La arquitectura bioclimática como concepto puede que sea un invento del siglo 20. Si entendemos que la arquitectura bioclimática es esencialmente solar está claro que es mucho más antigua que nuestro mundo moderno.

Bastante conocida es la descripción del gran filósofo Sócrates (470 – 399 a.C., citado por Jenofonte), que dice que:

“… en las casas orientadas al Sur, el sol penetra por el pórtico en invierno, mientras que en verano el arco solar descrito se eleva sobre nuestras cabezas y por encima del tejado, de manera que hay sombra…”

Reconstrucción de una antigua casa griega.

Pero Sócrates solo explicó lo que el dramaturgo Esquilo (523 a 456 a.C. aprox.) acusó medio siglo antes: “Los primitivos y bárbaros no tienen conocimiento de las casas que se orientan hacia el sol, como un enjambre de hormigas que habitan en las cavidades sin sol.” Para él, hace 2500 años atrás, orientar las casas hacia el sur era una señal de modernidad.

Modelo de una casa romana “Domus Italica”

Cuatrocientos años después, cuando Grecia se había convertido en una provincia del Imperio Romano, pero la cultura griega siguió viva e influenciaba cada vez más la civilización romana, el arquitecto, ingeniero y escritor romano Marco Vitruvio Polión (80 – 15 a.C. aprox.) publicó su obra principal “Los Diez Libros de Arquitectura”. El Libro VI está dedicado a las casas particulares y el Capítulo primero expone:

“Los edificios privados estarán correctamente ubicados si se tiene en cuenta, en primer lugar, la latitud y la orientación donde van a levantarse.

Muy distinta es la forma de construir en Egipto, en España, en el Ponto, en Roma e igualmente en regiones o tierras que ofrecen características diferentes, ya que hay zonas donde la tierra se ve muy afectada por el curso del sol; otras están muy alejadas y otras, en fin, guardan una posición intermedia y moderada.

Como la disposición de la bóveda celeste respecto a la tierra se posiciona según la inclinación del zodíaco y el curso del sol, adquiriendo características muy distintas, exactamente de la misma manera se debe orientar la disposición de los edificios, atendiendo a las peculiaridades de cada región y a las diferencias del clima.

Parece conveniente que los edificios sean abovedados en los países del norte, cerrados mejor que descubiertos y siempre orientados hacia las partes más cálidas. Por el contrario, en países meridionales, castigados por un sol abrasador, los edificios deben ser abiertos y orientados hacía el cierzo.

Así, por medio del arte se deben paliar las incomodidades que provoca la misma naturaleza. De igual modo se irán adaptando las construcciones en otras regiones, siempre en relación con sus climas diversos y con su latitud.”

Reconstrucción de una casa típica en los asentamientos y ciudades en las provincias del noroeste del Imperio Romano. Ver de.wikipedia.org Streifenhaus)

Hasta el día de hoy se reconoce las tipologías históricas romanas en la arquitectura existente: el Domus Italica como arquetipo de la casa colonial urbana de Chile y la casa galo-romana que sobrevive en las típicas construcciones de entramado al Norte de los Alpes.

Hay indicios que muchas veces es la falta de leña lo que incentiva el aprovechamiento del sol para la climatización de las casas (sea dicho de paso, también para reemplazar las construcciones de madera por otros materiales). Esto se dice de la antigua Grecia, del Imperio Romano y también del antigua China.

Lejos del mundo occidental, y miles de años antes, los astrónomos chinos observaron el cielo, estudiaron la posición del sol durante el año y aprendieron de optimizar sus edificios respecto el astro. La necesidad de calor en invierno y bien de sombra en verano los llevó a construir casas con una fachada larga orientada hacia el sol pero protegida por un alero, tal como se ve en la reconstrucción de un palacio chino del 2do milenio antes de Cristo.

Reconstrucción de un Palacio Erlitou, Provincia de Henan, China, 1500 a.C. aprox.

La casa que se ve en el primer plano no cuesta mucho imaginárselo en el paisaje del Valle Central.

Tanto para la antigua Grecia como para la antigua China está documentado el urbanismo solar: calles planificadas en orientación oriente-poniente para proveer condiciones óptimas a cada predio.

Volviendo al presente, ante una nueva inminente crisis energética, se podría pensar que “en este momento, la idea de viviendas solares pasivas ha llegado a tomar cierta madurez. Podemos imaginarnos que a mediados de esta década la calefacción solar pasiva será un equipamiento estándar en muchas viviendas nuevas.”

Solo que esta entusiasta frase fue escrita hace más que 30 años. (Fue publicada en el año 1982 por Martin McPhillips en el libro “Passive Solar Homes” y editado en español en 1985 con el título “Viviendas con energía solar pasiva”.)

Fuente: John Perlin “Let It Shine: The 6.000-Year Story of Solar Energy”

Autor: Arq. María Blender

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Como concepto general y guía de este proyecto fue la “bioeficiencia” con criterios bioclimáticos, ecotécnicos, eficiencia energética, revalorización de los recursos regionales, autosuficiencia, sustentabilidad, medio ambiente y el desarrollo local entre otros.

