En los últimos años, las directivas europeas han impuesto requisitos cada vez más estrictos en términos de confort y reducción de consumo energético para los edificios. Es por ello que resulta fundamental adaptar la mayoría de los edificios existentes para mejorar sus condiciones de habitabilidad, que suelen ser deficientes. Además, esta adaptación debe lograrse de manera eficiente, con el menor consumo de energía posible y una menor contaminación.
Esto implica que las acciones de rehabilitación energética de los edificios deben basarse en estrategias pasivas, priorizando las intervenciones en la envolvente del edificio, sin depender de mecanismos o energías artificiales para lograr condiciones de confort (o al menos acercarse a ellas), que conlleva una reducción significativa del uso y tiempo de funcionamiento de medidas activas, lo cual se traduce en un menor consumo energético.
Mediante la publicación del Real Decreto 732/2019, de 20 de diciembre, se han introducido modificaciones en el Código Técnico de la Edificación (CTE) con el fin de adaptar las exigencias básicas a la normativa europea establecida en la Directiva 2010/31/UE, del Parlamento Europeo y del Consejo, emitida el 19 de mayo de 2010. Esta directiva requiere que los Estados miembros establezcan regulaciones para la implementación de edificios de consumo energético casi nulo.
En consecuencia, los edificios nuevos construidos después de la entrada en vigor del nuevo reglamento deberán cumplir con altos estándares de eficiencia energética. Esto, sumado a una mayor contribución de energía proveniente de fuentes renovables, resultará en una reducción promedio del consumo de energía de alrededor del 40% en comparación con los edificios actuales.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que la mayoría de los edificios existentes en el parque inmobiliario nacional fueron construidos antes de la entrada en vigor de la NBE CT-79, la cual estableció las primeras normas de confort y eficiencia energética para los edificios. Por lo tanto, la mayoría de los edificios en nuestro país no cumplen con condiciones óptimas de funcionamiento energético, confort y bajo impacto ambiental, lo que resulta en un consumo significativo de energía. En otras palabras, la gran mayoría de nuestros edificios son altamente ineficientes en términos energéticos.
Si deseamos cumplir con los objetivos establecidos por Europa, resulta imprescindible actualizar los edificios existentes para lograr una adecuadas condiciones de confort y eficiencia energética. Aunque quizás no se puedan alcanzar las exigidas para los edificios nuevos, deben acercarse considerablemente a ellas, superando las condiciones actuales. Con este fin, es crucial llevar a cabo la rehabilitación energética de la mayoría de los edificios existentes, priorizando en primer lugar las estrategias pasivas, en segundo lugar la actualización de equipos y tecnologías más eficientes, y en último lugar la implementación de energías renovables.
La implementación de medidas de diseño pasivo implica que los elementos de la envolvente térmica del edificio estén adaptados a las condiciones climáticas. Al considerar estas medidas en las intervenciones de los edificios, se logra una mayor flexibilidad en términos de confort. El clima debe ser considerado como un elemento constitutivo y condicionante de la arquitectura.
Sin embargo, la rehabilitación energética a través de enfoques pasivos no requiere necesariamente técnicas especiales o costosas, sino más bien un enfoque lógico hacia la adaptación y aprovechamiento de las condiciones ambientales mediante elementos adecuados en las edificaciones.
La realización de una rehabilitación energética de un inmueble mediante estrategias pasivas requiere que se siga una metodología adecuada. A continuación, se presenta una serie de pasos que pueden ser útiles en este proceso:
- Análisis climático: Es importante tener en cuenta las características climáticas de la ubicación del inmueble. Esto implica evaluar la orientación del edificio, la incidencia solar, los vientos predominantes y otros factores que puedan influir en el diseño de estrategias pasivas.
- Evaluación del inmueble: El arquitecto debe llevar a cabo una evaluación exhaustiva del inmueble para comprender su estado actual y determinar sus deficiencias en términos de eficiencia energética. Esto implica analizar la envolvente térmica, sistemas de ventilación, iluminación, aislamiento, entre otros aspectos relevantes.
