COLUMNA | Diseño bioclimático y la eficiencia energética

El diseño bioclimático puede ayudar a reducir las emisiones del edificio una vez que se termina la construcción y se empieza a habitar. El diseño bioclimático es diseñar de acuerdo a las condiciones ambientales específicas del entorno.

A nivel mundial la construcción es una de las actividades que más emisiones de CO2 genera, pero esas emisiones no terminan una vez que la construcción está terminada. Una vez que el edificio es habitado, se requiere de más energía para poder llevar a cabo sus actividades y a su vez genera más emisiones de CO2. El tipo de energía utilizada en una vivienda es energía térmica para la cocción de alimentos, calefacción o calentamiento de agua, y eléctrica para iluminación, electrodomésticos, computadoras, aire acondicionado, etc… La energía térmica conforma el 73?l consumo de energía mientras la eléctrica representa el 27%[1], tan solo en 2016 el 93? la energía primaria generada en México provino de combustibles fósiles.[2]

Una forma de reducir la dependencia de los combustibles fósiles es con la integración de energías renovables como paneles fotovoltaicos, calentadores solares, turbinas eólicas, etc…  En 2016 un poco más del 15? la generación eléctrica en México provino de energías renovables y cada año va en aumento. Aunque es necesario cambiar al uso de energías renovables, antes que nada es uy importante reducir el consumo energético de las viviendas. Para esto el diseño bioclimático nos puede ayudar.

Conocer el clima en el que vamos a construir nos permite utilizar estrategias con las que podemos utilizar el clima y el entorno a nuestro favor, por ejemplo, la radiación solar. La radiación solar puede ser aprovechada en forma de luz y calor, usar la radiación solar en forma de calor favoreciendo la entrada de los rayos del sol ayuda a calentar espacios sin necesidad de un sistema de calefacción artificial (piso radiante o radiadores). Bloquear los rayos del sol creando sombras y ventilando, ayuda a lograr espacios más frescos sin necesidad de un aire acondicionado. Aprovechar la radiación en forma de luz es aprovechar en mayor medida la entrada de luz natural para iluminar espacios y reducir el consumo de iluminación artificial y a su vez reducir el recibo de luz.

Antes de empezar a diseñar es importante conocer cuáles son las preexistencias ambientales específicas del lugar para poder crear el mejor diseño que le ofrezca al usuario confort térmico, acústico y lumínico y que al mismo tiempo reduzca su dependencia a la energía artificial y reduciendo sus facturas de energía.

Estas preexistencias ambientales son constantemente modificadas por diferentes factores, dichos factores pueden clasificarse en 3: geográficos, biológicos y tecnológicos[1]. Los geográficos pueden ser la latitud, altitud, cercanía con cuerpos de agua, topografía e hidrología; los biológicos son la flora (árboles altos, frondosos, arbustos, de hoja perene o caducifolia) y la fauna; y finalmente los tecnológicos como la industria, vías de comunicación, edificaciones, etc… estos son muy importantes porque no solo pueden generar un microclima sino que también modifican la calidad del aire y pueden ser fuente de sonidos altos y molestos que afectan al confort del usuario.

 

Una vez analizados estos factores dentro y alrededor del espacio a construir, hay que analizar las preexistencias ambientales como: precipitación, temperatura del aire, humedad relativa, dirección y velocidad del viento, y radiación solar. Es importante conocer los datos diarios y mensuales, no solo los anuales, conocer el comportamiento que tiene el clima a lo largo del año y las características que tiene cada mes ayuda a aprovecharlo mejor; saber si la temperatura varía mucho durante el día o sólo por estaciones permite definir si necesitamos calentar un espacio todo el día durante el invierno o solamente por las mañanas para evitar que el espacio se sobrecaliente en las tardes. Si necesitamos calentar un espacio todo el día durante el invierno, se necesitará tener encendida la calefacción durante 24 hrs por lo menos 3 meses para mantener una temperatura promedio de 21 grados centígrados (esta temperatura de confort varía de acuerdo al lugar y la época del año); si se aprovecha la radiación solar, se puede elevar la temperatura interior usando menos energía para calentar el espacio, incluso se podría apagar la calefacción durante algunas horas al día si se selecciona el material adecuado.

Estos datos son relativamente fáciles de conseguir porque se utilizan para otras actividades además del diseño bioclimático, son importantes para algunos deportes como la vela, paracaidismo o esquí sobre nieve por decir algunos. En México se pueden conseguir las normales climatológicas de diferentes estaciones meteorológicas del país en la base de datos de la CONAGUA en donde algunas estaciones tienen datos históricos de más de 30 años. Los datos de radiación y viento no son tan sencillos de conseguir en México, pero cada vez existen más bases de datos internacionales en donde se pueden obtener estos datos.

Otro aspecto importante del diseño bioclimático es la selección de materiales. Cada material tiene ciertas características que se comportan de diferente manera de acuerdo al clima. La más importante para el diseño bioclimático es la inercia térmica. La inercia térmica es la cantidad de calor que puede mantener un material (cómo la absorbe y cómo lo libera) por ejemplo, el metal tiene poca inercia térmica por lo mismo se calienta muy rápido, pero también pierde ese calor muy rápido, en cambio el adobe tarda mucho tiempo en calentarse y lo libera lentamente, si se utiliza en los muros exteriores se puede obtener una temperatura interior más estable. Otros materiales funcionan como aislantes evitando el paso del calor a través de este, usar este tipo de materiales en un edificio permite evitar que el calor interior de un espacio se pierda a través de las paredes o techo en un clima frío, o que el calor entre y se requiera aumentar la potencia del aire acondicionado o mantenerlo encendido todo el día en un clima cálido. Para calcular el comportamiento de los materiales en la envolvente del edificio en México existe la NOM-020-ENER-2011 en donde se explica cómo hacer el cálculo de acuerdo a la zona climática y hacer la selección de la estrategia correcta para garantizar el confort térmico y lograr una eficiencia energética.

Si este tipo de decisiones se toman en cuenta desde el diseño del proyecto, es posible reducir el consumo energético de la vivienda y sus emisiones de CO2, entre más tarde se integren al proyecto, puede ser más costoso de implementar y menos eficiente. El diseño bioclimático tal vez requiera un poco más tiempo dedicado a investigación y análisis pero al final es resultado obtenido puede ser significante, beneficiando tanto al usuario del espacio teniendo una vivienda confortablemente térmica todo el año sin pagar altos costos de energía, así como al planeta reduciendo las emisiones de CO2 responsables de la construcción responsables del cambio climático.