Procés de disseny
PRINCIPIS DEL BIOCLIMATISME: (6) VENTILACIÓ
A l’article d’avui parlem sobre la ventilació d’una casa passiva, un dels principis clau de l’arquitectura bioclimàtica i una estratègia essencial per assolir confort tèrmic sense recórrer a sistemes actius de climatització.
La ventilació natural és una solució senzilla i efectiva que, si es dissenya correctament, pot proporcionar aire fresc real, reduir el consum energètic i millorar la qualitat de l’ambient interior, sense necessitat de ventiladors o sistemes mecànics complexos. Tanmateix, actualment, la majoria dels edificis són cada vegada més hermètics a causa de normatives d’eficiència i de l’augment de la contaminació i el soroll a les ciutats, cosa que ha fet que la ventilació es controli mitjançant sistemes mecànics.
Cal començar la definició de la ventilació creuada en una casa passiva per la renovació d’aire.
Confusió habitual entre ventilació i renovació d’aire
Sovint s’utilitzen indistintament els termes ventilació i renovació de l’aire, quan en realitat es refereixen a conceptes diferents amb finalitats complementàries.
Ventilar implica generar moviment d’aire dins l’espai, ja sigui mitjançant corrents naturals o sistemes forçats, amb la finalitat de millorar el confort tèrmic. Això és especialment útil a l’estiu, quan una velocitat de l’aire més alta redueix la sensació tèrmica. I és que no hem d’oblidar que el confort tèrmic ve determinat per tres factors essencials: la temperatura, la humitat relativa i la velocitat del corrent d’aire. I és que, quan experimentem un corrent d’aire, la sensació tèrmica disminueix.
En canvi, renovar l’aire és una necessitat higiènica: consisteix a extreure l’aire interior viciat (carregat de CO2, contaminants, olors i humitat) i substituir-lo per aire net de l’exterior, garantint una bona qualitat de l’aire interior. Aquest procés és imprescindible durant tot l’any, i especialment crític en habitatges hermètics com les cases passives, on l’aire no es renova de manera natural.
No hem de confondre confort amb salubritat: la ventilació fa referència al confort tèrmic i té la funció de reduir la sensació tèrmica, mentre que la renovació d’aire fa referència a garantir la qualitat de l’aire interior.
De fet, la salubritat d’un espai i la importància de la renovació d’aire estan regulades pel Codi Tècnic de l’Edificació (CTE), concretament al Document Bàsic HS3: Qualitat de l’aire interior [1], on s’estableix l’obligació de garantir uns cabals mínims de renovació per assegurar condicions saludables als edificis.
En resum, ventilar millora el confort. Renovar l’aire garanteix la salut. I, en general, és desitjable que en un espai habitat convisquin totes dues estratègies, especialment en edificacions energèticament eficients.
Principis d’una casa passiva
En el disseny d’un habitatge passiu, tots els elements treballen conjuntament per assolir un equilibri entre confort, eficiència energètica i salut ambiental. Un dels pilars d’aquesta estratègia és la ventilació creuada, el principi en què ens centrarem en aquest article.
Però abans, convé recordar que la ventilació forma part d’un conjunt de sis principis fonamentals que defineixen el funcionament d’una casa passiva. I també és important tenir en compte que no hem de confondre el concepte genèric de casa passiva amb la certificació d’eficiència energètica d’origen alemany, Passivhaus [2], que respon a un estàndard privat i voluntari de certificació de cases passives.
Els principis d’una casa passiva s’engloben en un total de sis estratègies de disseny:
- Captació i protecció solar: Aprofitar la radiació solar a l’hivern per escalfar els espais interiors, i protegir-se’n a l’estiu mitjançant elements com voladissos, lames o pèrgoles, vegetació caducifòlia, etc.
- Inèrcia tèrmica: Utilitzar materials amb una gran capacitat d’emmagatzematge tèrmic (com murs de terra, pedra o formigó) que acumulen calor a l’hivern i frescor a l’estiu, estabilitzant les temperatures interiors.
