¿Qué es y cómo funciona una casa bioclimática?

Diseño de una casa bioclimática

Antes de entender cómo funciona una casa bioclimática, conviene conocer los principios que guían su diseño. A diferencia de una vivienda convencional, no se adapta al entorno una vez construida, sino que nace a partir del análisis del lugar donde se va a implantar.

El primer paso es estudiar el terreno. Cada parcela presenta unas condiciones específicas de orientación, topografía, vegetación, vientos dominantes o soleamiento que condicionarán el comportamiento de la vivienda. Un terreno con buena orientación al sur facilitará la captación solar durante el invierno, mientras que una pendiente adecuada puede permitir aprovechar la inercia térmica del propio terreno mediante el semienterramiento parcial de la vivienda. Del mismo modo, la vegetación existente puede convertirse en una protección solar natural o ayudar a mejorar el confort exterior.

Una vez comprendidas las características del emplazamiento, una casa bioclimática se diseña para responder al clima local mediante estrategias pasivas incorporadas desde la fase de anteproyecto, y no como soluciones técnicas añadidas posteriormente. Para ello es necesario analizar las temperaturas medias, la humedad, los vientos predominantes y el recorrido del sol a lo largo del año, ya que cada clima requiere respuestas diferentes.

El objetivo es reducir al máximo la demanda energética mediante el propio diseño. En el clima mediterráneo esto se consigue combinando estrategias como la captación solar en invierno, la protección frente a la radiación en verano, una adecuada inercia térmica, un buen aislamiento y una ventilación natural eficiente. Solo cuando estas estrategias se han optimizado tiene sentido incorporar sistemas activos de alta eficiencia, como la aerotermia, la geotermia o las instalaciones fotovoltaicas, capaces de cubrir con un consumo muy reducido la escasa demanda energética restante.

Finalmente, la elección de los materiales también forma parte del diseño de una casa bioclimática. Hoy, además de buscar un buen comportamiento térmico, cobra cada vez más importancia utilizar biomateriales y materiales de proximidad que reduzcan la huella de carbono del edificio a lo largo de todo su ciclo de vida.

En definitiva, el éxito de una casa bioclimática no depende únicamente de la tecnología que incorpora, sino de haber entendido el lugar y haber tomado las decisiones adecuadas desde el primer momento del proyecto.

Cómo funciona una casa bioclimática

En este apartado, vamos a centrarnos en estrategias bioclimáticas concretas en función de la época del año, pues partimos de la adaptación al clima como consigna fundamental.

Es cierto que existen climas que prácticamente no varían a lo largo del año, como puede ser el clima tropical: cálido, con alta humedad y precipitaciones regulares a lo largo del año. Sin embargo, a medida que nos alejamos del ecuador terrestre, los climas son más cambiantes y requieren estrategias distintas en función de la estación.

Lo más importante es conocer en profundidad la idiosincrasia del entorno donde vamos a construir nuestra casa bioclimática, empezando por las temperaturas y niveles de humedad medios en verano e invierno. Además, debemos tener en cuenta que características como la altitud, la cercanía al mar, la presencia de vegetación o incluso contaminación atmosférica también deben condicionar el diseño de la futura vivienda.

En nuestro clima templado mediterráneo la tradición, bioclimática por necesidad, se centra en la flexibilidad verano-invierno, sustituyendo las estrategias de captación solar en invierno por protección en verano. Por ello, a este amplio conocimiento del clima del lugar, debemos añadir una investigación sobre la arquitectura tradicional del lugar, que mediante prueba y error se ha erigido como el diseño de arquitectura bioclimático por excelencia.

Cómo funciona una casa bioclimática en invierno

Las estrategias bioclimáticas suelen poner el foco en afrontar el frío, puesto que la pobreza energética es susceptible de generar más problemas de salud en invierno. Así, las estrategias que vamos a detallar pueden asimilarse a aquellas aptas para climas fríos en general.

Partimos de la base que en invierno vamos a querer más calor en el interior de la vivienda que en el exterior, por lo que el diseño tiene como objetivo conseguir energía, acumularla y evitar que se vuelva a disipar hacia el exterior.

Captación solar

Nuestro clima mediterráneo suele ser muy rico en energía solar, así que la captación llega a permitir en muchos casos tanto energía térmica como eléctrica que resuelvan las necesidades de confort del usuario.

