ARQUITECTURA ENERGIA CERO

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CAPÍTULO 1

Arquitectura de alta eficiencia energética y arquitectura de consumo energético cero Los enormes intereses económicos existentes en nuestra sociedad han distorsionado por completo el concepto de “desarrollo sostenible” en general, y el concepto de “arquitectura sostenible” en particular.

La sociedad demanda una alternativa más ecológica para nuestro desarrollo económico y social, pero los estamentos económicos y políticos no están dispuestos a hacerlo, ya que su interés prioritario es conseguir lucro económico. Por ello, en lugar de desarrollar estrategias alternativas de desarrollo, con la finalidad de no seguir impactando en nuestro ecosistema natural, se siguen utilizando las mismas estrategias de siempre, pero convenientemente maquilladas para aparentar ser más ecológicas, y por tanto ser aceptadas por la sociedad. A este engaño inicialmente se le denominó “green washing”, quizás con la esperanza de que, denominándolo así, estas acciones engañosas se detendrían. Sin embargo no ha sido así. En la actualidad prácticamente la totalidad de las supuestas acciones ecológicas que se realizan, son engañosas. De hecho, la sociedad general percibe en la actualidad que “el mayor peligro de la sostenibilidad es la sostenibilidad”.

El sector de la construcción es quizás donde más se ha distorsionado el concepto de “sostenibilidad”, y donde más desinformación se ha generado. De hecho se han acuñado ciertas definiciones y ciertos conceptos que aparentan referirse a una cosa, y en realidad son otra. En este sentido tanto el concepto de “arquitectura respetuosa con el medio ambiente”, o el concepto de “arquitectura sostenible”, parecen insinuar una arquitectura que no impacta a la Naturaleza, cuando en realidad simplemente se le han realizado unos pequeños cambios insustanciales que, en el mejor de los casos, apenas reducen su impacto medioambiental en un porcentaje insignificante (en otros casos en realidad se aumenta su impacto medioambiental). Lo mismo ocurre con otros conceptos más concretos como es el caso de “arquitectura de alta eficiencia energética”, o el concepto de “arquitectura de consumo energético cero”.

El concepto de “arquitectura de alta eficiencia energética”, parece insinuar una arquitectura que apenas consume energía, sin embargo en la mayoría de los casos simplemente se ha reducido su consumo en un porcentaje insignificante, y debido simplemente a la sustitución de algunos artefactos, especial-

mente de iluminación y de calefacción. Como es de esperar, el resultado es una arquitectura más cara, y cuyo incremento de precio se justifica por medio de largos periodos de amortización del sobrecoste inicial (mal denominado “inversión”). En muchos casos se deben esperar hasta dos o tres generaciones humanas para que el coste de inversión inicial llegue a ser amortizado. Además, para cuando el sobrecoste inicial se ha amortizado, los artefactos inicialmente incorporados han superado con creces su vida útil, se han convertido en residuos, y han debido ser sustituidos por otros nuevos.

El concepto “arquitectura de consumo energético cero”, parece insinuar una arquitectura que no consume energía, sin embargo la realidad es que se trata de una arquitectura no mejorada, y

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con más o menos el mismo consumo energético habitual, pero repleta de artefactos generadores de energía, de modo que la energía generada por estos artefactos coincide con la consumida por el edificio. Esta práctica habitual es el resultado del poco esfuerzo realizado por el arquitecto a la hora de hacer su trabajo, y el enorme esfuerzo mediático de las empresas vendedoras de artefactos. Es resultado es una arquitectura mala y muy cara, repleta de “aditivos tecnológicos”. Unos aditivos tecnológicos que por cierto tienen una vida útil muy baja, apenas 20 años, por lo que se convierten rápidamente en residuos caros.

Sin embargo, es perfectamente posible conseguir una verdadera “arquitectura de consumo energético cero” a muy bajo precio, invirtiendo lo términos.

En primer lugar debe realizarse un optimizado diseño bioclimático del edificio, para que tenga la menor necesidad posible de artefactos. En segundo lugar, los pocos artefactos necesarios deben elegirse convenientemente, y deben ser utilizados la menor cantidad de tiempo posible. Con ello, no se incrementa el precio de los edificios y se satisfacen plenamente las necesidades de sus ocupantes.