- Aïllament tèrmic: Reduir les pèrdues o guanys de calor mitjançant envolupants ben aïllades que minimitzen l’intercanvi de temperatura entre interior i exterior.
- Hermeticitat i absència de ponts tèrmics: Segellar correctament l’envolupant de l’edifici per evitar infiltracions d’aire no controlades i garantir que no hi hagi zones amb pèrdues tèrmiques localitzades.
- Renovació de l’aire controlada: Garantir una ventilació suficient mitjançant sistemes de renovació d’aire, que assegurin una bona qualitat ambiental interior sense pèrdues energètiques.
- Ventilació creuada: Dissenyar l’habitatge perquè pugui aprofitar els corrents naturals d’aire, sobretot a l’estiu, generant moviment d’aire entre façanes oposades per refrescar l’ambient de manera passiva.
Avui ens aturem en el principi número 6: la ventilació creuada, una estratègia especialment rellevant per a les èpoques més caloroses.
En què consisteix la ventilació creuada en una casa passiva?
Com hem vist, la ventilació creuada és un dels principis fonamentals del disseny passiu. El seu objectiu principal és reduir la temperatura interior de manera natural, aprofitant les diferències de pressió i temperatura entre façanes oposades per generar un corrent d’aire que recorri l’espai.
En una casa passiva, es busca reduir al màxim la demanda energètica, tant per a calefacció com per a refrigeració, mitjançant estratègies passives. El sistema funciona gràcies a un equilibri entre aïllament tèrmic, hermeticitat, protecció solar i massa tèrmica (murs amb inèrcia).
Durant el dia, l’habitatge es comporta com un sistema que acumula temperatura:
A l’hivern, els murs d’inèrcia emmagatzemen la calor solar captada durant les hores de sol gràcies a una orientació adequada, un bon aïllament i una envolupant hermètica. Aquesta energia es va alliberant lentament al llarg de la nit, mantenint el confort tèrmic sense necessitat de calefacció activa. És possible calcular aquesta capacitat d’emmagatzematge tèrmic amb eines de simulació energètica, i la seva planificació correcta permet mantenir una temperatura interior estable durant moltes hores.
A l’estiu, l’enfocament és invers. Es protegeix l’habitatge del sol per evitar sobreescalfaments i s’aprofiten les hores nocturnes, quan la temperatura exterior baixa, per dissipar la calor acumulada als elements constructius. És aquí on entra en joc la ventilació creuada: en obrir estratègicament obertures en façanes oposades, es genera un corrent d’aire que recorre l’interior i refreda els murs d’inèrcia, deixant-los a punt per tornar a absorbir la calor del dia següent sense transmetre-la a l’interior.
Perquè aquesta ventilació creuada sigui efectiva, és fonamental que les obertures estiguin ubicades perpendicularment al vent predominant (idealment amb una desviació màxima de ±45°). A més, les obertures de sortida han d’estar situades a la façana oposada a la d’entrada, i han de ser iguals o més grans per afavorir un flux òptim. És imprescindible mantenir un recorregut lliure entre les obertures per permetre un flux d’aire continu i sense obstacles.
Així mateix, la ventilació creuada funciona millor en climes temperats i suaus, on la temperatura exterior baixa prou durant la nit per permetre un refredament efectiu. En climes molt calorosos o humits, la seva eficàcia es pot veure limitada, i caldrà combinar-la amb altres estratègies o sistemes actius.
En aquest sentit, és preocupant l’increment de les temperatures en climes temperats, així com la freqüència i intensitat de les onades de calor a causa dels efectes del canvi climàtic, que reduiran les possibilitats d’aconseguir el confort tèrmic únicament mitjançant mitjans passius.
I és que és important tenir en compte que la ventilació creuada només és efectiva quan la temperatura exterior és igual o inferior a la temperatura interior, per evitar el risc de sobreescalfar l’espai. [3]
Quina és la ventilació més efectiva?
La ventilació creuada és, sens dubte, en un habitatge passiu, el sistema més efectiu per reduir la temperatura interior i millorar el confort tèrmic sense recórrer a sistemes actius de climatització. Es basa en un principi físic molt simple: la diferència de temperatura entre dues façanes oposades —habitualment nord i sud— genera una diferència de pressió que provoca un corrent d’aire natural a través de l’habitatge.
