Parámetros de Diseño Sostenible del Edificio

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Itec.gif - LogoCOAC.PNG - LogoAPABcn.PNG - LogoGeneralitatCataluna.PNG NOTA: Este artículo ha sido creado gracias al Instituto de Tecnología de la Construcción de Cataluña - ITeC, el Col·legio de Arquitectos de Cataluña, el Colegio de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Barcelona y la Dirección General de Arquitectura y Paisage de la Generalitat de Catalunya, en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. Pertenece a la publicación Prácticas de Sostenibilidad en la Edificación. Puedes descargar gratuitamente la publicación [PDF]. ¡Atención! Este artículo está sujeto a Derechos de Autor. © ITeC, 2005.
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Contenido

Sistemas pasivos

Ubicación, entorno y emplazamiento

El tipo de clima viene definido, a grandes rasgos, por la temperatura del aire, la radiación solar, la humedad relativa, la pluviometría y la dirección e intensidad de los vientos; pero también por la altitud o la continentalidad.

Es preciso considerar, igualmente, otros parámetros del emplazamiento que pueden dar lugar a microclimas, como los siguientes:

  • La orientación de la zona.
  • Los vientos dominantes, beneficiosos o no.
  • La orografía del terreno, que puede frenar el efecto del viento, del ruido...
  • La presencia próxima de una masa de agua, que puede suavizar las temperaturas, generar brisas...
  • La presencia próxima de una masa forestal, que además de aumentar la humedad ambiental puede actuar de barrera contra los vientos o el ruido...
  • La ubicación en centros urbanos, puesto que pueden presentarse situaciones muy cambiantes de temperatura *(sombras) y humedad (vegetación, dirección de las calles). Además, en atmósferas contaminadas aumenta la absorción de onda larga, porque la polución hace que la temperatura aumente pese a que la radiación sea menor. Este hecho, junto con la generación de calor por actividades urbanas, facilita la formación de nieblas. Por otra parte, a medida que aumenta la densidad de edificación disminuye el efecto del viento.

Otro factor, en cualquier caso independiente del microclima, puede determinar la arquitectura de un edificio condicionando, y a veces imposibilitando, la aplicación de algunas medidas de ahorro energético: la proximidad a una fuente de ruido. En primer lugar y siempre y cuando sea posible, es preciso intentar reducir el nivel de ruido de la fuente, pero también se pueden introducir barreras acústicas que disminuyan el nivel de inmisión sonora en el edificio.

Configuración arquitectónica del edificio

Se trata de diseñar el edificio en función de los condicionantes climáticos del lugar, analizando los inconvenientes y las ventajas de las decisiones que se tomen en relación a los parámetros arquitectónicos siguientes:

  • La forma: en general, para climas templados, el edificio lineal en la dirección este - oeste es el más aconsejable, ya que permite un mayor aprovechamiento de la radiación solar recibida por la fachada sur. En algunos lugares donde las temperaturas son extremas (tanto de frío como de calor), puede ser conveniente que el edificio sea más compacto, mientras que, en zonas cálidas con mucha radiación, las fachadas con geometrías complejas (volúmenes añadidos, cuerpos salientes) proporcionan sombras suplementarias.
  • La piel, puesto que determinará el grado de intercambio energético entre el interior y el exterior del edificio. Es conveniente analizar:
    • La superficie de contacto con el terreno: las edificaciones parcialmente enterradas gozan de una mayor estabilidad térmica, pero a veces también se reduce el acceso a la radiación solar y/o la posibilidad de ventilación natural.
    • La permeabilidad al paso del aire, directamente proporcional al grado de perforación de los paramentos exteriores: una permeabilidad alta permite una buena ventilación del edificio, pero también un mayor intercambio energético con el exterior.
    • La transparencia, que incide directamente sobre el grado de insolación y de iluminación natural, pero también sobre el nivel de ganancias y pérdidas de calor. Un edificio muy transparente puede captar energía en exceso en el verano e incluso en el invierno y tener a la vez pérdidas energéticas considerables.
    • El color de las superficies en contacto con el exterior, ya que los colores claros absorben menos energía que los oscuros.
    • La flexibilidad de comportamiento de la piel. Es conveniente incorporar los elementos necesarios capaces de modificar el grado de soleamiento, aislamiento o ventilación para adaptarla a diferentes situaciones de radiación, temperatura, etc.
  • La compartimentación interior: se deben tener en cuenta múltiples factores, como por ejemplo que una compartimentación elevada facilita el control de temperaturas diferenciado, mientras que los espacios abiertos permiten una mejor ventilación; que es preciso situar en las áreas más favorables las estancias donde la ocupación es continua, protegiéndolas de orientaciones menos convenientes mediante espacios intermedios donde las exigencias de confort sean menos estrictas; se debe aprovechar la estratificación térmica y/o la disipación de calor de los núcleos de escalera y de los espacios de doble altura; una compartimentación flexible permite la adaptación a diferentes usos y situaciones; etc.

