ORIENTACIÓN Y FORMA

La correcta orientación de una edificación es fundamental en la arquitectura bioclimática, ya que realizándola de manera adecuada ajustándonos a las condiciones del lugar, podemos lograr un ahorro energético considerable. En el hemisferio norte, se debe aprovechar la radiación solar utilizando zonas abiertas al sur, como superficies acristaladas que tendrán la función de captar la mayor cantidad de radiación solar. Por lo tanto, la captación solar es importante para lograr obtener calor en épocas más frías, mientras que en las épocas de verano se utilizarán sistemas para evitar la radiación directa del sol o elementos que nos proyecten sombra como voladizos, además de otros sistemas que veremos más adelante.

La forma ideal de una edificación bioclimática se basa en el simple concepto de que cuanto más compacta sea la edificación mayor será su eficiencia, preferiblemente alargada de planta rectangular, en la que su lado mayor se distribuya de este a oeste. Tendrá el mayor porcentaje de huecos en la fachada sur, a diferencia del resto de fachadas en las que nos limitaremos a utilizar huecos para ventilación y para iluminación natural de las estancias.

Es importante tener en cuenta la superficie de contacto que va a tener la edificación con el exterior ya que es ahí donde se producen los mayores intercambios energéticos. Es difícil determinar una forma perfecta, pero aplicando unos criterios básicos, se puede afirmar que es aconsejable utilizar formas compactas sin demasiados salientes, patios, alas y demás elementos constructivos que puedan alterar esa compacidad, además de generar una mayor resistencia al viento. Un edificio de gran altura generará una mayor resistencia, por lo que es idóneo para épocas de calor, ya que favorece la ventilación, sin embargo en invierno se incrementan las posibilidades de infiltraciones.

Al fin y al cabo, la idea es lograr una buena “aerodinámica”, basándonos en las direcciones de los vientos dominantes y conseguir de ese modo un equilibrio entre la disminución de infiltraciones en invierno y una buena ventilación en verano.

UBICACIÓN Y MICRO-CLIMA

La ubicación es determinante para conocer mejor las condiciones climáticas a las que va a ser sometida la edificación. Hay que distinguir entre las condiciones macro-climáticas y micro-climáticas.

Cuando hablamos de condiciones macro-climáticas se hace referencia a aquellas que afectan a nuestra edificación como consecuencia de la zona climática en la que se encuentre. Dependiendo de la región o latitud en la que se encuentre tendremos unas temperaturas u otras. Los principales factores que determinan estas condiciones son:

  • La temperatura. Media, máxima y mínima.
  • Las lluvias. Pluviometría.
  • Las horas de sol, medidas según la radiación solar incidente.
  • El viento. Vientos dominantes y su velocidad media.

En cuanto a las condiciones micro-climáticas, se entienden como las peculiaridades que existen en el entorno más inmediato a nuestra edificación, por ejemplo, posibles accidentes geográficos que supongan un cambio en las condiciones generales del clima del lugar.

Estos cambios suelen ser producidos por diferentes factores, la existencia de edificios próximos o elevaciones cercanas pueden producir una barrera frente al viento o interrumpir la captación solar de nuestra edificación.

Otros factores importantes son la pendiente del terreno, lo que limita la orientación de nuestra edificación, y la existencia de masas boscosas o aguas cercanas que producen variaciones de temperatura considerables incrementando la humedad del aire.

Por lo tanto la correcta elección de la ubicación, es la clave en el proceso del diseño bioclimático, siendo el punto de partida para el correcto diseño de los sistemas constructivos que mejor se adapten a las necesidades concretas del lugar. Hay que tener también presente la corrección del entorno, procurando la menor huella o impacto ambiental, que se pueda producir, ya que esto modificaría las condiciones micro-climáticas existentes.

Por otro lado, cabe destacar el llamado efecto isla de calor, producido en las grandes ciudades donde la densidad urbana afecta a la temperatura de la zona, aumentándola durante el día.

Imagen: Diagrama de la temperatura a última hora de la tarde. Fuente: new-learn.info

 Como hemos visto, el comportamiento climático de una edificación no solo depende de su diseño, la ubicación influye de manera directa. La existencia de accidentes naturales o artificiales crea un microclima que determina el viento, la radiación solar o la humedad que es percibida por la edificación. Debido a esto, para lograr una edificación basada en los conceptos de la arquitectura bioclimática en un primer momento se debe realizar un estudio de las condiciones climáticas del lugar y después de las condiciones micro-climáticas de la ubicación concreta.

LA TRAYECTORIA SOLAR

Antes de nada, debido al papel clave que tiene el sol en esta rama de la arquitectura, es importante recordar el comportamiento del sol y la tierra, conocer así un poco mejor la trayectoria que describe el sol en las distintas épocas del año, lo cual se traduce en lo que nosotros conocemos como estaciones.