Com més gran sigui la diferència tèrmica entre ambdues façanes, més gran serà el flux d’aire, cosa que incrementa la capacitat de renovació i refredament de l’interior. Aquest corrent travessa l’espai, arrossegant l’aire calent acumulat i substituint-lo per aire més fresc procedent de l’exterior. [4]
És per aquest motiu que la ventilació creuada és més efectiva durant les hores nocturnes, quan, a més de millorar la sensació tèrmica, permet refrescar murs i elements d’inèrcia, assegurant que l’endemà l’habitatge disposi d’un ambient fresc. Si aconseguim mantenir el frescor durant el dia mitjançant un bon aïllament tèrmic i estanqueïtat, aleshores és quan el nostre habitatge ens permet assolir el confort sense consum energètic, el que s’anomena funcionament passiu, que no requereix “activar” cap sistema per aconseguir el confort.
Avantatges de la ventilació creuada
– Disminueix la sensació tèrmica: l’aire en moviment sobre la pell augmenta l’evaporació de la suor, cosa que provoca una sensació de frescor fins i tot si la temperatura ambient no baixa de manera significativa. Per cada increment d’1 m/s en la velocitat de l’aire, es pot reduir la sensació tèrmica al voltant de 2 °C.
– Refreda els murs d’inèrcia: sempre que la temperatura exterior sigui inferior a la interior, la ventilació creuada permet dissipar la calor acumulada als elements constructius amb massa tèrmica, com murs o paviments. Això prepara l’habitatge per absorbir nous aportaments tèrmics sense sobreescalfar-se l’endemà.
– Redueix el consum energètic: en mantenir el confort tèrmic mitjançant estratègies passives, disminueix la necessitat d’utilitzar ventiladors o sistemes de refrigeració actius, cosa que es tradueix en una despesa energètica i econòmica menor.
– Evita el sobreescalfament en episodis de calor extrema: en climes càlids o durant onades de calor, una ventilació creuada ben planificada permet evacuar la calor acumulada i evitar que l’habitatge es converteixi en una “caixa tèrmica”.
– Funciona sense consum elèctric: a diferència dels ventiladors o sistemes actius, la ventilació creuada depèn únicament del disseny arquitectònic i de les condicions climàtiques, sense requerir energia externa.
– Afavoreix la renovació de l’aire: tot i que l’objectiu principal és el confort tèrmic, també contribueix a eliminar aire viciat i millorar la qualitat ambiental interior, sempre que es faci en els moments adequats del dia.
Una casa passiva només s’ha de ventilar quan la temperatura exterior és igual o inferior a la interior.
Ventilar en moments de calor exterior pot ser contraproduent: en lloc de refrescar, podríem introduir aire calent a l’interior i empitjorar el confort tèrmic. Per això, la ventilació creuada s’ha de fer a primera hora del matí o al capvespre, quan les temperatures baixen.
Generant ventilacions creuades efectives: sistemes bioclimàtics
La ventilació creuada es pot optimitzar mitjançant l’ús d’estratègies bioclimàtiques passives que permeten generar corrents d’aire naturals sense recórrer a sistemes actius. Aquestes estratègies parteixen del disseny arquitectònic i de la disposició dels espais, aprofitant les condicions de l’entorn i l’orientació de l’edifici per afavorir el moviment de l’aire. A continuació, descrivim alguns dels recursos més eficaços per generar ventilació creuada de manera passiva.
– Façanes nord–sud: La distribució de buits i obertures en façanes oposades, preferentment orientades a nord i sud, és una de les estratègies més simples i efectives per promoure la ventilació creuada. Aquesta disposició aprofita la diferència tèrmica i de pressió entre ambdues façanes per generar un flux natural d’aire, especialment durant les nits d’estiu quan la temperatura exterior baixa.