Sistemas de control solar

Es necesario incorporar mecanismos para el control de la radiación solar en cualquier época del año, pero sin interferir en el acceso de la luz natural en el interior del edificio. Podemos distinguir entre:

  • Elementos inherentes al edificio:
  • Elementos fijos: voladizos, lamas fijas.
  • Elementos móviles (exteriores/interiores): toldos, persianas, postigos, cortinas.
  • Elementos añadidos a la edificación, como la vegetación: las especies de hoja caduca son un buen sistema de regulación de la radiación.

En cualquier caso, es imprescindible diseñar la protección solar en función de la orientación del elemento que es preciso proteger. O sea, un voladizo horizontal puede ser efectivo en fachadas al sur, pero no lo es en absoluto en orientaciones este y oeste, donde es más efectiva la inclusión de pantallas verticales. Igualmente es aconsejable que las protecciones sean móviles para facilitar la adaptación a las diferentes inclinaciones de los rayos solares, permitir la entrada de luz natural y proteger, a la vez, de la radiación solar directa.

Aprovechamiento solar térmico y lumínico y ventilación natural

  • Aprovechamiento térmico. La orientación óptima de una abertura para la captación solar es la de sur exacto, a pesar de que desviaciones de ± 15º reducen muy poco el rendimiento. La captación más sencilla y directa es la proporcionada por aberturas como ventanas y balconeras pero también es preciso considerar los sistemas de captación indirecta, como los muros captadores o los invernaderos, que permiten almacenar el calor ganado durante el día para liberarlo durante la noche, actuando como amortiguadores térmicos. Es preciso, por supuesto, un dimensionado correcto de éstos sistemas para evitar sobrecalentamientos.
  • Sistemas naturales contra el calor. Se puede reducir la carga térmica del edificio mediante diferentes estrategias:
    • Reducción de ganancias solares: sombras, aislamiento
    • Ventilación
    • Refrigeración por evaporación: fuentes, láminas de agua
    • Refrigeración por radiación térmica del edificio al exterior durante la noche: patios
    • Reducción de las ganancias internas: iluminación artificial, equipos
    • Reducción de las ganancias por conducción: evitando los puentes térmicos
  • Iluminación natural. Para aprovecharla es preciso tener en cuenta diferentes aspectos, tanto en el diseño de las estancias como de las aberturas:
    • La forma y dimensión de los locales: las habitaciones profundas y con poca superficie de fachada son más difíciles de iluminar.
    • La orientación, situación y tamaño de las aberturas: la orientación norte proporciona una iluminación más uniforme; las ventanas altas iluminan mejor los locales profundos, etc.
    • El acabado superficial de los materiales exteriores e interiores, que determinará el grado de reflexión de la luz en alféizares, jambas, techos, etc.
    • Los elementos de control lumínico: persianas, vidrios tratados, toldos, cortinas, voladizos, lamas, celosías, etc., que permitirán filtrar la luz de forma que se evite el deslumbramiento.

En todo caso, no se tiene que olvidar nunca el balance energético del edificio, ya que determinadas hipótesis pueden influir negativamente en su comportamiento térmico global.

