i saber traure el màxim profit als recursos naturals que nos brinda l'entorn. No obstant, açò no té perqué condicionar l'aspecte de la construcció, que és completament variable i perfectament d'acort en les tendències i el disseny d'una bona arquitectura.

• El disseny bioclimàtic està fonamentat en l'anàlisis climàtic del lloc d'estudi, per a açò és necessari processar les principals senyes climatològiques (temperatura, humitat, precipitació pluvial, vent, radiació, entre uns atres) utilisant gràfiques, mapes, o proyeccions típiques de la geometria solar. També és important aprofitar les distintes ferramentes desenrollades pels principals investigadors del tema (Baruch Givoni, Viktor Olgyay, Mahoney, etc.). Estes ferramentes com la carta bioclimàtica o la psicrométrica, permeten evaluar les senyes climàtiques en la temperatura considerada com de "confort" i obtindre recomanacions de disseny, tals com ventilar, us de la massa tèrmica, us del refredat evaporativo, etc.

Confort higrotérmico (control de la temperatura i la humitat relativa ambiental)

Archiu:Galerías La Coruña. CAPS 9

Les galeries (balcons i finestres acristaladas) de La Corunya, un típic eixemple de l'us de la insolació per a la calefacció natural de les vivendes en hivern

És potser en este punt a on és més comú incidir quan es parla d'arquitectura bioclimàtica. Lo més habitual, és aprofitar al màxim l'energia tèrmica del sol quan el clima és fret, per eixemple para calefacció i aigua calenta sanitària. Aprofitar l'efecte hivernàcul dels cristals. Tindre les mínimes pèrdues de calor (bon aïllament tèrmic) si hi ha algun element calefactor.

Quan el clima és càlit lo tradicional és fer murs més amples, i tindre la teulada i la frontera de la casa en colors clars. Posar veles i cristals especials com a doble cristal i tindre bona ventilació són atres solucions. En el cas d'usar algun sistema de refrigeració, aïllar la vivenda. Contar davant d'una vivenda en un gran arbre de full caduc que tape el sol en estiu i en hivern ho permeta també seria una solució.

Orientació

• En una orientació de les finestres acristaladas al sur en el Hemisferi Nort, o al nort en el Hemisferi Sur, es capta més radiació solar en hivern i menys en estiu, encara que per a les zones més càlides (en temperatures promig superiors als 25 °C) és substancialment més convenient colocar els acristalamientos en el sentit opost, açò és, donant-li l'esquena a l'equador; d'esta forma en l'estiu, la cara acristalada només serà irradiada pel Sol en els primers instants del alba i en els últims moments de l'ocàs, i en l'hivern el Sol mai banyarà esta frontera, reduint el fluix calorífic al mínim i permetent utilisar conceptes de disseny arquitectònic propis de l'us del cristal.

Soleamiento i protecció solar

• Les finestres en una adequada protecció solar, allargades en sentit vertical i situades en la cara interior del mur, deixen entrar menys radiació solar en estiu, evitant el sobrecalentamiento de locals solejats.
• Pel contrari, este efecte no és beneficiós en llocs frets o durant l'hivern, per això, tradicionalment, en llocs frets les finestres són més grans que en els càlits, estan situades en la cara exterior del mur i solen tindre miradors acristalados, per a potenciar la beneficiosa captació de la radiació solar.

• Dispositius de protecció solar:
  • el ràfol: és el pla horisontal de protecció solar, en la frontera nort (hemisferi Sur) o frontera sur (hemisferi nort) permet co
  • parasoles verticals oblicuos a la frontera: en frontera oest o frontera este. En dites orientacions l'incidència solar és a baixa altura, per lo que els ràfols no són eficaços.  La colocació d'estes pantalles a 45° permet la penetració solar en hivern i es pot controlar l'incidència del sol  en estiu.
  • persianes exteriors a la finestra; el sombreamiento més efectiu es conseguix en estos dispositius, en clima càlit és molt important que el sol no traspasse el cristal, per lo que deu protegir-se sempre per l'exterior, perque en cas contrari la finestra funcionarà com un colector solar pla, deixant la calor en l'interior del local. Sobre els anteriors tenen l'inconvenient de que no són passius, cal tancar en el moment que dona el sol en la finestra i obrir quan no dona, especialment per les nits per a permetre gelar per ventilació en aire nocturn més fresc.