El proyecto está ubicado en la localidad rural de Colonia Hugues en el sur del Departamento Colón, a 15 km. de la ciudad de Colón (25.000 habitantes) y a 30 km. de la ciudad de Concepción del Uruguay. El núcleo poblacional está ubicado a 1 km. La actividad económica más importante es la avicultura, por lo que existen varios galpones de pollo en los alrededores y otras actividades de tipo agrícola, tales como la cría de animales vacunos y la forestación.

El proyecto sé está ejecutando sobre un predio de 2 hectáreas, linderas a la traza del pueblo. La vegetación de este sector corresponde al bosque semixerófilo (árbol con espinas) y arbustos característicos de la región del espinal entrerriano. Los arboles con mayor abundancia son espinillos, ñandubay, talas, molles, cina cina y coronillos acompañados de arbustos como las chilcas y carquejas.

contexto general

La energía eléctrica es suministrada por una cooperativa de la región y el pedido de conexión es un trámite sencillo. La comunidad no cuenta con servicio de agua potable ni  cloacas. El agua se suministra a través de una perforación en el predio de 23 metros.

MATERIALES.

los criterios de selección de los materiales tuvieron en cuento dos aspectos:

• Distancia a la obra: se eligieron materiales que se encuentren o se fabriquen en empresas locales a no más de 30 km. de distancia, favoreciendo de esta manera la producción local, reduciendo transporte innecesario.
• Re-uso: se priorizaron materiales que hallan cumplido su vida útil o sean desechos de alguna actividad, cuyo destino sería un vertedero de cielo abierto.
• Reciclado: se buscaron materiales que hallan incorporado en sus procesos productivos elementos recuperados o residuos de otras actividades.

materiales de construcción

ASPECTOS DE DISEÑO

Para el diseño de esta vivienda se buscaron antecedentes de las tipologías constructivas de la región a la imposición del material. Esto se basa en la observación de como los antiguos pobladores de la región habían encontrado  soluciones adecuadas a los problemas que planteaba la construcción de sus viviendas tales como, el diseño, resistencia, salubridad, confort, etc. Es muy interesante cómo explotaron al máximo las propiedades de la región para las cimentaciones y la especialización en la construcción de ladrillos y fibras vegetales.

referentes de contexto

Los factores condicionantes de diseño para lograr un buen balance en la arquitectura bioclimática, tomando en cuenta las caracteristicas geográficas del sitio de construcción de la vivienda son: que pueda dar respuesta a las altas temperaturas de verano y que contemple las ocurrentes precipitaciones (más de 1200 mm anuales).

Para esto se implementaron las siguientes medidas:

• Orientación general: se partió con un eje de diseño norte-sur, orientación que permite captar los vientos predominantes, que en la región proviene del sector noreste, además de una adecuada protección a la radiación solar permanente al techo de dos aguas.
• Ubicación en el predio: Se ubicó la vivienda en un claro entre dos árboles, aprovechando la vegetación existente, buscando la protección particularmente de la radiación y los vientos.
• Galerías: La casa posee galerías en todo su contorno. Las más importantes, en tamaño, son la del norte y la del oeste, justamente buscando proteger a los muros en el verano de los rayos solares. a su vez, aportar aportar una superficie importante cuando llueva, espacio extra de juego para los niños y además un símbolo arquitectónico de la vivienda rural.
• Ventilaciones: La base de todo el sistema de ventilación son dos ventanas situadas en los extremos norte y sur sobre el eje de la viga principal y que actúan como inductores para que los vientos predominantes (noreste) ingresen a la vivienda y disipen el aire caliente provenientes de las habitaciones del salón por convección natural. La entrada de aire fresco se logra a través de las ventanas que están ubicadas desde 30 cm. del nivel del piso, pasando desde las habitaciones por una celosía ubicada en la viga longitudinal. Los pisos elevados cuentan con una cámara de aire por donde se establece una circulación natural desde el exterior pasando por las dos habitaciones y la biblioteca a los fines de mantener el aislamiento adecuado y secar el exceso de humedad. En la cámara de aire del techo por entre los fardos de botellas se diseño una ventilación que toma aire fresco desde las galerías y a medida que se va calentando disipa al aire caliente por dos salidas conectadas a una tubería longitudinal en el norte y en el sur optimizadas con forzadores eólicos.

sistema de ventilación

• Distribución y superficie: Las habitaciones se dispusieron al este, el salón y la cocina al oeste, el baño al sur y el lavadero al sur oeste a los fines de aprovechar al máximo la radiación solar de acuerdo al uso de cada espacio a lo largo del día en la vivienda. La superficie de la vivienda es de 145 m2, de los cuales 90 m2 corresponden a una superficie cubierta y 55 m2 a una superficie semi cubierta (galerías).

CONSUMO DE ENERGÍA

• Electricidad: La casa está diseñada para no necesitar sistema eléctrico de refrigeración de aire, y aprovechar al máximo la luz solar, por lo que el consumo eléctrico más importante van a ser los electrodomésticos. Todas las luminarias son de alto rendimiento y las lámparas de bajo consumo.
• Gas: esta previsto la instalación de un pequeño anafe de dos hornallas que va a funcionar en base a gas envasado de garrafa, ya que para el horno se va a suplir con una cocina económica y un horno de barro, ambos a leña que es un elemento abundante en el predio y para el agua caliente se va a utilizar un sistema mixto: solar y biomasa. La calefacción también va a funcionar a leña.
• Agua: se va a racionalizar el consumo de agua por medio de la reutilización del agua de lluvia que se capta en una cisterna para su uso en el inodoro y el lavadero, todas las canillas van a contar con ahorradores, por lo que se estima que la dotación diaria va a ser inferior a la establecida como parámetro de cálculo para uso residencial en la bibliografía de 200 litros días por persona.