- Estrategias bioclimáticas: Con base en el análisis climático y mediante el empleo de los diagramas bioclimáticos, el arquitecto debe diseñar estrategias bioclimáticas que aprovechen las condiciones naturales para lograr un mejor rendimiento energético. Esto implica considerar aspectos como la orientación del edificio, el diseño de la envolvente térmica, la distribución de espacios y la ventilación natural.
- Definición de las actuaciones pasivas: Como resultado de lo anterior se han de definir una serie de estrategias de actuación.
Veamos cada uno de estos puntos con más detenimiento:
Análisis climático
A lo largo del tiempo, las características climáticas han influido tanto en la selección de ubicaciones para los asentamientos humanos y refugios, como en la disposición, orientación y forma de las edificaciones.
El término "clima" se refiere al conjunto de fenómenos meteorológicos que describen el estado promedio de la atmósfera y su evolución en una ubicación geográfica específica.
Para considerar un clima representativo de una zona, es necesario que el conjunto de fenómenos abarque un período de tiempo lo suficientemente largo. Generalmente, se considera un período de 30 años como adecuado para definir el clima de un lugar.
A continuación, podemos mencionar los factores climáticos, que son las propiedades físicas invariables del lugar, así como los elementos climáticos, que son los componentes variables que determinan el clima en un momento dado.
Los factores climáticos son las propiedades físicas invariables del lugar que influyen en el clima a largo plazo:
- Latitud: La distancia desde el ecuador determina la cantidad de radiación solar recibida y afecta las temperaturas y los patrones de precipitación.
- Altitud: A medida que aumenta la altitud, la temperatura disminuye debido a la disminución de la presión atmosférica y la radiación solar.
- Topografía: La forma y la orientación del terreno pueden influir en la dirección y la velocidad del viento, así como en la cantidad de precipitación.
- Proximidad al agua: La presencia de cuerpos de agua, como océanos o lagos, puede moderar las temperaturas y aumentar la humedad atmosférica.
- Corrientes oceánicas: Las corrientes oceánicas transportan calor a largas distancias, lo que puede afectar las temperaturas y los patrones climáticos en las regiones costeras.
- Vegetación: La cobertura vegetal influye en la evapotranspiración y puede afectar la humedad, la temperatura y los patrones de lluvia.
Los elementos climáticos son los componentes variables que determinan el clima en un momento dado:
- Temperatura: La medida del calor o frío atmosférico.
- Precipitación: La cantidad y la forma en que cae el agua en forma de lluvia, nieve, granizo, etc.
- Humedad: La cantidad de vapor de agua presente en el aire.
- Presión atmosférica: La fuerza ejercida por el peso del aire en un área determinada.
- Viento: El movimiento del aire en la atmósfera, causado por diferencias en la presión atmosférica.
- Nubosidad: La cantidad y el tipo de nubes presentes en el cielo.
- Radiación solar: La energía radiante proveniente del sol, que incluye luz visible, calor y radiación ultravioleta.
- Evapotranspiración: La suma de la evaporación y la transpiración de agua desde la superficie terrestre y las plantas hacia la atmósfera.
Estos factores y elementos climáticos interactúan entre sí para determinar el clima de una región específica.
Evaluación del inmueble
Configuración urbana
No se puede estudiar un inmueble sin tener en cuenta la relación con su entorno próximo.
La configuración urbana engloba una serie de aspectos que influyen en el diseño de las ciudades, como las características tipológicas de las edificaciones, la orientación de las mismas y la presencia de elementos que puedan generar obstrucciones en el entorno urbano.
Estos elementos pueden afectar la circulación del aire, el acceso a la luz solar y las vistas panorámicas, así como la interacción entre los espacios urbanos.