La orientación es fundamental en este aspecto, entendiendo que la dirección que recibe sol durante más horas al día y en mayor grado en nuestro caso (hemisferio norte) es la sur. En la escala de prioridades el segundo lugar lo tendrían las orientaciones sur-este y sur-oeste, y último lugar para la orientación norte, que permite una luz tenue y continua buena para trabajar pero no para calentar.

Derivado de ello, debemos garantizar un buen asoleo para nuestro terreno, buscando en caso de tener pendiente que sea a sur para poder trabajar con una fachada muy abierta hacia esta dirección. La captación suele hacerse a través de grandes ventanales de cristal, cuya superficie  podríamos llegar a contabilizar como óptima entorno al 75% del total de la fachada. Más concretamente, se calcula que el tamaño de las aberturas debería ocupar el 15% de la superficie de la habitación que tratamos en planta, pudiendo abrir patios interiores para garantizar la llegada de luz y radiación a todas las estancias.

Inercia térmica

La inercia térmica se define como la capacidad de un material de almacenar calor. Una vez hemos conseguido captar este calor a través de las ventanas, debemos asegurar una masa de acumulación con un grosor mínimo de muro, priorizando nuevamente la orientación sur. Este grosor acumula de forma gradual el calor, transportándolo de fuera a dentro y aportándolo a las estancias sobre todo por la noche, cuando caen las temperaturas en el exterior. Existen materiales con una elevada inercia como son los materiales empleados en nuestra arquitectura tradicional: la cerámica, la piedra y el tapial.

Una aplicación directa de este fenómeno es el muro trombe, orientado a norte con gran masa, normalmente es de color oscuro para atraer la radiación y genera una cámara de aire entre el muro y un cristal, aprovechando el sobrecalentamiento gracias al efecto invernadero. El aire una vez caliente se dirige hacia el interior de la estancia, de manera similar a como funcionan las galerías tradicionales.

Nadie mejor que la tierra para regular y reducir el intercambio de calor, por lo que el material con mayor inercia que conocemos es el propio terreno. De hecho, la geotermia se basa en el principio básico que si hacemos un pozo, a partir de una profundidad de 10 m la temperatura es constante a lo largo del año.

Por ello, un terreno con pendiente orientada a sur resulta ideal y ventajoso, pues permite semi-enterrar la parte de la fachada a norte por ejemplo, aislando de forma natural el muro y evitando así perder el calor que hemos conseguido en el interior de nuestra casa.

Aislamiento

La estrategia de enterrarnos no solo nos aporta inercia, sino también aislamiento, es decir evitar perder la energía térmica que hemos conseguido captar. Y es que calentar o enfriar una vivienda no sirve de mucho si después dejamos que la energía térmica disipe.

El aislamiento térmico es prácticamente uno de los puntos más importantes cuando hablamos de cómo funciona una casa bioclimática. Su grosor es uno de los aspectos que diferencia hoy en día una casa bioclimática de una casa convencional, pasando de unos 10 cm de espesor al orden de 15 a 20 cm, según la zona concreta en la que nos encontremos y la orientación de la fachada que queramos aislar.

Estos 10 cm de grosor de la vivienda convencional lo que hacen es obligar a depender del consumo de calefacciones o aires acondicionados para tener una buena temperatura interior. Además, suele tratarse de aislamientos sintéticos con componentes tóxicos que se han venido utilizando en las construcciones en masa de los últimos años pre-crisis, mientras que la arquitectura bioclimática emplea aislamientos naturales y transpirables que hoy en día están apareciendo en el mercado a precios muy competitivos y con unas prestaciones envidiables, como el aislamiento de corcho, el de fibra de madera o el de cáñamo.

Además de disponer de un buen aislamiento térmico, es fundamental garantizar la continuidad de la envolvente, evitando puentes térmicos e infiltraciones de aire no controladas. Los puentes térmicos son puntos donde el aislamiento pierde continuidad debido a una mala resolución de los detalles constructivos, facilitando el intercambio de calor entre el interior y el exterior y comprometiendo tanto la hermeticidad como la eficiencia energética y el confort de la vivienda. Aunque este tipo de deficiencias han sido habituales en gran parte del parque residencial construido en España durante décadas, la arquitectura bioclimática tiene como objetivo resolverlas desde la fase de diseño.