CAPÍTULO 2

Estrategia de diseño para obtener una arquitectura de consumo energético cero Como se ha dicho, lo más importante para conseguir una “arquitectura de consumo energético cero”, es reducir al máximo la energía consumida por un edificio. De este modo, la cantidad de artefactos generadores de energía será la menor posible, y el precio de los edificios se puede disminuir al máximo.

Para reducir al máximo el consumo energético de un edificio deben realizarse las siguientes acciones: 1. Proyectar el edificio de tal modo que tienda a autorregularse térmicamente, debido tan solo a su diseño.

2. Proyectar el edificio de tal modo que, durante el día, todas sus estancias se iluminen adecuadamente con la radiación solar.

3. Diseñar el edificio para disminuir al máximo sus pérdidas energéticas, asegurando una determinada inercia térmica.

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4. Diseñar el edificio para que tenga la menor necesidad posible de mantenimiento.

5. Reducir al máximo la cantidad de artefactos consumidores de energía.

6. Educar a los usuarios del edificio para que satisfagan sus necesidades con el menor consumo energético posible.

Teniendo en cuenta estas acciones se puede obtener un edificio con el menor consumo energético posible, por lo que se puede disminuir al máximo la dimensión de los artefactos tecnológicos suministradores de energía necesarios, y con ello conseguir un edificio con consumo energético cero, al menor coste económico posible.

Por ello conviene analizar con más detalle cada una de estas acciones: 1. Diseñar el edificio de tal modo que tienda a autorregularse térmicamente, debido tan solo a su diseño.

Es posible diseñar un edificio de tal modo que, por sí mismo, se caliente en épocas frías, y se enfríe en épocas cálidas, de tal modo que la temperatura y humedad de su interior se mantengan en todo momento dentro de la zona de confort humano.

Todo ello simplemente tomando las correctas decisiones de diseño, y sin la ayuda de artefactos tecnológicos.

Para lograr este objetivo el arquitecto debe elegir en primer lugar los parámetros básicos de su edificio (masa, porosidad de sus envolventes, factor de forma, tipología arquitectónica, …), y a continuación las estrategias arquitectónicas bioclimáticas necesarias.

De este modo es posible, en muchas ocasiones, obtener un edificio que proporcione el adecuado confort térmico a sus ocupantes sin necesidad de artefactos tecnológicos. No obstante, es posible que, en algunos casos y por diversas razones, un correcto diseño no sea suficiente y se necesite la ayuda de la tecnología. En estos casos el objetivo sería disminuir al máximo el tamaño, potencia y precio de los dispositivos tecnológicos necesarios, y hacer el menor uso posible de los mismos.

Como quiera que sea lo primero que debe hacerse con el objetivo de realizar un edificio de consumo energético cero es diseñarlo de tal modo que se necesite el menor consumo energético posible para su acondicionamiento térmico.

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2. Proyectar el edificio de tal modo que, durante el día, todas sus estancias se iluminen adecuadamente con la radiación solar.

Este objetivo es muy fácil de cumplir. En la mayoría de las ocasiones es posible elegir una correcta tipología arquitectónica y disponer las estancias de un edificio, de tal modo que la radiación solar penetre en todas las estancias del edificio con la intensidad necesaria. No obstante, es posible que, en algunos casos, un correcto diseño no sea suficiente y se necesite iluminación artificial. En estos casos el objetivo sería disminuir al máximo el tamaño, potencia y precio de los dispositivos tecnológicos necesarios, y hacer el menor uso posible de los mismos.

3. Diseñar el edificio para disminuir al máximo sus pérdidas energéticas.

Para entender adecuadamente este apartado debe realizarse previamente una aclaración. Habitualmente se entienden las perdidas energéticas como las pérdidas de calor del interior del edificio. Y esto es así porque la mayor parte de los estudios realizados sobre este tema se han realizado en climas predominantemente fríos. En estos climas fríos se debe proporcionar calor (energía) al interior del edificio para asegurar el confort de sus ocupantes, y por ello se deben tomar las medidas oportunas con el fin de disminuir al máximo las pérdidas energéticas del interior.