ECOTÉCNICAS UTILIZADAS

• Aislamiento térmico: Tanto los muros como el techo son de 40 cm de espesor, el aislamiento se optimiza mediante la incorporación en los muros de unas 1000 botellas plásticas y en los techos mas de 200 fardos de 70 a 80 botellas plásticas de distintas capacidades y envases de cartón que suman unas 20.000 unidades, lo que asegura un correcto aislamiento.
  

  Aislamiento térmico

   

• Enfriamiento del aire: Se excavó en forma conjunta a las cimentaciones una tubería de 20 metros de largo a 1 metro de profundidad con forma parabólica, de 0.2 x  0.7 m de sección rectangular formada por ladrillos huecos que tienen un efecto de radiador para enfriar el aire gracias a los huecos que conforman su estructura. La toma de aire se encuentra al sur de la vivienda y la salida se hace en el tabique divisorio de las habitaciones. El aire se fuerza con un extractor que es distribuido por medio de esclusas en la parte alta de las habitaciones. Este sistema reduce la temperatura del aire exterior con un costo energético reducido, ya que a 1 metro de profundidad  la  temperatura  del  suelo  se  mantiene constante todo el año alrededor de los 15º.

Enfriamiento de aire

• Iluminación: Se busca aprovechar al máximo la luz solar, por lo que se tuvo en cuenta la diferencia de la declinación del sol entre invierno  y verano,  para que en invierno los  rayos  solares penetren en los distintos ambientes y en el verano puedan ser interceptados por los aleros, En el ala oeste del techo se construyeron 4 claraboyas de 1 m² cada una montadas sobre una   estructura   de madera con una cubierta de vidrio para dejar pasar la luz al salón, cocina y baño. Por la viga central  se  alineo una    abertura    de vidrio para iluminar las habitaciones por la tarde.

•  Agua caliente: Se va a utilizar un sistema mixto, consistente en un precalentador solar de bajo costo, materializado por una serpentina de caño negro aislada con botellas plásticas que están ubicadas en el techo, conectadas a la bajada de agua caliente y luego a un deposito intermediario aislado en la galería sur que abastecerá un calefón a leña comercial. Para los meses de verano se espera utilizar solamente el precalentador solar. Para obtener un mayor rendimiento del precalentador, las chapas sobre el cual se colocara se dejaron de color negro.

• Calefacción: Se utilizara   una estufa central a leña de alto rendimiento construida a partir del reciclado de un tambor de acero galvanizado que va a calentar  el  salón  y  una  habitación  por conducción, mientras que la otra habitación va a recibir aire caliente por debajo del piso gracias a una cañería conectada a un forzador. Este aire se calienta por contacto con la cámara de combustión, pero nunca se mezcla con los gases de la misma. Para la cocina y galería se va aprovechar  el  calor  producido  por  la  cocina  a leña. Para el baño se conectara un intercambiador desde el lavadero en donde se instala el calefón a leña. Todos estos elementos funcionan a biomasa disponible en el lugar (leña de alto poder calorífico) en cantidades suficientes a lo largo del año y que no exigen la tala de árboles, solo con el desgaje y limpieza de los ejemplares existentes en el predio se asegura el abastecimiento familiar ( 2 adultos y 2 menores).
  

  construcción de la estufa central

   

• Captación de agua lluvia: Los techos están conectados a un sistema de conducciones que llevan al agua de lluvia a una cisterna con capacidad superior a los 10000 litros, previo paso por un filtro de grava para retener impurezas. Esta agua es bombeada a un tanque de 300 litros que abastece el agua utilizada en el inodoro, el lavadero y cuando halla exceso la huerta orgánica, reduciendo de esta forma el consumo de agua de la vivienda. Anualmente con la superficie cubierta de la vivienda (140 m²) se pueden llegar a acumular mas des 150.000 litros de precipitaciones al año. El consumo mensual solo en el inodoro tomando una dotación de 20 litros en él deposito y 10 usos por día son de 6000 litros.

• Tratamiento de efluentes: Se construyo un sistema de biofiltro de régimen subsuperficial de flujo horizontal que se integra perfectamente al entorno por su terminación, consistente en una cámara séptica compartimentada (tratamiento     primario),     seguido     del     biofiltro materializado     por     una     matriz     de     áridos, impermeabilizado  con una membrana  plástica  en  el  cual  se  cultivan  plantas  palustres  (sistema  secundario)  y  una disposición final en un campo de infiltración para un cultivo de bambú (sistema terciario) que recolecta todos los efluentes generados en la vivienda desde el sanitario, cocina y lavadero.En el tratamiento primario se realiza una descomposición anaeróbica, en el cual se retienen los sólidos. En el tratamiento secundario se produce una combinación de un tratamiento mecánico de filtrado por el pasaje del efluente a través de una matriz de áridos de distinta granulometría combinado de un proceso aeróbico que se realiza a través de las bacterias que respiran a través de las raíces de plantas palustres, que además retienen nutrientes como el fósforo y el nitrógeno. En el sistema terciario se produce la infiltración al suelo del agua ya tratada aprovechándose para regar un cultivo de bambú * que es utilizado como materia prima para distintas construcciones en el proyecto.