Cómo funciona una casa bioclimática en verano

Las estrategias bioclimáticas a priorizar en verano pueden asimilarse a aquellas aptas para climas cálidos. Si nos encontramos en un clima cálido, lo que nos interesará es mucha ventilación y protección solar. Otro ejemplo de arquitectura bioclimática como conocimiento tradicional son las casas en Sudamérica que en lugar de ventanas de vidrio disponen de aberturas protegidas mediante persianas de lamas que impiden la incidencia solar, permitiendo la ventilación constante de la casa.

Además, una estrategia que hemos destacado en el apartado cómo funciona una casa bioclimática en invierno, la inercia térmica, resulta muy beneficiosa en verano también, pues aprovecha la bajada de temperatura durante la noche para refrigerar a lo largo del día y al revés, a la hora de dormir podemos disfrutar del calor que la misma estructura ha ido absorbiendo durante el día.

Protección solar

Mientras que hemos orientado la casa para captar la máxima energía posible en invierno, en verano queremos protegernos de la radiación solar para no captar más calor del necesario, para evitar el sobrecalentamiento.

Para conseguirlo, podemos incorporar a nuestro diseño porches, pérgolas o filtros solares en las ventanas. Teniendo en cuenta que la inclinación del sol en verano es más alta que en invierno, un alero encima de una ventana nos protegerá de la radiación en verano pero permitirá que la recibamos en invierno. Las pérgolas funcionan de forma similar aunque no son completamente opacas. En combinación con vegetación caduca podemos conseguir opacidad en verano y permeabilidad de radiación en invierno.

En cuanto a filtros solares, resulta importante distinguir entre las orientaciones de la vivienda. Por ejemplo, una orientación oeste necesita filtros con lamas verticales orientables puesto que es donde se pone el sol y donde la radiación solar es más horizontal. Una orientación sur, por el contrario, siempre recibe el sol de forma más directa y vertical por lo que necesita protecciones en forma de pérgolas o porches.

Ventilación cruzada

De la misma manera que en invierno el calor se consigue a través de la radiación solar, ¿cómo funciona una casa bioclimática en verano? La ventilación natural no solo sirve para renovar el aire interior y refrescar la vivienda disipando el calor. También ayuda a mantener unos niveles adecuados de humedad, reducir la concentración de CO₂ y otros contaminantes interiores y minimizar el riesgo de condensaciones y mohos. Todo ello contribuye a crear espacios más saludables y confortables para sus ocupantes.

A nivel de salud, si un ambiente interior mantiene la humedad estable alrededor del 50 %, permite un mejor funcionamiento de nuestro sistema inmunitario que no se ve afectado por climas interiores extremadamente secos que propician la aparición de polvo y con él, la proliferación de microorganismos patógenos.

Una corriente de aire a 3 metros por segundo baja la sensación de temperatura en 1ºC. Aunque el aire esté caliente, la corriente disipa el calor y mejora nuestra sensación térmica. Para que funcione en una vivienda es importante que exista la ventilación cruzada, posible si se genera un recorrido a través de ventanas o aberturas en fachadas opuestas, una fría y una caliente.

Puede resultar difícil si la vivienda es muy grande o consta de muchas divisiones interiores, caso en el que podemos diseñar patios interiores para ventilar de forma natural todas las estancias.

Los patios interiores constituyen uno de los mejores ejemplos de arquitectura bioclimática tradicional en el clima mediterráneo. Además de favorecer la ventilación cruzada y la entrada de luz natural, crean un microclima más estable que ayuda a reducir la temperatura durante los meses de verano. Cuando incorporan vegetación, láminas de agua o superficies permeables, potencian el enfriamiento por evaporación y mejoran el confort tanto en los espacios exteriores como en las estancias que se abren a ellos.

Estos espacios exteriores controlados funcionan muy bien en el clima mediterráneo. Concretamente, la arquitectura árabe añade fuentes y vegetación en ellos para enfatizar su capacidad de refrigerar el ambiente y mejorar sus condiciones de humedad a través de la evaporación de agua, un proceso que se conoce como refrigeración adiabática.

Construcción de una casa bioclimática

Qué materiales se utilizan para construir una casa bioclimática

Los materiales que elijamos para construir nuestra casa bioclimática serán muy importantes, ya que nos ayudarán a cumplir los criterios de eficiencia energética y diseño pasivo con más facilidad. Por supuesto, si al describir qué es una casa bioclimática hemos destacado la importancia de su adaptación al entorno, también los materiales que usaremos por coherencia debería ser locales en la medida de lo posible. Con materiales de proximidad promovemos la producción de nuestra zona y ahorramos en su transporte.