Sin embargo, lo mismo ocurre en los climas predominantemente cálidos en los que se debe evitar que el calor del exterior (energía) entre en el interior del edificio, que debe mantenerse fresco con el fin de asegurar el confort de sus ocupantes. O lo que es lo mismo deben disminuirse al máximo las ganancias térmicas del exterior.

Por ello, y de forma generalizada, debe entenderse como “perdidas energéticas” tanto las pérdidas de calor del interior de los edificios (cuando en el exterior hace mas frio que en el interior), como las ganancias no deseadas de calor del exterior (cuando en el exterior hace más calor que en el interior).

Teniendo en cuenta esta aclaración, para calcular las pérdidas energéticas interiores (o ganancias exteriores) de un edificio debe seguirse una formula muy sencilla: Q = Σ Si * Ki Si la superficie construida a base de un determinado material Ki el coeficiente de transmisión térmica del material

La fórmula indica que las pérdidas energéticas de un edificio son el sumatorio de las pérdidas energéticas por cada una de las caras, compuesta por un determinado material. Por tanto, un edificio tendrá tanto más pérdidas energéticas cuanto mayor sea su superficie de contacto con el exterior (S↑ → Q↑), o cuanto menos aislante sea dicha superficie. (K↑ → Q↑).

Por todo ello, para reducir al máximo las pérdidas energéticas de un determinado edifico el arquitecto debe determinar en primer lugar su factor de forma, y a continuación determinar el nivel de aislamiento de sus envolventes arquitectónicas.

El factor de forma de un edificio es la relación entre su superficie exterior y su volumen (ff = S / V). Por tanto, para reducir al

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máximo las pérdidas energéticas de un edificio debe disminuirse al máximo su factor de forma, o lo que es lo mismo, su forma debe ser lo más compacta posible, y cuanto más cercana a una

Cuerpo

Largo α

Área

Volumen

esfera mejor. Para justificar esta afirmación, a continuación se proporcionan el valor del factor de forma de algunas figuras geométricas comunes:

Relación SA/V

Relación SA/V para un volumen unitario

Tetraedro

Cubo

Octaedro

Dodecaedro

Icosaedro

Esfera

Como se ve, las formas piramidales tienen un coeficiente de forma muy malo (por tanto tienen grandes pérdidas energéticas), las formas cubicas tienen un coeficiente de forma también malo, y las formas esféricas, son las que mejor coeficiente de forma tienen (y por tanto son las que menos pérdidas energéticas tienen). Esta es la razón de que los iglúes, construidos en climas muy fríos, tengan forma semiesférica (para evitar pérdidas energéticas), y de que esta misma forma semiesférica abunde en las construcciones a base de tierra o adobe en climas muy cálidos (para evitar ganancias energéticas).

Las formas alargadas, irregulares y complejas pueden llegar a tener un elevado coeficiente de forma, y por tanto sus pérdidas energéticas pueden llegar a ser muy elevadas. Por ello, a la hora de diseñar un edificio en primer lugar debe elegirse convenientemente su coeficiente de forma.

En este sentido, en climas templados el coeficiente de forma puede ser elevado (es decir la forma puede ser cualquiera, pero conforme los climas son más fríos o más calientes, el coeficiente de forma de los edificios debe reducirse de forma proporcional. En climas extremos (muy cálidos o muy fríos) la forma de los edificios debe ser lo mas compacta posible. En todo caso, la forma generalizada para cualquier tipo de edificio deba ser siempre mas alargada en la dirección este-oeste, y más estrecha en la dirección norte-sur. Todo ello con el fin de aprovechar al máximo la radiación solar en climas fríos, y de protegerse al máximo de la misma en climas cálidos.

Una vez que se ha elegido el coeficiente de forma más adecuado para un determinado edificio, la segunda acción que debe adoptarse es determinar la capacidad de aislamiento de todas y cada una de las caras de su envolvente arquitectónica.

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4. Diseñar el edificio para que tenga la menor necesidad posible de mantenimiento.