Mas Información:

EL BOSQUE PEQUEÑO NUEVA VERSION junio 2010

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La organización internacional “Ecología y Desarrollo” (www.ecodes.org) busca fomentar un bien común para todos. Parte de sus objetivos son “fomentar el desarrollo de una economía real, verde e inclusiva, remar hacia una gobernanza global sostenible, construir nuevos mecanismo para luchar por la pobreza en américa latina, ayudar a resolver los grandes problemas, etc. es decir, un cambio cultura en la sociedad que vivimos.

ECODES cuenta con más de 20 de trabajo, 14 países en el mundo y más de 200 proyectos gestionados y una de sus grandes inquietudes es el agua, es por ello que han lanzado un catálogo de buenas prácticas con el fin de ofrecer a los municipios ejemplos concretos de buenas prácticas en la gestión y uso de los recursos hídricos tanto en España como en otros países del mundo.

Catálogo de buenas prácticas

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La época de verano está acompañada de las expresiones “si hace calor” o “el sol arde”. Sabemos que es debido a la incidencia de radiación solar que recibimos en cierto momento del año dependiendo de la latitud en la que nos ubiquemos. La magnitud de esta incidencia se conoce como irradiancia, y se mide W/m². Dicha radiación se puede clasificar como directa, difusa (se dispersa a su paso a través de la atmósfera, e.g. por la presencia de nubosidad) y reflejada (aquella que rebota en un cuerpo, e.g. ventanas). La suma de estos tres tipos de radiación se conoce como radiación global.

Las múltiples rutas de la radiación solar directa, difusa y reflejada

Cuando sentimos calor, se debe a la ganancia térmica o el incremento de la cantidad de calor contenida en un espacio. Este incremento puede ser resultado de la radiación solar, de la transferencia de calor a través de las superficies de la edificación como paredes, ventanas o techos, y del calor emitido por personas, equipos u otras fuentes de energía. Una de las variables a considerar en un diseño energéticamente eficiente, es la transferencia de calor a través de elementos de la envolvente. Entre los elementos donde la transferencia es más significativa destacan las ventanas, ya que dejan pasar calor por radiación.

Ante lo anterior el uso y diseño de protecciones solares y seleccionar de cristales vienen a ser variables de diseño para reducir la ganancia interna en los momentos críticos de verano.

Protecciones solares.

Las protecciones solares reducen la intensidad de la irradiancia recibida (directa, difusa y reflejada), al mismo tiempo que permiten una adecuada recepción de luz natural, es por esto que en ciudades con alta radiación es una estrategia de diseño imprescindible.          Este efecto se obtiene en base al tamaño y disposición de la protección solar, la cual proyectará un área sombreada. Mientras mayor sea la proyección de sombra, menor será la transferencia de calor por radiación a través de la ventana y menor la ganancia interna.

La tabla 1 muestra, para la ciudad de Santiago, la reducción de radiación solar (W/m²) al utilizar una protección solar. Para el ejercicio se evaluó una ventana de 1m² hacia el norte en entre Diciembre y Febrero, entre las 8:00 y 18:00, calculando el valor promedio diario para un vidrio simple (figura 1).

Protecciones Solares y Desempeño Energético

Tabla 1: Impacto de protección solar sobre radiación sobre una ventana

La tabla muestra que mientras más proyección de sombra cae sobre la ventana se reduce la radiación solar que cae sobre la misma. De esta forma el arquitecto puede reducir una situación de sobrecalentamiento. Para obtener los porcentajes de sombreado adecuados es preciso diseñar las protecciones de acuerdo a las variables climáticas de la ciudad, tomando en cuenta las horas críticas del periodo respectivo. La Figura 2 muestra esquema de protecciones solares que aportan 100% de  sombra entre las 11:30am y 1:30pm el 21 de Diciembre  para una ciudad ubicada cerca del ecuador.

Alternativas de protecciones solares para aportar 100 % bajo condiciones específicas.

Selección del cristal

El comportamiento del cristal es otra aspecto a considerar, donde se deben observar dos variables: el SHGC (coeficiente de ganancia solar) y el valor U (coeficiente de transferencia de calor). El primero hace referencia a la relación de ganancia solar directa a través del cristal. El segundo describe que tan bien un material conduce calor a través de sus elementos. Estos valores pueden variar dependiendo de su color, número de cristales y acabado. La tabla 2 muestra valores de SC y U para diversos tipos de ventanas.