– Patis bioclimàtics: Els patis interiors funcionen com a pulmons tèrmics i de ventilació dins l’habitatge. Acostumen a estar ubicats al centre de l’edifici o entre volums, i permeten canalitzar l’aire cap a l’interior de manera controlada. A l’estiu, poden afavorir l’evaporació de la humitat acumulada en un paviment permeable i crear un microclima fresc gràcies a la presència de vegetació caducifòlia, que fa ombra durant els mesos càlids. La seva geometria i posició permeten, a més, reforçar la ventilació creuada entre estances oposades.
– Atris bioclimàtics: Similars als patis, els atris són espais interiors coberts —generalment amb lluernaris o tancaments translúcids-. Gràcies a la diferència de temperatura entre nivells, afavoreixen l’efecte xemeneia, generant una succió natural de l’aire calent cap amunt i facilitant l’entrada d’aire més fresc des de zones baixes.
– Galeries bioclimàtiques: Les galeries actuen com a coixins tèrmics situats a les façanes, generalment envidrats i orientats al sud. A l’hivern, acumulen calor solar que es pot introduir gradualment a l’interior. A l’estiu, obrint-se per tots dos costats, permeten la ventilació creuada i la dissipació de l’aire calent acumulat.
– Torres de ventilació: També conegudes com a torres eòliques, aquestes estructures verticals capten l’aire en alçada, on és més fresc, i el canalitzen cap a l’interior de l’habitatge. Es poden combinar amb sistemes d’obertura inferior per generar un corrent ascendent continu, aprofitant l’efecte xemeneia. La seva efectivitat depèn del disseny, l’alçada i l’entorn immediat, i són especialment útils en climes càlids i secs. [3]
És possible incorporar aquests sistemes en una rehabilitació?
Sí, és totalment possible implementar estratègies de ventilació creuada i sistemes passius en projectes de rehabilitació. Tanmateix, perquè funcionin de manera efectiva, és imprescindible abordar la intervenció des d’una perspectiva global, tenint en compte tots els principis bioclimàtics de l’arquitectura passiva: orientació, aïllament, inèrcia tèrmica, hermeticitat, protecció solar i, per descomptat, ventilació.
En un habitatge existent, això pot implicar reorganitzar els espais, obrir nous buits estratègicament o incorporar elements com patis, galeries o atris que afavoreixin la circulació de l’aire. L’èxit de la intervenció dependrà de la capacitat de dissenyar un sistema coherent que actuï de manera integrada per reduir la demanda energètica i millorar el confort.
És possible aconseguir la ventilació creuada en tots els climes?
La ventilació creuada funciona especialment bé en climes temperats, on l’oscil·lació tèrmica entre el dia i la nit és suficient per permetre el refredament nocturn de l’edifici sense necessitat de sistemes actius. En aquests contextos, obrir finestres estratègicament ubicades durant les hores més fresques pot ser una solució molt eficient per mantenir l’habitatge confortable durant els mesos càlids.
En climes més extrems —molt freds o molt càlids— la seva eficàcia es pot veure limitada, ja que la diferència de temperatura entre l’interior i l’exterior no sempre juga a favor. En aquests casos, la ventilació creuada pot continuar sent útil en moments puntuals (com les nits d’estiu), però s’ha de complementar amb altres estratègies bioclimàtiques o fins i tot amb el suport de sistemes mecànics controlats, com els recuperadors de calor, per garantir tant el confort com la salubritat de l’ambient interior.
Sistemes actius de ventilació
És fonamental no confondre ventilació amb refrigeració, ja que són processos diferents que compleixen funcions diferents en el confort tèrmic i la qualitat de l’aire interior.
Ventilació
El sistema actiu de ventilació més comú són els ventiladors, que faciliten el moviment de l’aire dins dels espais per millorar el confort tèrmic. Entre els seus avantatges destaquen el baix consum energètic, la possibilitat de controlar la velocitat de l’aire i la facilitat d’instal·lació en diferents tipus d’habitatges.
Refrigeració
La refrigeració activa no té relació directa amb la ventilació, ja que el seu objectiu principal és reduir la temperatura de l’ambient, no només moure l’aire.