Archiu:Willemstad harbor.jpg

Port de Willemstadt, en l'illa de Curazao

• El port de Willemstadt mostrat en l'image, en l'illa de Curazao, és un eixemple que s'opon a l'arquitectura bioclimàtica. Els sostres inclinats per a evitar l'acumulació de neu típics d'Holanda i les finestres relativament chicotetes i tancades contrasten en el clima càlit de la zona intertropical, a on resulta fonamental estudiar la ventilació a través de finestres dirigides fonamentalment cap a l'est i noreste, per a aprofitar els vents alisios que bufen durant tot l'any (esta idea referix a l'hemisferi Nort; seria diferent en l'hemisferi sur). No obstant, este problema aparent es justifica per motius turístics i es controla en l'us de l'aire acondicionat, molt important i fins a necessari per l'enorme cantitat de turistes i l'us fonamental dels edificis per a fins comercials.
• Un dels principals objectius de l'arquitectura bioclimàtica és oferir una climatisació i ventilació òptimes a partir d'una gestió i regulació adequada de la radiació solar aixina com de la circulació natural de l'aire. Este tipo d'arquitectura és una tendència a l'alça respalada per una major concienciació migambiental, també en els espais exteriors de les vivendes. Es coneix com pérgola bioclimàtica aquell sistema de protecció solar capaç de regular de forma natural la temperatura de la zona que cobrix i la radiació solar que rep, a l'hora que oferix protecció front a la pluja, el vent i qualsevol atra inclemència meteorològica.

Aïllament tèrmic

• Els murs grossos retardan les variacions de temperatura, per la seua inèrcia tèrmica.
• Els edificis enterrats o semi enterrats, aprofiten l'inèrcia tèrmica de la terra que els rodeja, estabilisant l'oscilació tèrmica, per eixemple, la variació tèrmica que es presenta entre els matins frets i les vesprades caloroses.
• Un bon aïllament tèrmic evita, en l'hivern, la pèrdua de calor per la seua protecció en l'exterior, i en estiu l'entrada de calor.
• Un dels materials en millors propietats aïllants, és l'aire. Pels seus baixos valors de conductivitat tèrmica, l'us d'cámara s'aprofita per a interrompre el fluix tèrmic entre l'interior o l'exterior. No obstant, estes cámara són més eficaces quan tenen dimensions menudes, degut a que en estes es llimita el moviment convectivo de l'aire que pot transferir calor d'una cara a una atra. Un bon eixemple d'estes reduïdes cambres és el EPS (poliestireno) que conté chicotetes bombetes d'aire atrapat.
• En les cases en sostre inclinat o a dos aigües de les zones templades, pot construir-se un sostre ras que tanque una cambra superior en la finalitat d'aïllar a la vivenda de l'excessiva calor de la radiació solar en estiu i de la fredor de l'hivern. És el cas dels chalets suïssos la frontera de la qual es dirigix cap al sur per a aprofitar la radiació solar durant l'hivern i té un pis superior que servix de graner o almagasén de fenaç que té bones propietats aïllants durant l'hivern. En tindre les habitacions de la vivenda en el primer pis i l'estable en la planta baixa, el chalet funciona com un eixemple admirable de vivenda bioclimàtica ya que l'estable produïx una espècie de calefacció natural que servix per a calfar la vivenda en el primer pis. En l'época de calor, el ganado es trau a pastar en els prats i en deixar lliure l'estable, permet una ventilació del mateix que servix per a refrescar la vivenda. Tampoc l'àtic o graner té palla o fenaç durant l'estiu, per lo que protegix a la vivenda de la calor solar excessiva. L'escala exterior d'accés a la vivenda (típica en els chalets i cases agropecuarias gallegues i de moltes atres parts) té com a finalitat accedir a la vivenda sense molestar al ganado i atres animals domèstics.
• Infiltració és l'entrada d'aire des d'exterior per fenomens o usos en principi no controlats, pero que afecten o són assumits per a la ventilació, per eixemple, rendijas en portes o difusió a través de determinades superfícies.

Ventilació creuada

• La diferència de temperatura i pressió entre dos estàncies en orientacions opostes, genera una corrent d'aire que facilita la ventilació.