Configuración constructiva del edificio

Dos edificios aparentemente idénticos entre sí pueden tener un comportamiento térmico diferente si su sistema constructivo es distinto: el grado de aislamiento térmico y acústico, los materiales utilizados y su disposición relativa (por ejemplo, en una fachada ventilada), etc., influirán de forma definitiva en el consumo energético durante el uso del edificio. Es importante, pues, analizar los aspectos siguientes:

  • La inercia térmica interior, o sea, la capacidad de acumular calor en la masa interior propia del edificio y liberarla con un cierto retraso, cuando la temperatura es más baja. Eso puede ser beneficioso en algunos casos porque ayuda a mantener temperaturas más estables. De todas formas, la conveniencia o no de disponer de inercia térmica, siempre dependerá fundamentalmente de dos factores: la cantidad de radiación recibida y el uso del edificio. Es preciso considerar que un exceso de masa térmica también puede llegar a ser contraproducente (cuando no llega suficiente radiación para calentarla; en edificios con usos esporádicos y que cuando están desocupados, no permiten la entrada de sol, etc.), por lo que es preciso dimensionar la masa térmica con precaución.
  • Aislamientos. El aislamiento térmico nos permite reducir las ganancias y las pérdidas térmicas del edificio, mejorando el nivel de confort y ayudando a evitar el problema de las condensaciones. Hay que contemplar tanto en las partes macizas del edificio como en las aberturas (vidrios dobles, control de infiltraciones, estanquidad de las maderas, persianas, postigos, etc.), sin dejar de lado el aislamiento de los elementos estructurales y constructivos que ocasionan puentes térmicos (pilares, cantos de forjados, cajas de persiana, etc.). El aislamiento acústico es también importante. Normalmente las aberturas de fachada son los elementos por donde se produce una mayor penetración de ruido. La mejor solución es la incorporación de ventana doble, pero la simple utilización de vidrios de dos hojas con espesores diferentes ya supone una mejora notable. También es preciso recordar que una ventana batiente es más aislante que una corredera y que la rotura de puente térmico de las maderas contribuye positivamente al aislamiento acústico.

Sistemas Activos

Consideración previa del tipo de energía utilizada

Las energías llamadas “convencionales” (electricidad, combustibles gaseosos, líquidos y sólidos) se obtienen a partir de combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo) y en centrales hidroeléctricas, térmicas o nucleares. Desde un punto de vista medioambiental, en los criterios para la elección del tipo de energía a utilizar se debería tener en cuenta la eficiencia de la trayectoria energética para transformarla y la contaminación que produce (emisiones de CO2, SO2, NOx, etc.), así como los riesgos para la población que se derivaran.

  • Las energías renovables (solar térmica, solar fotovoltaica, eólica, hidráulica, biomasa) se caracterizan por el hecho de ser recuperables cíclicamente y de forma natural. Además, se pueden producir en el mismo lugar de consumo y no son contaminantes. Se trata de razones suficientemente importantes para que se potencie el uso.
  • La energía eléctrica cuando proviene de centrales hidráulicas es un recurso renovable. Pero la mayor parte de electricidad se produce en centrales térmicas o nucleares que, además de generar problemas de contaminación (CO2, residuos radiactivos), tienen un promedio de eficiencia energética bastante bajo.
  • Los combustibles gaseosos, o sea, el gas natural y los gases licuados del petróleo (butano, propano) son poco contaminantes, porque el contenido de impurezas es mínimo, pero es un recurso limitado y que obliga a la dependencia exterior para abastecerse.
  • Entre los combustibles líquidos el más utilizado es el gasóleo por su bajo contenido en azufre, principal causante de la lluvia ácida. No obstante proviene del petróleo, recurso no renovable y con abastecimiento exterior.
  • Los combustibles sólidos se utilizan poco en los núcleos urbanos. Mientras que la combustión del carbón, recurso no renovable, es altamente contaminante (azufre, gases), se considera que la biomasa (madera, etc.) cierra el ciclo vital de las masas forestales, siempre y cuando la gestión de los bosques mantenga el equilibrio entre consumo y repoblación forestal.
  • La cogeneración no es una energía en sí misma, pero ayuda a mejorar el aprovechamiento de las energías convencionales. Consiste en utilizar la combustión del gas natural o del gasóleo para producir energía térmica y mecánica, la cual, mediante este procedimiento, es transformada en energía eléctrica.