El bombardeo mediático de las empresas fabricantes, en connivencia con políticos oportunistas, está fomentando en la actualidad un modelo de fabricación y consumo denominado “obsolescencia programada”. Este modelo incita a consumir alimentos, materiales, objetos y artefactos cuya fecha de caducidad está previamente programada. Todo ello con la única finalidad de aumentar el consumo del ciudadano y de aumentar al máximo el beneficio económico, aunque se maquilla con otras razones (salud, últimos avances, mejora, etc…).

Esta estrategia da como resultado un mantenimiento muy caro de cualquier objeto o artefacto fabricado. Un ejemplo caro sería la industria del automóvil.

El precio del automóvil se está reduciendo de forma progresiva en los últimos años con la finalidad de que sea muy accesible al ciudadano común. De hecho las empresas fabricantes tienen cada vez menos margen de beneficios por cada unidad vendida.

Sin embargo ésta pérdida de beneficios queda ampliamente compensada por los beneficios obtenidos con otras tres estrategias perfectamente programadas desde un inicio: 1) debido a un aumento de las unidades vendidas (se saca menos beneficio por cada automóvil vendido, pero se venden mas). 2) Debido a su “obsolescencia programada” (el automóvil ha sido diseñado para no dar problemas en periodo de garantía, pero para tener

muchos problemas una vez superado el plazo de tiempo previamente programado. De este modo se obliga al ciudadano a desechar su automóvil, y comprar otro. Esto aumenta el beneficio de las empresas. 3) Debido al elevado coste económico para su mantenimiento (el concesionario gana menos en la venta de un automóvil pero lo compensa en las obligatorias, y cada vez más caras, revisiones de mantenimiento. De este modo se obtiene para el concesionario el beneficio que no tuvo en la venta. Si un ciudadano no hace estas costosas revisiones, o las hace en otro taller, pierde la garantía, y la obsolescencia programada aumenta su efectividad: el usuario se ve obligado a cambiar de automóvil con anterioridad).

Como resultado del análisis del ejemplo del automóvil se tiene que la actual actividad de fabricación de objetos y artefactos con obsolescencia programada, da como resultado un incremento del mantenimiento, porque allí es donde se obtiene un mayor beneficio. Y esta actividad es diametralmente opuesta a la que se debe realizar para lograr un desarrollo humano en equilibrio con la Naturaleza.

El caso de la construcción sigue los mismos pasos de la industria del automóvil. Los edificios se construyen apenas para que mantengan sus características en el lapso de tiempo que la ley exige responsabilidades a los constructores, y superado este tiempo los edificios empiezan a deteriorarse cada vez más, exigiendo un elevado mantenimiento, y por tanto necesitando el

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Santo Niño Eco-House 2013 Juan Gordillo La Guardia. Toledo 235'18 m2 260.000 euros

1. Solución Arquitectónica La vivienda se ubica en suelo rural protegido, en el municipio La Guardia, en Toledo.

Los propietarios desean vivir de forma completamente aislada y en medio rural, en un hábitat completamente integrado en la Naturaleza. Por ello la vivienda debe ser completamente autosuficiente, y debe generar la energía, el agua y los alimentos que puedan necesitar sus ocupantes.

La vivienda dispone de dos alturas y su estructura es tripartita. En la planta baja se sitúan la cocina, el dormitorio principal (con baño y vestidor), el dormitorio de invitados (con baño y vestidor), el salón y el aseo de cortesía. En la primera planta se ubican dos dormitorios y un baño común.

La vivienda se dispone en dirección este-oeste con la finalidad de aprovechar al máximo la radiación solar en invierno, y de poder disponer las protecciones solares más efectivas en verano. Del mismo modo, la piscina se dispone de forma ortogonal, empotrándose en el centro de la vivienda (parte de la piscina penetra hasta el salón), proporcionando a la vivienda forma de cruz. Debido a que el clima de Toledo es muy seco, la masa de agua de la piscina se utiliza en el interior de la vivienda como sistema complementario de refresco en verano.

