Què és i com funciona una casa bioclimàtica?

Disseny d’una casa bioclimàtica

Abans d’entendre com funciona una casa bioclimàtica, convé conèixer els principis que guien el seu disseny. A diferència d’un habitatge convencional, no s’adapta a l’entorn una vegada construïda, sinó que neix a partir de l’anàlisi del lloc on s’implantarà.

El primer pas és estudiar el terreny. Cada parcel·la presenta unes condicions específiques d’orientació, topografia, vegetació, vents dominants o assolellament que condicionaran el comportament de l’habitatge. Un terreny amb bona orientació al sud facilitarà la captació solar durant l’hivern, mentre que un pendent adequat pot permetre aprofitar la inèrcia tèrmica del propi terreny mitjançant el semienterrament parcial de l’habitatge. De la mateixa manera, la vegetació existent pot convertir-se en una protecció solar natural o ajudar a millorar el confort exterior.

Una vegada compreses les característiques de l’emplaçament, una casa bioclimàtica es dissenya per respondre al clima local mitjançant estratègies passives incorporades des de la fase d’avantprojecte, i no com a solucions tècniques afegides posteriorment. Per això cal analitzar les temperatures mitjanes, la humitat, els vents predominants i el recorregut del sol al llarg de l’any, ja que cada clima requereix respostes diferents.

L’objectiu és reduir al màxim la demanda energètica mitjançant el propi disseny. En el clima mediterrani això s’aconsegueix combinant estratègies com la captació solar a l’hivern, la protecció enfront de la radiació a l’estiu, una adequada inèrcia tèrmica, un bon aïllament i una ventilació natural eficient. Només quan aquestes estratègies s’han optimitzat té sentit incorporar sistemes actius d’alta eficiència, com l’aerotèrmia, la geotèrmia o les instal·lacions fotovoltaiques, capaços de cobrir amb un consum molt reduït l’escassa demanda energètica restant.

Finalment, l’elecció dels materials també forma part del disseny d’una casa bioclimàtica. Avui, a més de buscar un bon comportament tèrmic, cobra cada vegada més importància utilitzar biomaterials i materials de proximitat que redueixin la petjada de carboni de l’edifici al llarg de tot el seu cicle de vida.

En definitiva, l’èxit d’una casa bioclimàtica no depèn únicament de la tecnologia que incorpora, sinó d’haver entès el lloc i haver pres les decisions adequades des del primer moment del projecte.

Com funciona una casa bioclimàtica

En aquest apartat, ens centrarem en estratègies bioclimàtiques concretes en funció de l’època de l’any, ja que partim de l’adaptació al clima com a consigna fonamental.

És cert que existeixen climes que pràcticament no varien al llarg de l’any, com pot ser el clima tropical: càlid, amb alta humitat i precipitacions regulars al llarg de l’any. No obstant això, a mesura que ens allunyem de l’equador terrestre, els climes són més canviants i requereixen estratègies diferents en funció de l’estació.

El més important és conèixer en profunditat la idiosincràsia de l’entorn on construirem la nostra casa bioclimàtica, començant per les temperatures i nivells d’humitat mitjans a l’estiu i a l’hivern. A més, hem de tenir en compte que característiques com l’altitud, la proximitat al mar, la presència de vegetació o fins i tot la contaminació atmosfèrica també han de condicionar el disseny del futur habitatge.

En el nostre clima temperat mediterrani la tradició, bioclimàtica per necessitat, se centra en la flexibilitat estiu-hivern, substituint les estratègies de captació solar a l’hivern per protecció a l’estiu. Per això, a aquest ampli coneixement del clima del lloc, hem d’afegir una investigació sobre l’arquitectura tradicional del lloc, que mitjançant prova i error s’ha erigit com el disseny d’arquitectura bioclimàtica per excel·lència.

Com funciona una casa bioclimàtica a l’hivern

Les estratègies bioclimàtiques solen posar el focus a afrontar el fred, ja que la pobresa energètica és susceptible de generar més problemes de salut a l’hivern. Així, les estratègies que detallarem poden assimilar-se a aquelles aptes per a climes freds en general.

Partim de la base que a l’hivern voldrem més calor a l’interior de l’habitatge que a l’exterior, per la qual cosa el disseny té com a objectiu aconseguir energia, acumular-la i evitar que es torni a dissipar cap a l’exterior.