Mientras más bajos son los valores menor será la ganancia por radiación solar y la transferencia de calor a través del mismo. Estos valores se pueden identificar en la ficha técnica del producto y son el resultado de una prueba independiente como la que administra el NFRC[i]. El correcto uso de una protección solar y el tipo de ventanas permitirá al equipo de diseño:

• Minimizar la ganancia térmica (radiación directa y difusa) hacía el interior de la vivienda, por lo tanto, reducir la situación de sobre calentamiento.
• Evaluar diferentes proporciones de ventana-muro para el desempeño energético esperado.
• Optimizar la entrada de luz natural directa y difusa.
• Aportar elementos que además de estéticos contribuyen a mejorar la eficiencia energética de la edificación.

Protecciones Solares y Desempeño Energético

[i] http://www.nfrc.org/WindowRatings/The-NFRC-Label.html

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Investigadores de la Universidad de Sevilla han cuantificado con herramientas matemáticas lo que se sabe desde antiguo: la temperatura de un patio interior es más suave que la del exterior. Parece de sentido común, pero conocer en detalle esta información ayuda a ahorrar energía y dinero, el objetivo de los edificios ecoeficientes.

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Sustentabilidad se traduce finalmente en hacerse la vida grata; con un mínimo de gastos y mayor confort interior. Hoy es lo ideal, debido a altos costos energéticos, inestabilidades económicas internacionales y altos niveles de contaminación. Por ello es de gran importancia elegir una buena vivienda; quizás el bien mas preciado y soñado es el contar con una casa propia. Esto puede tomar mucho tiempo y esfuerzo, entre juntar un pié, buscar la casa ideal, ver el financiamiento y posteriormente tratar de mantenerla. Hay que evitar equivocarse.

En general la decisión parte por la elección de un barrio o calle; combinado con el costo, el programa de recintos, los metros de superficie, la seguridad, equipamientos cercanos, accesibilidad, y a el cómo se ve por fuera, entre otros. Curiosamente muy raras veces se pregunta por el cómo será en verano, en invierno, en como será la calefacción de eficiente, o como será con respecto a los días de lluvia; en el fondo nada relacionado con su habitabilidad, esto lamentablemente nos vamos dando cuenta en el camino y con mucho pesar.

En prácticamente todo nuestro territorio el verano en general es fácilmente controlable, es cosa de poder hacer o contar simplemente con sombras y ventilaciones cruzadas. En cambio el frío debe de ser suplido por equipos de calefacción y con ello algún tipo de energía. Aunque este periodo puede ser corto, se gastamucho dinero en pagar cuentas por combustibles que cada vez son más caros. Por ello es que cada día que pasa, se hace cada vez más importante elegir bien una vivienda: una mala decisión de hoy, será un error por muchos años y en vez de ser la nueva adquisición un agrado, puede convertirse en una larga pesadilla.

¿Cómo escoger una vivienda?

Idealmente comprar una que lleve cierta cantidad de meses construida, pues así sus hormigones, estucos y pinturas estarán secos, con lo que no es necesario ventilarlas para secarlas (en verano puede que no sea problema, pero en invierno es nefasto para el ahorro de energía, pues hay que calefaccionar y ventilar mucho).

Optar por aquellas en donde su acceso esté por el costado norte de una calle oriente-poniente. De esta forma lo mas probable es que los recintos mas usados (estar, dormitorios, comedor) den hacia el norte, hacia el fondo del sitio propio. Si es lo opuesto, será muy sombría.

Una construcción compacta de forma es mejor que una de mayor perímetro, estas últimas suelen ser atractivas, pero serán más demandadoras de energía. El calor, ya sea proveniente del sol o de un equipo de calefacción, demorará mas en subir la temperatura interior, se almacena menos y existirán pérdidas de energía. En verano, tal como se mencionó, es cosa de contar con sombras y ventilación cruzada para evitar recalentamientos.

Muy recomendable es que sea de dos pisos, así cuando el calor sube, calefaccionar los dormitorios. Por otra parte si existe exceso de calor, será cosa de abrir una ventana arriba y otra abajo cercanos a la caja de escalas, para crear corrientes que ventilen y la refresquen.

Siempre preguntar por sus materiales aislantes, saber el como se está cumpliendo la Reglamentación Térmica vigente; ella indica valores mínimos de aislación para cada zona climática del país. Incluso ojalá fuera más que lo mínimo exigido. Si ello no se cumple, es mejor NO comprarla, pues posteriormente será costosa su implementación. En este punto, también pedir información acerca de las impermeabilizaciones; un muro que se moja ´roba´ mucha calefacción.

Fijarse también en la cantidad de ventanas y sus orientaciones, en general ojalá sean de tamaño mediano las que van hacia la cara norte y pequeñas las que van al sur. Aunque sean de doble vidriado hermético, siempre en general es mejor un muro. Aquí vale la pena destacar que de todas maneras se deberá contar con cortinas gruesas, ya sean simples o dobles los vidrios. Observar también si cierran herméticamente sus hojas, evitando la entrada del frío.

No olvidar consultar por el cómo se calentará la casa en invierno. Preguntar por el tipo de equipo, su combustible, por donde van los circuitos, su mecanismo de control, donde están los termostatos. Muchos equipos que pueden ser unas verdaderas máquinas eficientes, pueden ser muy costosas de usar si se las colocó mal. Una losa radiante bajo pisos de madera o alfombras es una mala opción, pues el calor demorará en atravesarlos (significa mas combustible), ideal es que fuesen cerámicos por ejemplo, materiales transparentes al paso del calor. Un termostato (sensor de temperatura) colocado en un muro que le llega el sol, o uno instalado en un lugar muy apartado, complican el buen funcionamiento de la caldera; ojalá sean varios con circuitos independientes, dependiendo del tamaño de la casa.