Uno de los efectos más comunes del entrono urbano es la "isla de calor", por la cual las áreas urbanizadas experimentan temperaturas más altas que las áreas rurales o menos urbanizadas circundantes. Esta diferencia de temperatura se debe a la concentración de edificios, calles, pavimentos y otras superficies artificiales que absorben y retienen el calor, creando un entorno más cálido.
Datos sobre sistemas y elementos constructivos
Ha de estudiarse los sistemas y elementos constructivos relacionados con su composición, los materiales utilizados y otras características relevantes: Presencia de aislamiento térmico (transmitancia térmica y espesor), inercia térmica, puentes térmicos, estado de conservación, etc.
Límites normativos para su intervención
Datos sobre las condiciones normativas:
- Protección del inmueble: Limitaciones en la intervención, Alcance de elementos protegidos...
- Ordenanzas sobre actuaciones en edificios existentes: Hay Ayuntamientos que cuentan con ordenanzas que permiten el aumento de superficie construida ocupando espacios libres o de dominio público para la instalación de aislamiento térmico o fachadas ventiladas por el exterior del edificio, o el cerramiento o acristalamiento de las terrazas ya techadas; la instalación de dispositivos bioclimáticos adosados a las fachadas o cubiertas; la realización de las obras y la implantación de las instalaciones necesarias para la centralización o dotación de instalaciones energéticas comunes y de captadores solares u otras fuentes de energía renovables.
Estrategias bioclimáticas
Diagramas bioclimáticos
Los climogramas son herramientas utilizadas en el diseño bioclimático que se basan en el concepto del confort higrotérmico. Estos diagramas psicrométricos relacionan la temperatura y la humedad, y se utilizan para establecer las condiciones de confort en función de los índices térmicos. Los climogramas brindan información sobre diversas estrategias constructivas y de diseño disponibles, y al superponer las condiciones climáticas específicas de un lugar, indican directamente cuáles deben ser empleadas.
Condiciones específicas de soleamiento y aprovechamiento solar pasivo
Una vez que hemos determinado la posición del sol a lo largo del año y hemos analizado las sombras proyectadas por un edificio sobre otro, así como las sombras generadas por elementos sobresalientes en las fachadas, y la proporción de ventanas expuestas al sol y a la sombra, podemos proceder al diseño de elementos de protección solar.
Para lograr una eficiencia óptima, estos elementos deben colocarse en el exterior del edificio, interceptando la radiación solar antes de que alcance el vidrio. De esta manera, se logra reflejar y disipar la energía fuera del espacio habitable, evitando el efecto invernadero.
Posibilidad de ventilación natural
La ventilación natural es un método de aireación que se basa en aprovechar los flujos de aire naturales para renovar el aire interior de un espacio sin necesidad de dispositivos mecánicos. Se utiliza para promover una mejor calidad del aire, regular la temperatura y controlar la humedad relativa en los edificios.
La implementación de la ventilación natural ofrece una solución eficaz para abordar dos fenómenos comunes: la reducción de la sensación térmica y el control de los niveles de humedad relativa.
Existen diferentes estrategias para implementar la ventilación natural en un edificio. Algunas de ellas son:
- Ventilación cruzada: Consiste en aprovechar la dirección y velocidad del viento para crear corrientes de aire a través de aberturas en lados opuestos del edificio. Esto facilita la entrada de aire fresco y la salida del aire viciado.
- Efecto chimenea: Se basa en la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del edificio. El aire caliente tiende a ascender, creando una corriente ascendente que puede ser aprovechada mediante aberturas en la parte superior del edificio para extraer el aire caliente y permitir la entrada de aire fresco por aberturas inferiores.
- Extracción por viento: Se utiliza la fuerza del viento para generar una presión negativa en ciertas áreas del edificio, lo que permite la extracción del aire viciado. Se emplean aberturas estratégicamente ubicadas para captar y aprovechar el flujo de viento.
- Ventilación nocturna: Se aprovecha la diferencia de temperatura entre el día y la noche para introducir aire fresco durante la noche, cuando las temperaturas son más bajas. Durante el día, las aberturas se cierran para evitar la entrada de calor excesivo.