Captació solar

El nostre clima mediterrani sol ser molt ric en energia solar, així que la captació arriba a permetre en molts casos tant energia tèrmica com elèctrica que resolguin les necessitats de confort de l’usuari.

L’orientació és fonamental en aquest aspecte, entenent que la direcció que rep sol durant més hores al dia i en major grau en el nostre cas (hemisferi nord) és la sud. En l’escala de prioritats el segon lloc el tindrien les orientacions sud-est i sud-oest, i últim lloc per a l’orientació nord, que permet una llum tènue i contínua bona per treballar però no per escalfar.

Derivat d’això, hem de garantir una bona insolació per al nostre terreny, buscant en cas de tenir pendent que sigui a sud per poder treballar amb una façana molt oberta cap a aquesta direcció. La captació sol fer-se a través de grans finestrals de vidre, la superfície dels quals podríem arribar a comptabilitzar com a òptima al voltant del 75% del total de la façana. Més concretament, es calcula que la mida de les obertures hauria d’ocupar el 15% de la superfície de l’habitació que tractem en planta, podent obrir patis interiors per garantir l’arribada de llum i radiació a totes les estances.

Inèrcia tèrmica

La inèrcia tèrmica es defineix com la capacitat d’un material d’emmagatzemar calor. Una vegada hem aconseguit captar aquesta calor a través de les finestres, hem d’assegurar una massa d’acumulació amb un gruix mínim de mur, prioritzant novament l’orientació sud. Aquest gruix acumula de forma gradual la calor, transportant-la de fora a dins i aportant-la a les estances sobretot a la nit, quan cauen les temperatures a l’exterior. Existeixen materials amb una elevada inèrcia com són els materials emprats en la nostra arquitectura tradicional: la ceràmica, la pedra i la tàpia.

Una aplicació directa d’aquest fenomen és el mur trombe, orientat a nord amb gran massa, normalment és de color fosc per atraure la radiació i genera una cambra d’aire entre el mur i un vidre, aprofitant el sobreescalfament gràcies a l’efecte hivernacle. L’aire una vegada calent es dirigeix cap a l’interior de l’estança, de manera similar a com funcionen les galeries tradicionals.

Ningú millor que la terra per regular i reduir l’intercanvi de calor, per la qual cosa el material amb major inèrcia que coneixem és el propi terreny. De fet, la geotèrmia es basa en el principi bàsic que si fem un pou, a partir d’una profunditat de 10 m la temperatura és constant al llarg de l’any.

Per això, un terreny amb pendent orientada a sud resulta ideal i avantatjós, ja que permet semi-enterrar la part de la façana a nord per exemple, aïllant de forma natural el mur i evitant així perdre la calor que hem aconseguit a l’interior de la nostra casa.

Aïllament

L’estratègia d’enterrar-nos no només ens aporta inèrcia, sinó també aïllament, és a dir, evitar perdre l’energia tèrmica que hem aconseguit captar. I és que escalfar o refredar un habitatge no serveix de gaire si després deixem que l’energia tèrmica es dissipi.

L’aïllament tèrmic és pràcticament un dels punts més importants quan parlem de com funciona una casa bioclimàtica. El seu gruix és un dels aspectes que diferencia avui dia una casa bioclimàtica d’una casa convencional, passant d’uns 10 cm de gruix a l’ordre de 15 a 20 cm, segons la zona concreta en la qual ens trobem i l’orientació de la façana que vulguem aïllar.

Aquests 10 cm de gruix de l’habitatge convencional el que fan és obligar a dependre del consum de calefaccions o aires condicionats per tenir una bona temperatura interior. A més, sol tractar-se d’aïllaments sintètics amb components tòxics que s’han vingut utilitzant en les construccions en massa dels últims anys pre-crisi, mentre que l’arquitectura bioclimàtica empra aïllaments naturals i transpirables que avui dia estan apareixent en el mercat a preus molt competitius i amb unes prestacions envejables, com l’aïllament de suro, el de fibra de fusta o el de cànem.