• Una bona ventilació o calitat de l'aire interior és molt útil en climes càlits humits, sense refrigeració mecànica, per a mantindre un adequat confort higrotérmico.
• Per a dissenyar adequadament la ventilació en espais habitables, és necessari conéixer la direcció, la velocitat i la temperatura d'est. Per a açò s'utilisen les senyes climàtiques de cada lloc d'estudi, estos poden ser anuals, mensuals i inclús horaris. És important que estes senyes siguen normalisades, és dir siguen el promig de les senyes recaptades per varis anys (a lo manco 10).
• La ventilació també pot ser utilisada no solament per a gelar un espai ya que si s'utilisa en combinació en cossos d'aigua (fonts, estanys) és possible aumentar la humitat de l'aire, sent esta una tècnica molt apreciada en climes càlit secs.

Integració d'energies renovables

Per mig de l'integració de fonts d'energia renovable, és possible que tot el consum siga de generació pròpia i no contaminant. En este cas, parlem d'edificis 0 emissions. Pot aplegar-se inclús a generar més energia de la consumida —que podria ser venuda a la ret—, en el cas de la qual parlem d'edificis energia plus.

Les fonts més amprades d'energies renovables són l'energia eòlica, l'energia solar fotovoltaica, l'energia solar tèrmica i inclús l'energia geotèrmica.

Arquitectura inadequada des dels punts de vista ecològic o bioclimàtic

Artícul principal → Dissenys arquitectònics improvisats.

Archiu:Casas construidas por el Gobierno del Presidente Chavez en La Guaira, Venezuela.jpg

Edificacions construïdes en financiamiento governamental per a ser habitades per civils com a programa de subsidi en Plaja Gran, estat Vargas, Veneçola.

A lo llarc de la societat actual, existixen numerosos eixemples de l'ocupació incorrecta o opost a estos principis arquitectònics, tant en el seu disseny com en la construcció. En Veneçola, un programa de subsidi social finançat pel govern, en el qual es construïxen estructures per a ser habitades per famílies d'escassos recursos (en l'image es mostra un conjunt d'estructures construïdes en el 2011 en l'Estat Vargas) nos dona un eixemple. Prenent en conte que es troba en una zona d'alta densitat demogràfica, una superfície urbana molt llimitada, clima d'altes temperatures, proximitat immediata a la mar i poca vegetació arbòrea, ademés d'un sol propi de zones costeres en característiques de aridez i en materials d'alta conductivitat tèrmica (Vore baixants metàlics per al fem i quartos menuts per a la mateixa), poden ocasionar greus problemes de confort tèrmic en l'interior de dites vivendes.

Podem observar que els edificis posseïxen una cantitat ínfima de finestres d'escassa superfície, sense balcons o un atre tipo de portes de ventilació; Ademés d'açò, són relativament menudes, i es troben en la part més superficial dels murs, de modo que reben una gran cantitat de radiació solar durant hores diürnes i al mateix temps no permeten l'accés d'aire suficient per a ventilar i dissipar la sensació d'altes temperatures; si ben el color de l'estructura és apte per a llimitar alguna cosa l'absorció de la radiació solar, seguix sent massa obscur i deu utilisar-se ademés un adequat material de construcció. La falta de vegetació, sobretot la carència de vegetació arbòrea en la zona de desplaçament peatonal, produïx incomoditat i fatiga per l'exposició al sol; el fet de que no existixca vegetació alguna, produïx una sensació d'entorn hostil i el vent en qualsevol direcció pot generar núvols de pols i terra que penetren en els apartaments més pròxims al sol.

Ademés, la proximitat dels edificis aumenta la sensació de calor i genera un foc d'altes temperatures; l'us d'asfalt per a les zones de trànsit de vehículs absorbix la radiació solar i emet immediatament una radiació infrarroja que calfa enormement l'aire a nivell del sol.

Entre les imprudències con relación a l'arquitectura bioclimàtica poden destacar-se:

• Incompatibilitat en el clima. Això pot deure's a la negligència sobre la previsió de factors climàtics obtinguts a través del previ estudi del clima. Açò incidix directament en el tipo de materials amprats i el disseny de l'estructura.
• Falta de disseny ecològic i aprofitament de l'espai: El fet de que no existixca cap tipo de vegetació com a element de construcció és incompatible en un ambient sustentable, ademés d'un us inadequat de l'espai, que va poder ser distribuït de forma òptima i igual aprofitament.
• Falta d'urbanisme apte per a ser habitat per sers humans: La construcció d'una concentració d'estructures d'este tipo, a través d'un disseny semblant i obviant tants aspectes en relació en l'entorn, li fan una zona pràcticament hostil per a ser habitada a llarc determini per qualsevol família.