Consultar en municipalidad respectiva por la posibilidad de que algún día la casa del vecino se convierta en una torre, con lo cual se pierde el acceso solar, se crean brisas molestas y se pierde la privacidad.

Si se opta por una vivienda de hormigón a la vista o ladrillos sin estucar y con muchas ventanas, que hoy están muy de moda, no son recomendables para los climas de Santiago al sur (una de las peores opciones). Se debe de tener en cuenta que la única forma de ahorrar calefacción en ellas es mejorando la envolvente completa, añadiendo una capa de aislación, y/o clausurando partes o piezas al interior.

Evitar las viviendas con doble altura interior, que si bien son atractivas, van a complicar la calefacción del invierno. Ellas crean corrientes convectivas que llevan el frío a lugares no deseados. En verano suelen ser muy gratas en todo caso.

Ideal es que cuente con colectores solares planos para agua caliente, que cada vez son más económicos y eficientes. Estos obviamente deben de estar orientados al norte en lo mas posible y con un ángulo de inclinación cercano a los 45º (para Santiago). Si la casa no cuenta con ello, pedir instalar un arranque de agua para llegar a ellos y conectado al calefactor tradicional de agua (termo o calefont). Como regla básica para la zona central: es 1 m2 por persona de colector y 60lts. de estanque almacenador por persona.

Hay varias otras más, pero menos significativas en general. En todo caso con las ya descritas, una familia puede ahorrar o bajar su gasto energético entre un 50 y 70% (entre la que cumpla todo, con una que haga justo lo opuesto). No olvidar que aunque un invierno puede durar unos cuatro meses, lo será por unos 20 años o más, el tiempo que se estará dentro de la misma vivienda (este error puede traducirse en varios autos, viajes, educación, pago de deudas, etc. Por el exceso de gasto energético).

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Todo proyecto amerita una evaluación económica la cual debe tomar en cuenta la inversión inicial (fase de diseño y construcción) así como los costos operativos y de mantenimiento (energía, agua, etc.). Dicha evaluación económica debe ser una de las actividades a desarrollar por los profesionales involucrados en la fase de diseño.

Para desarrollar una correcta evaluación económica se debe tener un flujo de costos que reflejen el impacto de las variables de diseño seleccionadas, como ejemplo saber cuánto sería el consumo energético mensual para un año típico de tener 10, 15 o 20 cm de aislante en los muros, ya que este valor se repetiría años posteriores. Es sólo de esta forma que la evaluación económica mostrará la mejor de las posibles alternativas. Si estos conceptos son considerados tardíamente, u obviados, los costos de operación y mantenimiento pueden incrementarse significativamente. Ante lo anterior, las herramientas computaciones de simulación dinámica son de gran utilidad para estimar los posibles costos asociados a las variables de diseño del proyecto.

Una simulación dinámica se refiere a una versión computarizada de un modelo (en nuestro caso una edificación) la cual correr en el tiempo permite analizar las implicaciones de interacciones de elementos y sistemas que de otra manera no serían aparentes, como lo puede ser la relación entre acabados superficiales y consumo eléctrico para iluminación. Así mismo, le ventaja de simulaciones dinámicas radica en que durante la fase de diseño se pueden realizar varios modelos para ver variaciones en algunos de los parámetros analizados (cambios de ventanas, espesor de aislante, entre otros).

De esta manera realizar simulaciones de varias alternativas – al inicio del proyecto – puede llevar a soluciones que mejoren significativamente el desempeño de la edificación, así como identificar una opción económicamente competitiva con respecto a otras opciones. Las simulaciones son un gran aporte a arquitectos e ingenieros, en especial si se quiere mejorar el cumplimiento energético de la edificación y buscar un alto desempeño.

Los resultados de las simulaciones dan información valiosa para la toma de decisiones sobre elementos como:

• Envolvente: optimización de materiales aislante, ubicación de barreras de vapor;
• Iluminación: optimizar entrada de iluminación natural y optimización en iluminación artificial;
• Ventanas: tamaño, ubicación, tipo de ventanas y protecciones solares;
• Sistemas de acondicionamiento y ventilación: reducir el tamaño de los equipos, optimizar su diseño, capacidad y funcionamiento;
• Operación y mantenimiento: reducción significativa en costo de consumo de electricidad y combustibles.

Para asegurar que el uso de la simulación sea efectivo, se recomienda:

•  Realizar simulaciones dinámicas lo más temprano posible en la fase de diseño.
• Mantener las simulaciones sencillas, no añadir más detalle del que sea necesaria para responder las preguntas de diseño e interrogantes de evaluación económica.
• Refinar mientras se avanza, para que la simulación avance con el diseño.
• Estar vigilante, para no cometer errores (en especial en la data y suposiciones de entrada como los son las tasas de infiltración).
• No usar la simulación si no puede responder a las preguntas de diseño.