La estructura arquitectónica de la vivienda proporciona un alto nivel boclimático, y permite que se autorregule térmicamente todos los días del año, manteniendo una temperatura interior estable, sin necesidad de utilizar artefactos electromecánicos de acondicionamiento. Por ello, la vivienda debe ser capaz de reconfigurarse de forma sencilla continua, para que se comporte de forma adecuada, tanto en invierno (generando calor por si misma), como en verano (generando fresco por si misma). El espacio central, a doble altura es el máximo responsable de este correcto funcionamiento, generando

el fresco que la vivienda necesita en verano (por medio del sistema de refresco arquitectónico, y del sistema de pulverización y evaporación de agua), y la mayor parte del calor que necesita en invierno (por efecto invernadero). En verano se cierran por completo las contraventanas exteriores del sur, y la vivienda se ilumina por medio de la radiación solar indirecta del norte (de este modo, se ilumina de forma natural, pero se calienta). En cambio, en invierno, se abren completamente las contraventanas del sur, y la vivienda se convierte en un enorme invernadero, aprovechando al máximo la radiación solar, y calentándose por sí misma.

2. Innovaciones más destacadas - Autosuficiencia de agua Santo Niño Eco-House es autosuficiente en agua. Es decir, no necesita conectarse a los sistemas de suministro de agua municipales.

- Autosuficiencia energética La vivienda es autosuficiente de energía. Es decir, no está conectada a los sistemas de suministro de electricidad municipales.

- Autosuficiencia de alimentos La vivienda dispone de varios huertos biológicos, que proporcionan alimentos básicos a sus ocupantes. El clima mediterráneo permite varios cultivos al año de cereales, leguminosas frutas y verduras. Y la superficie cultivable es más que suficiente para alimentar a los ocupantes de la vivienda, y a los animales de la pequeña granja que dispone. Hay que señalar que las aguas negras se utilizan para generar “compost” para la huerta y el jardín, con la ayuda de las cenizas generadas por la caldera de biomasa, y un compostador ubicado al exterior de la vivienda.

- Sistema estructural prefabricado La estructura de la vivienda se ha realizado a base de paneles de hormigón armado, que permite el desmontaje total de la

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Alzado este

Alzado oeste

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Essential Eco-House Vivienda autosuficiente y ecológica para Angela Merkel 33 VIP BIP Project 2013 Berlin. Alemania 402'38 m2 685.500'76 euros

La vivienda ESSENTIAL Eco-House se enmarca en el proyecto de investigación 33 VIP BIP, y se ha proyectando inspirada en el simbolismo personal y social de Angela Merkel, y pretende ser su vivienda ideal, capaz de satisfacer todas sus necesidades, aspiraciones y sueños, y servir de caja de resonancia para potenciar su felicidad.

Del mismo modo, el proceso de diseño utilizado ha logrado una síntesis perfecta entre las necesidades de sus ocupantes, con las necesidades medioambientales, dando lugar a una arquitectura perfectamente integrada en el ecosistema natural. En definitiva se pretende proyectar una vivienda modélica, de ensueño, que sirva de referencia e inspiración a generaciones futuras.

ESSENTIAL Eco-House está ubicada en un terreno al lado de un lago, en el paraje favorito de Angela Merkel, en Templin, al norte de Berlín. El terreno es plano y boscoso, y se encuentra ligeramente elevado respecto de la playa del lago.

La vivienda consta de tres plantas. La planta baja alberga las zonas de día de la vivienda, las salas de máquinas y los espa-

cios para almacenar agua y comida. La planta primera alberga dos dormitorios. La planta ático alberga un estudio y dos espacios para el cultivo de flores de interior.

La vivienda es autosuficiente en agua, en alimentos y en energía, y dispone de un conjunto de captores fotovoltaicos para generar toda la energía eléctrica que necesita. Parte de esta energía eléctrica se necesita para activar una bomba de calor geotérmica, que alimenta un sistema de climatización por suelo radiante, que complementa el funcionamiento bioclimático de la vivienda, creando un entorno térmico perfecto todos los días del año, sin consumo energético.

Todas las estancias de la vivienda se iluminan y ventilan de forma natural. Del mismo modo, su especial diseño bioclimático proporciona un acondicionamiento térmico natural a sus ocupantes, sin consumo energético.

Todo ello proporciona un marco ideal para lograr el máximo nivel de bienestar y de felicidad para los ocupantes de la vivienda.

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Fachada sur interna

Fachada sur

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Fachada norte

Esquema de autosuficiencia energĂŠtica

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