Eficiencia en instalaciones de calefacción y climatización

Los aspectos más importantes que es preciso considerar son los siguientes:

  • Posibilidad de incluir sistemas de refrigeración y calefacción por redes urbanas de distribución.
  • Posible acumulación estacional.
  • Equipos de producción de calor y/o frío. En general, las instalaciones colectivas proporcionan más ahorro energético que las individuales. Por su parte, siempre es aconsejable la elección de equipos de alto rendimiento, como por ejemplo las calderas de condensación, o sea, con recuperación de calor. En instalaciones de cierta envergadura es preciso plantear la posibilidad de incluir la técnica de la cogeneración.
  • Zonificación: Es fundamental que el diseño de las instalaciones de calefacción y climatización permita el funcionamiento independiente según la zonificación prevista (en función de las orientaciones y los usos) y los horarios de utilización.
  • Regulación y control: Se tienen que incorporar a la instalación los sistemas de regulación y control necesarios para adecuar en todo momento el funcionamiento a las necesidades de confort. Estos sistemas pueden ser de muchos tipos, desde los termostatos convencionales hasta los sistemas de gestión automatizada.
  • Aislamiento térmico de cañerías, tanto en el recorrido exterior como en el interior.
  • Tipos y ubicación de los emisores (radiadores, suelo radiante, distribución por aire...), en función de la central de producción de calor, del uso del edificio, etc.
  • Mantenimiento. Es fundamental que todas las instalaciones sean fácilmente accesibles para el mantenimiento, reparación y modificación.

Eficiencia en instalaciones eléctricas, de alumbrado y equipos

Como punto de partida para el diseño, es preciso decir que la electricidad se debería utilizar en los usos en los cuales ofrece un mayor rendimiento, como por ejemplo los sistemas de refrigeración e iluminación. En general, los aspectos que se han de considerar son:

  • Posibilidad de incluir discriminadores de consumo, en función de las necesidades, sin tener que instalar potencias excesivas que puedan influir negativamente en los consumos punta globales del país.
  • Equipos y electrodomésticos de bajo consumo: ascensores, cocinas, hornos, etc., que dispongan, si es posible, de etiquetado energético.
  • Alumbrado. Al igual que en las instalaciones de calefacción y climatización se han de considerar aspectos de bonificación, regulación y control (detectores de presencia, etc.), dando prioridad al máximo aprovechamiento de la luz natural. También es importante la elección de las luminarias en función del tipo de iluminación requerida (general, puntual...). Es de especial relevancia la iluminación de espacios exteriores que han de evitar en todo momento la contaminación lumínica del cielo.
  • Infraestructuras de telecomunicación. Cada vez más es imprescindible incluir en los edificios las infraestructuras de comunicación que permitan realizar gestiones telemáticas, tanto de trabajo como de ocio y de información, lo cual evita desplazamientos innecesarios con el consecuente consumo energético.
  • Mantenimiento. Es fundamental que todas las instalaciones sean fácilmente accesibles para el mantenimiento, reparación y modificación.

Eficiencia en instalaciones de agua

El agua es un recurso escaso en nuestro país por lo que es preciso reducir el consumo y optimizar el ciclo, aprovechando el agua ya utilizada para usos secundarios tanto como sea posible. Algunas medidas que se pueden implantar son:

  • Diseñar redes separativas de evacuación de aguas pluviales y residuales con el objeto de reutilizar las primeras en otros usos (riego, incendios, inodoros).
  • Considerar la posibilidad de depurar en el mismo edificio las aguas grises (baños y duchas) para reutilizarlas en otros usos (riego, incendios, inodoros).
  • Prever mecanismos de ahorro de agua en grifos e inodoros de doble descarga selectiva.
  • Agua caliente sanitaria: es preciso contemplar la posibilidad de que el suministro se realice por red urbana de distribución; en cualquier caso, hay que remarcar que las instalaciones colectivas suelen tener un mayor rendimiento energético que las individuales. Al igual que en las instalaciones de calefacción, siempre es aconsejable la elección de equipos de alto rendimiento, como por ejemplo las calderas de condensación, o sea, con recuperación de calor y, si es posible, modulantes. En instalaciones de cierta envergadura se puede plantear la posibilidad de incluir la técnica de la cogeneración. Por otra parte la acumulación es recomendable ya que facilita el calentamiento progresivo del agua, evitando puntas de consumo y problemas de confort, así como el aislamiento térmico de las cañerías, tanto en el recorrido exterior como en el interior. Es conveniente incluir grifos termostáticos en duchas y bañeras ya que evitan el gasto inútil de agua caliente porque calibran automática y más rápidamente la temperatura y grifos monomando con apertura en frío para favorecer los pequeños consumos. Finalmente, el hecho de prever que la instalación pueda suministrar agua caliente a las lavadoras y lavavajillas facilitará que el futuro usuario pueda utilizar aparatos bitérmicos sin necesidad de calentar el agua de lavado con energía eléctrica.
  • Riego. La mejor opción es que sea con agua reciclada (pluvial/aguas grises), pero en cualquier caso el sistema debería ser preferentemente por goteo. Además, siempre es conveniente que el control y la regulación no se realicen de forma manual sino automática.
  • Mantenimiento. Como en todas las instalaciones es fundamental que las de agua también sean fácilmente accesibles para el mantenimiento, reparación y modificación.