En general, para el sistema de muros, trabajaremos con materiales naturales, los conocidos como biomateriales, como la madera o materiales cerámicos como la termoarcilla y pétreos como la tierra. Prima la salud de las personas por encima de todo, por lo que será una casa hecha a base de materiales transpirables, que generen un ambiente interior sano.

Además de reducir su impacto ambiental, los biomateriales contribuyen a mejorar la calidad del ambiente interior al prescindir, en muchos casos, de compuestos orgánicos volátiles (COV) presentes en algunos materiales sintéticos. Su capacidad para regular la humedad favorece un mayor confort higrotérmico y reduce la aparición de patologías asociadas a los edificios poco ventilados.

Madera

Como decíamos, es conveniente que los materiales utilizados sean sostenibles y que para su producción se haya utilizado poca energía o recursos no renovables. Por ejemplo, la madera es un material renovable que cuando se tala ha producido una gran cantidad de oxígeno que compensa su emisión de CO₂ durante la construcción.

Se trata de un material transpirable e higroscópico, es decir que ayuda a regular la humedad del interior de la casa. Al ser un material poroso, capta el exceso de humedad ambiental y lo libera cuando el nivel de humedad relativa interior es demasiado baja, generalmente cuando encendemos la calefacción y el ambiente se reseca.

Por otro lado, la madera consta de gran ligereza y capacidad aislante. Ambas características permiten trabajar en taller al milímetro, resolviendo complejos detalles constructivos para asegurar la continuidad del envolvente y con ello la eficiencia energética del edificio. Soluciones relativamente recientes en el sector de la construcción como el contralaminado de madera CLT, permiten controlar la puesta en obra y altos niveles de prefabricación, el paradigma del futuro de las viviendas bioclimáticas, consiguiendo casas muy aisladas y estancas.

Cerámica y piedra

Los materiales cerámicos o pétreos gozan de una gran capacidad para almacenar calor, es decir la inercia que comentábamos anteriormente. La arquitectura tradicional mediterránea trabaja con muros estructurales de obra o piedra, que almacenan el calor y lo ceden al interior durante la noche. Se trata de recursos no renovables, pero que en caso de ser locales tienen un proceso de fabricación con una reducida huella ecológica.

Finalmente, no debemos olvidar los materiales reciclados, los cuales pueden estar compuestos por plásticos o metales, pero son muy interesantes ya que evitan generar nueva materia.

Cuánto ahorra una casa bioclimática

Ahorro energético en una casa bioclimática

Uno de los puntos más importantes a la hora de entender cómo funciona una casa bioclimática es su capacidad para reducir la demanda energética desde el propio diseño. Gracias a ello, el consumo puede disminuir entre un 80 y un 90 % respecto a una vivienda convencional, reduciendo tanto el impacto ambiental como la necesidad de instalaciones de climatización.

Esto significa que, mediante la generación de nuestra propia energía, dejamos de depender de las empresas que suministran gas o electricidad. Es decir, podemos llegar a construir una casa autosuficiente o incluso una casa positiva, aquella que genera más energía de la que gasta.

Ahorro económico en una casa bioclimática

Disponer de una casa bioclimática que funciona sin calefacción para toda la vida, supone un ahorro no solo energético, también económico que hay que valorar en el momento de la construcción. Sí es cierto que existe una mayor inversión inicial, pero esta se puede amortizar rápidamente al ahorrarnos la llamada hipoteca energética. Además, en el caso de una vivienda positiva, podemos llegar a vender el excedente de energía que producimos y sacar mayor rentabilidad económica de nuestro proyecto.

Más allá del ahorro económico, una casa bioclimática reduce la dependencia de fuentes de energía externas y, especialmente, de los combustibles fósiles. En un contexto marcado por la volatilidad de los precios de la energía, la transición hacia un modelo descarbonizado y la necesidad de optimizar el uso de recursos limitados, diseñar viviendas con una demanda energética muy reducida se convierte en una inversión de futuro, tanto desde el punto de vista económico como ambiental.

En definitiva, una casa bioclimática no se define por la cantidad de tecnología que incorpora, sino por la inteligencia de su diseño. Cuando el proyecto se adapta al clima, al terreno y a las necesidades de sus habitantes desde el anteproyecto, es posible conseguir viviendas más eficientes, saludables y preparadas para el futuro.