Existen paquetes para varios tipos de aplicaciones, siendo los más comunes los de desempeño energético. Otras aplicaciones son contaminación atmosférica, análisis económicos, calidad del aire interior, análisis solar, ventilación y flujo de aire, conservación del agua, acústica, confort térmico, sistemas de ductos y tuberías, entre otros. Si el interés es mejorar el desempeño energético de edificaciones existe una gran variedad de paquetes donde su uso depende del nivel de detalle y rigurosidad en el cálculo deseado, algunos son:

ENERGY PLUS: Es un software modular basado en las mejores características de DOE2.1 con dos grandes componentes: un balance de masa y calor, y un módulo de simulación de sistemas de edificaciones. Es un ejecutable por lo que su entrada y salida de datos son archivos de texto, esto lo hace un poco complicado y extenso al efectuar un análisis completo. Sin embargo hoy en día existen interfaces gráficas que facilitan su uso.

eQUEST: Es de fácil manejo, este programa permite la obtención de resultados de alto nivel, además de poder adquirirse gratuitamente. Su mejor característica es la guía que lleva paso a paso el proceso de crear un modelo energético de la edificación, que se extiende desde el diseño arquitectónico, el equipo de acondicionamiento, el plan y distribución del edificio, hasta la ocupación de las zonas e iluminación, entre otros.

ECOTECT: Su fuerte se encuentra en la fase del diseño conceptual permitiendo al arquitecto optimizar desde esta fase. Permite visualizar resultados de análisis térmico, energía, iluminación, sombras, entre otros.

Como nota final hay que tener en cuenta que el tipo de herramienta utilizada ofrecerá beneficios solo en base a su correcto uso, por lo que es de gran importancia la competencia que el profesional tenga con la herramienta.

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La existencia de puentes térmicos puede afectar de manera significativa:

• El desempeño energético de una edificación, ya que actúa como un colador, se crean zonas por donde se pierde o gana calor no deseado. Esto puede ocurrir aun si una edificación incluye elementos como aislante térmico en paredes, techos y pisos, y ventanas doble, marcos de ventanas con aislante, entre otros.
• La calidad ambiental interior: ya que un puente térmico puede ocasionar una temperatura de rocío en la superficie interior resultando en el fenómeno de condensación.

Para entender e identificar el problema de puentes térmicos es importante hacer un análisis energético sobre la configuración de la envolvente que se desea analizar. Para ser más precisos, queremos cuantificar la influencia de los elementos que conforman la envolvente: paredes, pisos, techos y ventanas, yla transferencia de calor a través de dichos elementos. De esta manera identificar una zona donde, debido al tipo de material y/o espesor, el calor puede fluir más rápidamente. Un ejemplo es un tornillo que atraviesa una placa de madera. El calor fluirá mejor a través el tornillo que por la placa de madera, por lo que habrá un puente térmico en la ubicación del tornillo. Entendiendo esto, si queremos evitar el puente térmico debemos debería evaluar y reducir la transferencia de calor por el tornillo.

Los puentes térmicos se pueden evitar al considerar: a) el aislamiento de envolvente continua, b) aislamiento en zonas con cambio de material o geometrías complejas, y c) cuidado y control en la calidad de la construcción. Este último el más difícil de verificar.

Como referencia, un estudio de la Universidad Mayor en Temuco, Chile, en la evaluación de dos viviendas – ambas de características similares con elementos de eficiencia energética – se obtuvo valores de consumo energético diferentes. Gran parte de la diferencia en los resultados fue debido a la existencia de puentes térmicos. Aunque ambas viviendas incluían aislamiento en su envolvente (según normativa chilena) y ventanas de vidrio doble con marco de PVC, los resultados de termografías (imágenes infrarrojas que describen gradientes de temperatura) muestran elementos donde hay cambios drásticos de temperatura, lo cual indica perdida de energía.

En la siguiente imagen se pueden apreciar un puente térmico en la caja de escaleras de una vivienda.

¿Qué es un puente térmico?

La termografía muestra que hay una parte del muro con un cambio en la temperatura, lo que resulta de un cambio significativo en la configuración constructiva, la cual debería ser constante. Esto se puede deber a, entre otros: falta de material, diferencia entre espesores de material, o materiales de conductividad diferente.

En contraste, cuando se desea reducir la existencia de un puente térmico se busca continuidad en la temperatura de la configuración analizada, como se observa en las siguientes imágenes.

¿Qué es un puente térmicos?

Cabe destacar que la mayoría de los puentes térmicos se dan mayormente por una mala resolución de los detalles constructivos y la ubicación de los materiales, y/o fallas en el proceso constructivo.

Aunque hoy en día la fase de diseño incorpora variables que mejoran la eficiencia energética de una edificación al ser validados por modelamiento computacionales, es importante tener en cuanta la existencia de puentes térmicos y su posible solución. De lo contrario se corre el riesgo de que la envolvente, en función de los puentes térmicos, “haga de colador”, dejando entrar o salir calor no deseado. Resultando en el detrimento del desempeño energético de la edificación.

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La “Casa Aire y Luz” es un edificio a energía positiva, es decir, que produce en términos generales más energía de la que necesita.

El elevado nivel de aislamiento es una condición necesaria para la limitación de las pérdidas térmicas en invierno y así, reducir el consumo de calefacción y las emisiones de CO2. La “Casa Aire y Luz” con un análisis de aislamiento y de impermeabilidad al aire particularmente estudiado.