– Aire condicionat: Aquest és el sistema de refrigeració activa més utilitzat, que funciona impulsant aire fred amb una humitat relativa menor que l’ambiental. Això redueix la temperatura, però també disminueix la humitat de l’ambient, cosa que pot resultar insalubre per a les persones. La sequedat que genera l’aire condicionat resseca les mucoses, debilitant les defenses naturals de l’organisme i facilitant l’entrada de virus i bacteris.
– Mur radiant refrigerant: Com a alternativa més saludable i compatible amb l’arquitectura passiva, el mur radiant refrigerant és un sistema d’emissió superficial que refreda els espais mitjançant la circulació d’aigua fresca per l’interior de murs o sostres. Aquest sistema redueix la temperatura sense generar corrents d’aire ni alterar la humitat relativa, proporcionant un confort tèrmic més natural i estable.
Quan no és possible fer una ventilació creuada
La ventilació creuada és una estratègia molt eficaç per refrescar de manera natural els espais interiors, però hi ha situacions en què la seva efectivitat es veu molt limitada o fins i tot nul·la.
– Efecte illa de calor urbana: En les zones urbanes densament edificades, materials com l’asfalt, el formigó i les superfícies fosques absorbeixen i retenen la calor solar durant el dia, alliberant-la lentament a la nit. Això provoca que la temperatura nocturna a les ciutats sigui considerablement més alta que a les zones rurals properes, un fenomen conegut com a efecte illa de calor urbana.
Com a resultat, durant les hores nocturnes, quan normalment s’aprofitaria la baixada de temperatura per ventilar i refrescar els interiors, la temperatura exterior no baixa prou. Això redueix o anul·la l’eficàcia de la ventilació creuada, ja que l’aire que entra no és fresc i fins i tot pot augmentar la calor interior en lloc de dissipar-la.
A més, la densitat urbana pot dificultar la circulació de l’aire i la creació de corrents que facilitin la ventilació natural.
– Onades de calor: Les onades de calor són episodis meteorològics de temperatures anormalment altes i prolongades que s’estan tornant cada vegada més freqüents i severes a causa del canvi climàtic. A Espanya, en els darrers anys, els mitjans de comunicació i les autoritats han començat a donar-los més visibilitat, alertant la població sobre aquests fenòmens i el seu impacte creixent.
Durant una onada de calor, les temperatures diürnes i nocturnes es mantenen elevades, i la ventilació creuada perd efectivitat perquè l’aire exterior és tan calent o més que l’interior. Intentar ventilar en aquestes condicions pot empitjorar el confort tèrmic, incrementant la sensació de calor i el consum energètic si es recorre a sistemes actius.
Per això, en aquests períodes és fonamental combinar altres estratègies passives i actives per mantenir el confort, com l’ús d’ombres, proteccions solars, inèrcia tèrmica i, en alguns casos, sistemes de climatització eficients i responsables. [6]
Dissenyar edificis amb ventilació natural i consum d’energia reduït incorporant aire fresc real és una estratègia fonamental per reduir l’impacte ambiental i millorar la qualitat de vida dels usuaris. En un context urbà, on el soroll i la contaminació obliguen a edificis més hermètics, la ventilació natural esdevé un repte que cal afrontar sense perdre de vista la importància de l’entorn exterior i la seva evolució cap a un aire més net i saludable.
L’escalfament global i les onades de calor ens recorden que el disseny bioclimàtic ha de ser integral: limitar el guany solar, utilitzar masses tèrmiques que emmagatzemin fred i aprofitar la ventilació creuada quan les condicions exteriors ho permeten. És possible crear espais confortables i sostenibles fins i tot a l’estiu, minimitzant la dependència de sistemes mecànics actius.
És important tenir en compte l’ús de múltiples estratègies bioclimàtiques, com els patis bioclimàtics, que combinen bioclimatisme, biofília i higroscopicitat. No existeix una sola estratègia bioclimàtica que no estigui estretament vinculada a la qualitat de vida, el confort, el benestar i la salut de les persones que habiten aquests espais. Integrar aquests principis és clau per construir un futur més sostenible i saludable.