Estas estrategias pueden combinarse o adaptarse según las características del edificio y las condiciones climáticas locales, con el objetivo de lograr una adecuada circulación del aire y contribuyen a mejorar el confort térmico y la calidad del ambiente interior.
Comportamiento de materiales y sistemas constructivos existentes
Estudiar cómo la envolvente térmica del edificio relaciona las condiciones térmicas del interior del edificio con el clima exterior es posiblemente la parte más importante de cara a realizar una rehabilitación energética de un inmueble.
La envolvente térmica tiene la capacidad de regular el flujo de calor, permitiendo minimizar las pérdidas de calor en invierno y reducir las ganancias de calor en verano. Esto se logra a través de diferentes elementos y estrategias, como el aislamiento, la selección adecuada de materiales, la orientación del edificio, el diseño de ventanas y puertas, entre otros.
El estudio de la relación entre la envolvente térmica y el clima exterior implica el análisis de factores como la conductividad térmica de los materiales, la capacidad de almacenamiento de calor y la resistencia al flujo de calor.
Mediante simulaciones energéticas, se pueden evaluar diferentes escenarios y estrategias para optimizar el diseño de la envolvente y lograr un equilibrio óptimo entre el interior y el exterior del edificio en términos de condiciones térmicas.
Definición de las actuaciones pasivas
La vida útil de los elementos constructivos suele ser de al menos 50 años, mientras que la de las instalaciones varía entre 10 y 20 años. Esto significa que cualquier inversión en mejoras térmicas en la envolvente tiene un impacto y eficacia a largo plazo.
Las estrategias de control climático pueden definirse en función de los mecanismos de transferencia de calor. Se pueden identificar dos condiciones principales: invierno (temporada fría) y verano (temporada cálida).
- Durante el invierno, es importante promover las ganancias de calor y evitar las pérdidas.
- Por otro lado, durante el verano, se deben evitar las ganancias de calor y fomentar las pérdidas de calor.
Mejora de la envolvente térmica
Se deben identificar y realizar mejoras en la envolvente del edificio para reducir las pérdidas de energía. Esto puede incluir la instalación de aislamiento térmico en paredes, techos y suelos, así como la mejora de ventanas y puertas para reducir las infiltraciones de aire.
Control solar
El arquitecto debe diseñar estrategias para aprovechar o controlar la radiación solar según sea necesario. Esto puede incluir la incorporación de elementos como aleros, persianas, celosías o sistemas de sombreado que permitan regular la entrada de luz y calor en el interior del edificio.Ventilación natural
Se deben estudiar las posibilidades de aprovechar la ventilación natural para lograr un ambiente interior confortable y reducir la necesidad de sistemas de climatización activos. Esto implica diseñar aperturas estratégicas, como ventanas o tragaluces, para promover el flujo de aire y la ventilación cruzada.
Gestión de la iluminación
El uso eficiente de la iluminación natural y artificial es fundamental. Se deben diseñar espacios que permitan el ingreso de luz natural, evitando la necesidad de iluminación artificial durante el día. Además, se deben seleccionar sistemas de iluminación eficientes y controlables para minimizar el consumo energético.
Monitoreo y ajuste
Una vez realizadas las intervenciones, es esencial monitorear el desempeño del inmueble y realizar ajustes si es necesario. Se pueden utilizar herramientas de medición y seguimiento para evaluar el consumo energético y el confort térmico, lo que permitirá realizar mejoras adicionales si se requieren.
Al intervenir en la envolvente térmica del edificio y diseñar sistemas constructivos que aprovechen al máximo las condiciones climáticas del entorno, es posible mejorar la habitabilidad de los edificios sin necesidad de un consumo energético excesivo, el cual puede resultar prohibitivo para los usuarios en determinadas situaciones. Las medidas pasivas aplicadas al edificio pueden beneficiar a todos los usuarios, independientemente de su situación económica, al mejorar el rendimiento térmico sin depender de sistemas activos de climatización.
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