Aislamiento de las paredes y el tejado.

Paredes: concepto ISOMOB + membrana VARIO, sistema ISOVER ® especialmente adaptado al aislamiento de las paredes de casas (Up = 0.12 W / (m ²/K)).

Tejado: concepto ISOCONFORT + VARIO, sistema ISOVER ® especialmente adaptado al aislamiento de techumbre acondicionadas (Up = 0.10 W / (m ²/K)).

La “Casa Aire y Luz” utiliza un sistema de aislamiento para los suelos a base de poliestireno (PSE) de Placo ®, un aislador 100 % reciclable y respetuoso con el medio ambiente (Maxisol ® para el aislamiento bajo enlosado, Stisodall ® Up = 0.13 W / (m ²/K)).

Ventilación doble flujo

En invierno, la ventilación dobla flujo se activa con recuperación de calor del aire extraído para calentar el aire nuevo que entra, permitiendo así limitar los consumos de calefacción. La ventilación es asegurada por el sistema DeeFly Micro Vatio de la sociedad Aldes. Dispone de un intercambiador de calor de alta eficiencia que permite recuperar el calor del aire extraído para generar hasta el 20 % de ahorro de energía sobre la calefacción. En paralelo, la motorización MicroWatt reduce hasta tres veces el consumo eléctrico.

Aportes solares y balance energético de las ventanas

Con el fin de limitar sus necesidades en calefacción, la “Casa Aire y Luz” utiliza una energía abundante y gratuita: la energía solar. Los numerosos ventanales han sido colocados sobre el conjunto de las fachadas verticales y en el tejado con el fin de optimizar las aportaciones solares en invierno. El piso y las paredes de la casa almacenan este calor durante el día con el fin de restituirlo durante la noche, cuando la radiación solar está ausente. Este paso se funda sobre el principio de equilibrio energético dinámico de las ventanas, donde las aportaciones solar gratuitas vienen para compensar parcialmente las pérdidas.

Sistemas de producción de energía y corte esquemático.

Energías renovables

El concepto energético de la “Casa Aire y Luz” está fundado sobre la utilización óptima de los recursos renovables (energía solar, luz natural y aire fresco), con el fin de evitar la climatización en verano, disminuir la calefacción en invierno, reducir la iluminación artificial; en virtud de un impacto medioambiental neutro. En la fase de diseño, las pendientes de tejado orientadas al sur han sido definidas para optimizar el rendimiento de los sistemas de producción a partir de la energía solar: pendiente de 45 ° para los captadores solares térmicos, y de 25 ° para las tejas fotovoltaicas.

Agua caliente solar y calefacción

El sistema Solar de Sonnenkraft reúne en un conjunto completo todos los componentes: bomba de calor (PAC), calefacción y producción de agua caliente sanitaria. El principio de este sistema es privilegiar la energía solar para alimentar el globo de almacenamiento y la bomba de calor, hasta en el período de insolación débil. La calefacción y el agua caliente entonces son producidas mayoritariamente por los 6 captadores solares térmicos VELUX (superficie de captación de 8,4 m ²). Permiten entonces asegurar el 73 % de la producción de agua caliente sanitaria.

Electricidad fotovoltaica

Sobre las pendientes de tejado orientadas en el sur, las tejas fotovoltaicas SUNLAP de Saint-Gobain Solar reemplazan el tradicional material de cubertura para producir la electricidad gracias a los rayos solares. Gracias a su sistema de conexión, las tejas fotovoltaicas rozan las ventanas de la techumbre en una alineación perfecta. Los 35 m ² de tejas fotovoltaicas producirán más de 4600 kWh eléctricos al año, permitiendo a la casa ser un edificio a energía positiva.

Neutralidad en CO2

La “Casa Aire y Luz” es una construcción neutra en emisiones de CO2, es decir, que las emisiones de CO2 debidas al consumo de energía eléctrica en la casa es compensadas. Esta compensación será realizada evitando las emisiones de CO2 a causa de la producción eléctrica de las tejas fotovoltaicas, reinyectada en la red.

Fuente: http://www.maisonairetlumiere.fr

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“Piensa globalmente, actúa localmente”

Más masa, menos peso; más producción, menos construcción; más sinergia, menos energía; más información, menos automatización; más compartir, menos manejar”, son algunas de las premisas del proyecto que busca a través de la arquitectura dar respuesta a la densidad, cambio climático, consumo de recursos naturales y consumo energético, es decir, los grandes problemas que enfrentan las ciudades, principalmente las viviendas. El proyecto solar, autosuficiente y de rápida construcción, plantea dos máximas:

Cuenta con una distribución del espacio en la que el acceso se encuentra en relación a un núcleo central con el fin de recalcar la necesidad de integrar la vivienda con el entorno urbano. Un reflejo de esto es el contacto directo que tiene la zona privada (dormitorio) y la pública (comedor y cocina) de la vivienda con el exterior.

El próximo año será el primer Solar Decatlhon en sudamérica, el gran evento se realizará en Cali, Colombia. 

Fuente: http://www.rhomefordencity.it http://kommerling.es

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