Residuos domésticos

En relación a los residuos en general, la triple estrategia adoptada desde la Unión Europea consiste en reducir, reutilizar y reciclar; para alcanzar este objetivo es fundamental el papel del usuario en la recogida selectiva de los desechos. Por tanto, los edificios y particularmente las viviendas, deben estar preparados y acondicionados para que los usuarios realicen de forma selectiva y con facilidad el almacenaje y la entrega de los residuos que generen. O sea:

  • Es imprescindible disponer de espacio suficiente en las cocinas, con cubos específicos para cada tipo de residuo, ya que eso facilita desde el origen el proceso de tratamiento y reciclaje.
  • Hay que considerar la posible incorporación de recogida neumática selectiva de los residuos.

Materiales y sistemas constructivos

El proceso de fabricación de los materiales y productos de la construcción tiene un fuerte impacto que afecta negativamente al medio ambiente, provocando la disminución de los recursos naturales y el aumento del gasto energético. La extracción del material natural, su transformación en materia prima, el proceso de fabricación del producto y el consumo de energía derivada del petróleo, originan emisiones de todo tipo, muchas tóxicas, contaminantes y potencialmente peligrosas para la salud.

La herramienta de trabajo más utilizada en el estudio de la repercusión ambiental de materiales y soluciones constructivas es el Análisis de Ciclo de Vida (ACV). Este método analiza los diferentes procesos a qué están sometidos los materiales (producción, transporte, utilización, etc.) y establece indicadores que los penalizan: efecto invernadero, ozono, energía, residuos, etc.

  • En general, las soluciones constructivas más correctas son las que tienen unas dimensiones ajustadas al cálculo (para reducir el volumen del material y por tanto, el consumo de energía) y están realizadas con elementos fácilmente separables, mediante capas no adheridas que permitan la deconstrucción. Esta medida facilita el reciclaje posterior del material y minimiza la generación de residuos. Por otra parte la utilización de sistemas prefabricados disminuye la generación de residuos en la obra y garantiza la recuperación de los generados en fabricarlos.
  • En cuanto a los materiales es fundamental evitar la utilización de los potencialmente peligrosos (como el asbesto o el plomo) o los que en el ciclo de vida originan emisiones en la atmósfera, sobre todo de clorofluorocarburos (CFCs).

Pese a que todos los materiales de construcción provocan un impacto sobre el medio ambiente, cada uno lo hace de forma diferente. Los de origen pétreo, por ejemplo, repercuten principalmente en el lugar de extracción, afectando al paisaje y originando emisiones de polvo. Los metales, además, consumen grandes cantidades de energía en el proceso de transformación, pero también e han de considerar las prestaciones y las posibilidades de reciclaje. Los plásticos tienen como impacto adicional las emisiones tóxicas que producen al ser incinerados. La madera es un recurso natural renovable (si su producción es correctamente gestionada), que consume poca energía en los procesos de transformación más usuales pero que, para algunos usos, puede requerir tratamientos de protección que a menudo originan emisiones y residuos tóxicos.

  • En resumen, es conveniente la utilización de materiales y sistemas de construcción durables, si es posible con algún tipo de distintivo de calidad ambiental (ecoetiquetas) que garantice un impacto ambiental tan bajo como se pueda (fabricado con componentes reciclados, con consumo energético bajo, reutilizable y/o reciclable en el futuro), fácilmente desmontables, estandarizados y de procedencia próxima (para disminuir el gasto energético añadido por el transporte).

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