Las estaciones se producen debido a que el eje de rotación de la tierra está inclinado con respecto al plano de su trayectoria alrededor del sol prácticamente durante todo el año. Este desplazamiento se denomina como movimiento de translación. La inclinación del eje de la tierra está cuantificada respecto a un ángulo, por lo que dependiendo de la época del año será mayor o menor, produciéndose así variaciones en la posición del sol con respecto a un punto de la superficie de la tierra.

En el caso concreto de España, situada en el hemisferio norte por encima del trópico de cáncer, estas variaciones son más apreciables durante dos días del año, siendo estos dos días los únicos en los que el eje de rotación es perpendicular al plano de translación. Conocemos estos puntos de inflexión, como equinoccios de primavera y de otoño (22 marzo y 21 septiembre respectivamente), la peculiaridad que tienen estas dos fechas es que el día dura exactamente lo mismo que la noche y el sol sale exactamente por el este y se pone por el oeste.

A partir del equinoccio de primavera comienzan a alargarse las horas de sol y su altura a mitad del día es cada vez mayor, aumentando paulatinamente hasta el solsticio de verano (21 de junio), en el que se alcanza el máximo de horas de sol. El sol tiende a salir por el nordeste y a ponerse por el noroeste. A partir de este punto, las horas de sol cada vez se reducen más hasta alcanzar el equinoccio de otoño. La tendencia es inversa en esta ocasión y paulatinamente se van acortando las horas de luz solar hasta el solsticio de invierno (21 de diciembre), el día con menos horas de sol del año y así sucesivamente.

Estas trayectorias influyen de manera determinante en los cerramientos verticales de cualquier edificación, siendo la fachada sur en invierno la que recibe prácticamente la totalidad de la radiación solar, mientras que en verano son las fachadas este y oeste las que se dividen la radiación solar, castigando además especialmente la cubierta del edificio al encontrarse a más altura e incidir perpendicularmente con la superficie de la misma.

Climatología y Conceptos Térmicos

Para comprender mejor los principales fundamentos de la arquitectura bioclimática, se debe tener claro el papel principal que tiene el Sol, concibiéndolo en todo momento como el centro sobre el que giran todos los sistemas bioclimáticos. Ésta es la razón por la que a la arquitectura bioclimática se le puede denominar también, como arquitectura solar pasiva. Partiendo de esta base, tal y como veremos en el amplio recorrido que se va a realizar en los próximos post, todos y cada uno de los sistemas, tanto activos como pasivos, están íntimamente ligados al sol, de manera más específica con la radiación que es producida por el mismo y es captada por nuestro planeta, transformada en energía por el ser humano.

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Si hablamos de radiación, hablamos pues de calor, de modo que en el tema que nos ocupa, el conocimiento de los materiales de construcción y su correcta selección, desde el punto de vista térmico, resulta de vital importancia cuando se busca reducir el consumo de energía en las edificaciones. Su conocimiento resulta indispensable cuando se trata de obtener condiciones de confort térmico por medios pasivos o sistemas naturales en el interior de las edificaciones.

La necesidad de crear un microclima es propia de cualquier ser vivo, lo que se traduce en la necesidad de adaptarse al entorno y construir edificaciones en las cuales se proteja a los usuarios de las condiciones externas. Estas condiciones pueden suponer variaciones en nuestra edificación, ya sea por condiciones extremas de frío o por la abundante radiación solar, lo que da como resultado una temperatura sofocante y alejada del confort que se pretende alcanzar.

Entre las diferentes patologías que pueden derivarse de la acción ambiental cabe destacar las humedades y grietas producidas por el cambio de temperatura, dilatación-contracción. Cuanto más bruscos sean estos cambios más palpables serán las patologías. Por ejemplo, una fachada orientada al norte en la que ha penetrado humedad, puede mantener dicha humedad durante todo el año.

En los siguientes artículos, se desarrollaran aspectos relacionados con la climatología, así como conceptos necesarios para comprender mejor las posibles soluciones que se nos plantean, para lograr una mayor adaptación y eficiencia energética.

Todos estos condicionantes y conceptos se deben tener en cuenta a la hora de diseñar una edificación en la que se apliquen los principios bioclimáticos:

1.- LA TRAYECTORIA SOLAR

solmovimientos

2.- UBICACIÓN Y MICROCLIMA

Isla de calor

3.-ORIENTACIÓN Y FORMA

Orientación y forma

4.-LA TRANSMISIÓN DEL CALOR

Transmision del calor

5.-RADIACIÓN DIRECTA, DIFUSA Y REFLEJADA

Tipos de radiacion

6.-EFECTO INVERNADERO

Efecto invernadero

7.-CONFORT TÉRMICO

confort termico

8.-CONVECCIÓN NATURAL

conveccion natural

9.-CALOR DE VAPORIZACIÓN

Calor de vaporización

10.-CAPACIDAD CALORÍFICA E INERCIA TÉRMICA

Capacidad calorifica e inercia termica