A més de disposar d’un bon aïllament tèrmic, és fonamental garantir la continuïtat de l’envolupant, evitant ponts tèrmics i infiltracions d’aire no controlades. Els ponts tèrmics són punts on l’aïllament perd continuïtat a causa d’una mala resolució dels detalls constructius, facilitant l’intercanvi de calor entre l’interior i l’exterior i comprometent tant l’hermeticitat com l’eficiència energètica i el confort de l’habitatge. Encara que aquest tipus de deficiències han estat habituals en gran part del parc residencial construït a Espanya durant dècades, l’arquitectura bioclimàtica té com a objectiu resoldre-les des de la fase de disseny.

Com funciona una casa bioclimàtica a l’estiu

Les estratègies bioclimàtiques a prioritzar a l’estiu poden assimilar-se a aquelles aptes per a climes càlids. Si ens trobem en un clima càlid, el que ens interessarà és molta ventilació i protecció solar. Un altre exemple d’arquitectura bioclimàtica com a coneixement tradicional són les cases a Sud-amèrica que en lloc de finestres de vidre disposen d’obertures protegides mitjançant persianes de lames que impedeixen la incidència solar, permetent la ventilació constant de la casa.

A més, una estratègia que hem destacat en l’apartat de com funciona una casa bioclimàtica a l’hivern, la inèrcia tèrmica, resulta molt beneficiosa a l’estiu també, ja que aprofita la baixada de temperatura durant la nit per refrigerar al llarg del dia i al revés, a l’hora de dormir podem gaudir de la calor que la mateixa estructura ha anat absorbint durant el dia.

Protecció solar

Mentre que hem orientat la casa per captar la màxima energia possible a l’hivern, a l’estiu volem protegir-nos de la radiació solar per no captar més calor del necessari, per evitar el sobreescalfament.

Per aconseguir-ho, podem incorporar al nostre disseny porxos, pèrgoles o filtres solars a les finestres. Tenint en compte que la inclinació del sol a l’estiu és més alta que a l’hivern, un ràfec damunt d’una finestra ens protegirà de la radiació a l’estiu però permetrà que la rebem a l’hivern. Les pèrgoles funcionen de forma similar encara que no són completament opaques. En combinació amb vegetació caduca podem aconseguir opacitat a l’estiu i permeabilitat de radiació a l’hivern.

Quant a filtres solars, resulta important distingir entre les orientacions de l’habitatge. Per exemple, una orientació oest necessita filtres amb lames verticals orientables ja que és on es pon el sol i on la radiació solar és més horitzontal. Una orientació sud, per contra, sempre rep el sol de forma més directa i vertical per la qual cosa necessita proteccions en forma de pèrgoles o porxos.

Ventilació creuada

De la mateixa manera que a l’hivern la calor s’aconsegueix a través de la radiació solar, com funciona una casa bioclimàtica a l’estiu? La ventilació natural no només serveix per renovar l’aire interior i refrescar l’habitatge dissipant la calor. També ajuda a mantenir uns nivells adequats d’humitat, reduir la concentració de CO₂ i altres contaminants interiors i minimitzar el risc de condensacions i floridures. Tot això contribueix a crear espais més saludables i confortables per als seus ocupants.

A nivell de salut, si un ambient interior manté la humitat estable al voltant del 50%, permet un millor funcionament del nostre sistema immunitari que no es veu afectat per climes interiors extremadament secs que propicien l’aparició de pols i amb ell, la proliferació de microorganismes patògens.

Un corrent d’aire a 3 metres per segon baixa la sensació de temperatura en 1 °C. Encara que l’aire estigui calent, el corrent dissipa la calor i millora la nostra sensació tèrmica. Perquè funcioni en un habitatge és important que existeixi la ventilació creuada, possible si es genera un recorregut a través de finestres o obertures en façanes oposades, una freda i una calenta.

Pot resultar difícil si l’habitatge és molt gran o consta de moltes divisions interiors, cas en el qual podem dissenyar patis interiors per ventilar de forma natural totes les estances.

Els patis interiors constitueixen un dels millors exemples d’arquitectura bioclimàtica tradicional en el clima mediterrani. A més d’afavorir la ventilació creuada i l’entrada de llum natural, creen un microclima més estable que ajuda a reduir la temperatura durant els mesos d’estiu. Quan incorporen vegetació, làmines d’aigua o superfícies permeables, potencien el refredament per evaporació i milloren el confort tant en els espais exteriors com en les estances que s’obren a ells.

