Arquitectura bioclimática: conceptos y herramientas.

En el último artículo hablé sobre la arquitectura bioclimática vernácula basada en la experiencia adquirida a lo largo del tiempo e incorporada a la cultura autóctona. Hoy me gustaría analizar el tema desde un punto de vista más científico.

El ser humano es la medida y el objetivo del diseño, por lo tanto, su bienestar es la finalidad más importante. El entorno físico consta de muchos elementos que se relacionan entre ellos de forma compleja. Se puede tratar de describir y entender los componentes ambientales como la luz, el sonido, el clima, el viento, la humedad etc... Todos ellos actúan directamente sobre el cuerpo humano, que puede absorberlos o intentar oponerse a sus efectos. Las reacciones físicas y psicológicas son el resultado de la relación entre cuerpo y entorno. El cuerpo humano busca gastar la menor cantidad de energía para adaptarse al entorno. Cuando lo logra, está en la "zona de confort". El edificio es la principal herramienta para conseguir el bienestar y acceder a la zona de confort.

El diseño bioclimático tiene como propósito crear una arquitectura de gran confort y de poca demanda de los sistemas de acondicionamiento mecánico. La estrategia es trabajar con las fuerzas de la naturaleza y utilizar los recursos naturales para crear condiciones agradables para vivir. “El confort” se puede definir como ausencia de sensaciones negativas.

Para crear condiciones de confort, utilizando la arquitectura bioclimática, es necesario realizar una evaluación bioclimática previa al diseño. Consiste en el análisis de las condiciones climáticas locales, del entorno y de los requisitos del usuario. Esta investigación entra en diferentes campos de la ciencia como son, por ejemplo, la climatología, la biología, la física o la arquitectura, entre otras.

Olgyay (uno de los padres del diseño bioclimático en arquitectura) divide el proceso en 4 pasos (img 1):

1. Recopilación y análisis de datos climáticos

Para entender el clima, se deben considerar y analizar los siguientes elementos: la temperatura (img 2), la radiación (img 3), la humedad (img 4) y los efectos del viento (img 5,6). La fuente más fiable de los datos son las estaciones meteorológicas, que continuamente acumulan datos.

2. Evaluación biológica basada en las sensaciones humanas

La introducción de los datos climáticos en el diagrama bioclimático (img 7, 8) nos proporcionará información sobre la respuesta del cuerpo humano al clima. El análisis de los resultados nos indicara los períodos favorables y desfavorables y el momento de mayor incomodidad, que podría ser, por ejemplo, demasiado calor, demasiado frío o humedad excesiva. A raíz de este conocimiento sabremos cuál es la estrategia bioclimática más apropiada.

3. Solución tecnológica

Teniendo en cuenta el análisis anterior, la solución tecnológica correcta se encuentra en:

- La orientación óptima hacia el sol, dependiendo de si queremos obtener energía solar o protegernos de los rayos solares. En climas templados, a menudo se necesita un equilibrio entre el "período de frío", cuando se desea la radiación, y el "período de sobrecalentamiento", cuando queremos evitarla.

- Cantidad y ubicación de los elementos que aportan sombra (img 9,10,11). El cálculo de la cantidad deseada de sombra es la estrategia idónea para evitar el sobrecalentamiento en verano. Para hacer la estimación se analiza la trayectoria del sol y la geometría del edificio y su entorno.

- Forma óptima. En cada entorno o clima existen formas que son más o menos apropiadas. La forma del edificio debe ser sensible al medio respondiendo a los impactos favorables y adversos de las condiciones térmicas. Por ejemplo, en climas extremos interesan los edificios compactos, ya que a más compacidad existe menos fachada y, por tanto, menos superficie de intercambio de temperatura entre el interior y el exterior. Un caso claro es el iglú: su forma esférica implica el mínimo de superficie de contacto con el exterior.

- Evaluación de los efectos del viento. Según la fuerza que tenga el movimiento del aire puede ser considerado un factor que mejore (cuanto hace calor) o que empeore el confort (cuando hace frío). El cálculo se basa en la velocidad del flujo de aire que atraviesa el edificio. El movimiento de aire afecta directamente a la sensación de enfriamiento del cuerpo. No disminuye la temperatura, pero genera pérdida de calor por convección y aumenta la capacidad de evaporación del cuerpo.

- Balance de temperatura interior. La temperatura interior óptima se puede lograr mediante la aplicación de materiales adecuados y una cantidad adecuada de aislamiento. Los criterios de equilibrio se evalúan analizando el flujo de calor que sale del edificio en invierno, que debe ser mínimo, y la ganancia de calor durante el período estival, que también debe ser mínima.

4. Aplicación arquitectónica

Todos los puntos anteriores deberían servirnos como pautas para la creación de la forma arquitectónica idónea para nuestro clima. De esta forma, los materiales de la envolvente deben proporcionar confort térmico controlando el intercambio de calor entre el interior y el exterior. La apertura de huecos debe realizarse teniendo en cuenta que pueden aportar energía en verano, pero también pueden causar pérdidas de calor en invierno. Agregar elementos que aporten sombra y vegetación protegerá contra el sobrecalentamiento y el movimiento del aire y la ventilación natural pueden mejorar la sensación de calor en verano.

Los arquitectos tendemos a primar la estética visual, pero no por ello olvidamos la funcionalidad y la climatología. Implementar un enfoque científico mejora la calidad del diseño. Además, hoy en día el acceso al conocimiento y la información climatológica es sencillo gracias a una gran variedad de herramientas informáticas que ayudan con el proceso de análisis y diseño.

Bibliografía:

Olgyay V., Design with Climate Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism, New York,  1992, Van Nostrand Reinhold, ISBN 0-442-01110-5

Fuentes de los imagenes:

img 1: dibujo adaptado de Design with Climate Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism,

img 2: https://es.wikipedia.org/wiki/Clima_mediterr%C3%A1neo

img 3: https://www.eumetsat.int/website/wcm/idc/idcplg?IdcService=GET_FILE&dDocName=PDF_CONF_P61_S2_07_SANCHO_P&RevisionSelectionMethod=LatestReleased&Rendition=Web

img 4: https://weather-and-climate.com/average-monthly-Rainfall-Temperature-Sunshine,barcelona,Spain

img 5: https://i.pinimg.com/originals/ad/89/24/ad8924b3de6f28c6d686f8d1a38963e4.jpg

img 6: https://www.pinterest.es/pin/475129829418824400/

img 6: https://ecosocialhouse.wordpress.com/2015/04/03/carta-bioclimatica-de-olgyay/

img 8: https://pedrojhernandez.com/2014/03/03/diagrama-bioclimatico-de-givoni-2/

img 9: https://www.pinterest.es/pin/351632683378654322/

img 10: http://www.studioseed.net/blog/simulaciones-climaticas-y-comprobaciones-en-el-proyecto-arquitectonico-con-ecotect/