Proceso de diseño
¿Cómo funciona una casa bioclimática?
Las normativas en eficiencia energética de viviendas son cada vez más estrictas y se prevé que en los próximos años esto de las casas pasivas y bioclimáticas deje de ser una construcción reservada a familias con elevada consciencia ecológica para pasar a ser de obligado cumplimiento.
Pero cómo funciona una casa bioclimática y qué diferencia hay entre una casa pasiva y bioclimática. En el artículo de hoy vamos a intentar aclarar conceptos que cada vez se utilizan más en el mundo de la construcción y que hacen referencia a la recuperación del saber tradicional.
Veamos en detalle estos conceptos.
Qué es una casa bioclimática
Diferencia entre casa bioclimática y casa pasiva
Los conceptos casa bioclimática y casa pasiva están estrechamente relacionados, por no decir que son prácticamente sinónimos con connotaciones específicas.
El término pasivo hace referencia a la elevada eficiencia de una vivienda, de reducción de gasto energético mediante sistemas pasivos flexibles según la estación – ya sea captación solar en invierno o protección en verano. Una casa pasiva es aquélla que no requiere “activar” ningún sistema artificial para conseguir el confort, es decir, la propia arquitectura consigue mantener una temperatura y humedad adecuadas sin necesidad de ventilación mecánica, refrigeración o calefacción artificial.
De manera similar, una vivienda bioclimática es aquella que aprovecha los recursos naturales que le ofrece el lugar para generar un confort interior de temperatura y humedad. Se le suma el prefijo ‘bio-‘ que introduce un input biológico, en relación a la biología del entorno y la salud de las personas por encima de todo, por lo que deberá ser una casa sana – libre de tóxicos, de químicos y de radiaciones.
Por lo que hemos visto, el término casa bioclimática resulta más restrictivo que el de casa pasiva y debemos asumir la coletilla ‘casa bioclimática, sana y natural’ como conceptos indisociables.
Paralelamente, la coherencia nos dice que si defendemos la armonía total con el medio ambiente, eso significa que tanto materiales como sistema constructivo deben ser renovables, sostenibles y naturales, es decir que la casa será también ecológica.
Diseño de una casa bioclimática
Antes de ver cómo funciona una casa bioclimática, vamos a enumerar cuatro puntos clave a tener en cuenta en el proceso de diseño, partiendo de la estrecha relación de las estrategias energéticas con las características del entorno.
El primer punto y el más importante es la elección de un terreno adecuado. Si algo entiende la arquitectura tradicional es que los asentamientos siempre van a ser en una ubicación con mayor acceso a recursos naturales, cerca de un río, en la cara soleada de la montaña… Con la intención de nunca tener que ‘activar’ ningún mecanismo, sino aprovechar los existentes.
El sol como fuente de vida: la luz solar no solo calienta, también esteriliza el agua mediante los rayos UVA, aporta luz y alimenta la vegetación incorporada a nuestra vivienda. Por ello, la orientación va a ser un factor clave a la hora de decantarnos por un terreno u otro, asegurando una buena orientación a sur o por defecto a sur-este o sur-oeste.
En segundo lugar, vamos a adecuar la casa a las condiciones del clima y el entorno, introduciendo estrategias de eficiencia energética en fase de anteproyecto, no como un añadido técnico a posteriori. En este punto, debemos conocer temperaturas medias en verano e invierno, así como los niveles de humedad y corrientes de aire habituales. En función de la moderación o continentalidad del medio, las estrategias a aplicar serán más flexibles o extremadas, priorizando uno u otro factor.
Nuestro deseo será el de maximizar las estrategias de diseño pasivo para reducir la demanda energética. En nuestro clima, normalmente se apuesta por el aprovechamiento de la energía solar a través de la combinación de inercia térmica y aislamiento, la captación y la protección de la radiación según la estación del año.
En esta línea, normalmente instalamos placas fotovoltaicas para obtener agua caliente, calefacción e incluso electricidad, pero también existen formatos nuevos como la energía geotérmica o aerotermica, que permiten incluso la refrigeración. No debemos olvidar añadir la conciencia de reducción de consumo de agua mediante mecanismos de colección y filtrado.
Finalmente, el cuarto punto hace referencia al empleo de materiales ecológicos, reciclados y reciclables, priorizando el uso de materiales locales disponibles en la zona que nos ayuden a cumplir los criterios de eficiencia energética y nos ayuden a implementar las estrategias que mencionábamos. Cada material está asociado a unas características técnicas de capacidad de acumulación de calor, aislamiento, regulación de la humedad, etc.
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.
Por otro lado, hay que comprobar que no existan puentes térmicos, es decir puntos concretos en que la envolvente pierde la continuidad en el aislamiento. Tal situación suele ser fruto de una mala resolución de detalles constructivos, y facilita el intercambio de frío- calor entre el exterior y el interior de nuestra casa, perjudicando gravemente su eficiencia energética. En España, al tener un clima envidiablemente cálido en comparación con los países del norte de Europa, se han cometido atrocidades a nivel constructivo en viviendas convencionales, una práctica que la arquitectura bioclimática tiene como objetivo resolver.
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? Se refrigera a través de la ventilación, que además no solo sirve para renovar el aire viciado, sino que también regula la humedad. 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. 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 como la madera o materiales cerámicos y pétreos. 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, y libres de tóxicos.
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 oxigeno 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. Además, permite 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 ahorro energético, ya que reduce entre un 80 a 90% el consumo en comparación con una vivienda convencional. Esto supone un ahorro beneficioso tanto para el medio ambiente como para nosotros, que puede llegar al consumo nulo permitiendo la desconexión total de la red.
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.