Aquests espais exteriors controlats funcionen molt bé en el clima mediterrani. Concretament, l’arquitectura àrab afegeix fonts i vegetació en ells per emfatitzar la seva capacitat de refrigerar l’ambient i millorar les seves condicions d’humitat a través de l’evaporació d’aigua, un procés que es coneix com a refrigeració adiabàtica.

La casa bioclimàtica com a refugi climàtic

En un context d’augment de les temperatures i d’episodis meteorològics cada vegada més extrems, una casa bioclimàtica adquireix una nova dimensió: la de refugi climàtic. El seu objectiu no és únicament reduir el consum energètic, sinó mantenir unes condicions de confort estables durant tot l’any gràcies al propi disseny de l’habitatge.

Això significa que, fins i tot durant una onada de calor o una onada de fred, un habitatge bioclimàtic és capaç d’esmorteir les variacions de temperatura exterior mitjançant estratègies passives com la captació i protecció solar, la inèrcia tèrmica, l’aïllament o la ventilació natural. Com a conseqüència, disminueix la necessitat de recórrer contínuament a sistemes de calefacció o refrigeració i augmenta la resiliència de l’habitatge enfront d’escenaris de major incertesa energètica i climàtica.

En definitiva, dissenyar una casa bioclimàtica ja no consisteix únicament a construir un habitatge més eficient, sinó a crear espais preparats per oferir confort, salut i seguretat durant les properes dècades.

Construcció d’una casa bioclimàtica

Quins materials s’utilitzen per construir una casa bioclimàtica

Els materials que triem per construir la nostra casa bioclimàtica seran molt importants, ja que ens ajudaran a complir els criteris d’eficiència energètica i disseny passiu amb més facilitat. Per descomptat, si en descriure què és una casa bioclimàtica hem destacat la importància de la seva adaptació a l’entorn, també els materials que usarem per coherència haurien de ser locals en la mesura del possible. Amb materials de proximitat promovem la producció de la nostra zona i estalviem en el seu transport.

En general, per al sistema de murs, treballarem amb materials naturals, els coneguts com a biomaterials, com la fusta o materials ceràmics com la termoargila i petris com la terra. Prima la salut de les persones per damunt de tot, per la qual cosa serà una casa feta a base de materials transpirables, que generin un ambient interior sa.

A més de reduir el seu impacte ambiental, els biomaterials contribueixen a millorar la qualitat de l’ambient interior en prescindir, en molts casos, de compostos orgànics volàtils (COV) presents en alguns materials sintètics. La seva capacitat per regular la humitat afavoreix un major confort higrotèrmic i redueix l’aparició de patologies associades als edificis poc ventilats.

Fusta

Com dèiem, és convenient que els materials utilitzats siguin sostenibles i que per a la seva producció s’hagi utilitzat poca energia o recursos no renovables. Per exemple, la fusta és un material renovable que quan es tala ha produït una gran quantitat d’oxigen que compensa la seva emissió de CO₂ durant la construcció.

Es tracta d’un material transpirable i higroscòpic, és a dir, que ajuda a regular la humitat de l’interior de la casa. En ser un material porós, capta l’excés d’humitat ambiental i l’allibera quan el nivell d’humitat relativa interior és massa baixa, generalment quan encenem la calefacció i l’ambient es resseca.

D’altra banda, la fusta consta de gran lleugeresa i capacitat aïllant. Ambdues característiques permeten treballar en taller al mil·límetre, resolent complexos detalls constructius per assegurar la continuïtat de l’envolvent i amb això l’eficiència energètica de l’edifici. Solucions relativament recents en el sector de la construcció com el contralaminat de fusta CLT, permeten controlar la posada en obra i alts nivells de prefabricació, el paradigma del futur dels habitatges bioclimàtics, aconseguint cases molt aïllades i estances.

Ceràmica i pedra

Els materials ceràmics o petris gaudeixen d’una gran capacitat per emmagatzemar calor, és a dir, la inèrcia que comentàvem anteriorment. L’arquitectura tradicional mediterrània treballa amb murs estructurals d’obra o pedra, que emmagatzemen la calor i la cedeixen a l’interior durant la nit. Es tracta de recursos no renovables, però que en cas de ser locals tenen un procés de fabricació amb una reduïda petjada ecològica.

Finalment, no hem d’oblidar els materials reciclats, els quals poden estar compostos per plàstics o metalls, però són molt interessants ja que eviten generar nova matèria.