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ENERGÍA

El edificio como intercambiador de energía

Los diseños de la naturaleza están determinados por el control de la energía, son diseños ‘óptimos’ producto de un lento proceso de adaptación al medio. Durante siglos la arquitectura también respondía a esa misma necesidad, hasta que el objeto arquitectónico dejó de ser racional porque se disponía de una producción de energía que parecía ilimitada. Pero un nuevo modelo se impone ante el deterioro del medioambiente, y en este artículo el profesor de construcción Ramón Araujo propone volver a los fundamentos y lograr una arquitectura capaz de satisfacer nuestras necesidades empleando racionalmente los recursos.

Ramón Araujo

La atención al edificio como intercambiador de energía ha caracterizado a la arquitectura siempre, y todas las culturas han sido necesariamente conscientes de su dependencia del equilibrio entre consumo y recursos.

Que este consumo se regula desde el diseño es evidente, aunque es verdad que en los pueblos con excedentes energéticos la producción directa de energía tiende a sustituir al diseño adecuado: Banham lo expresa diciendo que hay dos tipos de culturas, que se diferencian por su actitud ante un tronco de árbol: unos construyen con él un muro aislante, los otros lo queman.

El diseño de cualquier edificio histórico está tan determinado por las condiciones energéticas como por las mecánicas. Esta importancia de la energía la sentimos en nuestra experiencia inmediata del espacio, y casi todos somos conscientes del tremendo precio que se paga por habitar un edificio ineficiente.

El despegue técnico del siglo pasado provocó cambios tales que no fue fácil prever sus consecuencias. En el caso de la arquitectura, el resultado fue una forma totalmente nueva de construir –caracterizada por la pérdida de la masividad y el aumento de la superficie acristalada– que alteró la forma y comportamiento de los edificios. En general, el Racionalismo, o muchas de sus vertientes, fueron muy conscientes de que había que encontrar una nueva estrategia de diseño energético, acorde a la nueva forma de construir: pensar en la importancia atribuida a la orientación, ajardinamiento, ventilación e iluminación naturales, elección de materiales, etc. Los arquitectos españoles en particular, llevaban grabados los principios del diseño de acuerdo a los recursos como un estigma, consecuencia de haberse formado y desarrollado en un país en el que éstos no sobraron.

Pero la arquitectura comercial, en sus múltiples variantes, optó por quemar el tronco, y el conjunto de conocimientos y tradiciones encargados del “diseño energético” fue olvidado: tanto que ha dejado de formar parte del conocimiento básico del arquitecto.

Hoy la atención a los problemas bioclimáticos está teniendo el efecto de devolver al primer plano el problema de la energía. El objetivo volvería a ser el de siempre: lograr una arquitectura capaz de satisfacer nuestras necesidades empleando racionalmente nuestros recursos, ahora con un hincapié mayor en la reducción del consumo de energía y la contaminación.

Se están produciendo aportaciones diversas al problema, y además nos encontramos con nuevos conocimientos para abordar lo que hasta hace poco sólo podía acometerse de forma intuitiva. Pero no hay respuestas únicas ante un medio infinitamente cambiante, escalas de intervención bien diferentes –de la casa de campo al rascacielos– y usos y programas diversos.

En este proceso de renovación que estamos viviendo hay un problema fundamental, que es el de la gran escala de intervención en nuestro actual entorno, que es la metrópoli. Los mecanismos de control energético pasivo que fueron determinantes en la Antigüedad no funcionan a partir de cierto tamaño, y menos en un entorno que no es “natural”, como es la ciudad.

 

Diseños biológicos

Todos nuestros actos están determinados por el control de la energía, y también lo están todos los diseños que nos rodean. Tanto nuestra experiencia como la observación de los seres vivos, de su comportamiento y diseño, nos advierte de lo determinante del factor energía.

Los seres vivos son máquinas que intercambian energía con el medio, y cada diseño obedece a las diversas estrategias que han desarrollado para ser viables como organismos, para optimizar su intercambio de energía con su entorno, respuestas particulares a las leyes físicas.

Son diversos los mecanismos que lo biológico pone en acción en sus diseños energéticos.
Los mamíferos generan energía a través del alimento, su constitución les permite acumular energía en el cuerpo, y alcanzan un tamaño adecuado para optimizar su relación superficie-volumen y conservar la energía acumulada. Desarrollan una piel, una envolvente adecuada para conservar el calor o disiparlo, mecanismo en el que intervienen la circulación sanguínea, el sudor, el pelo y otros elementos. Adaptan su forma hasta en los mínimos detalles a las condiciones en que viven, y así surgen infinitas variantes.

Los reptiles tienen otros principios, otro plan. No generan calor, sino que lo captan de la radiación solar y lo acumulan, para lo que modifican su forma y su epidermis.

Pensamos que estos diseños son el estado actual de un proceso de adaptación en el que se optimiza su respuesta energética: la forma de generar, captar, acumular y consumir energía. También el modo en que producen residuos que se incorporen al ciclo biológico. Y pensamos que no tenemos otra opción como especie que emular ese comportamiento, conociendo sus leyes, respetándolas e integrándonos en el proceso. Y más o menos hemos actuado así, de una forma intuitiva, hasta hace poco.

Se puede aceptar un paralelo de nuestras edificaciones con los diseños biológicos en tanto que tratamos de emular a la Naturaleza para lograr que el edificio regule también su intercambio de energía con el medio. Entonces, también muchos diseños, muchas estrategias serán posibles, y las mejores lograrán el balance óptimo para las mayores prestaciones.

 

Arquitectura y tradición

El consumo de energía de un edificio tiene múltiples variables, que podemos clasificar principalmente en la energía consumida para construir (elaboración de los materiales y elementos constructivos, su transporte y su puesta en obra) y la consumida para utilizar el edificio. Un problema derivado de ambos es la contaminación producida por estos consumos.

Las sociedades premodernas fueron conscientes necesariamente de estas implicaciones de la construcción. Esto es evidente en la arquitectura tribal, donde la cabaña es una neta expresión del control de los recursos: en la edificación –recurriendo a formas de mínimo consumo en su construcción y materiales abundantes, próximos y renovables– y en el consumo –optando por formas adaptadas al clima que minimizan el gasto de energía–.

La ciudad grecolatina conservó el mismo espíritu, con sus casas patio formando agrupaciones en ladera orientadas hacia el sur, así como la ciudad árabe. La casa patio, alrededor de la que ha girado gran parte del urbanismo mediterráneo, es un espléndido ejemplo de control de la energía. De construcción masiva –frecuentemente de materiales pétreos recogidos en un área próxima, adobe o cerámica, y los mismos materiales, o más frecuentemente madera, en forjados y cubiertas– son conocidos sus mecanismos de control pasivo del clima: inercia térmica de la masa mural, ventilación de las cubiertas, ventilación cruzada entre fachadas y patio, control del soleamiento –mediante pocos huecos exteriores, aleros y soportales, uso
de la vegetación, etc.–.

El desarrollo de la gran ciudad puso las cosas más difíciles, y a medida que los recursos aumentan, la escala crece. La ciudad medieval se desarrolla con el tipo residencial entre dos muros, una tipología muy conservativa: baja relación superficie de cerramiento-volumen, formas y materiales acumuladores de calor, trazados urbanos acordes al clima, de nuevo aleros y soportales, etc.

Y este espíritu se ha conservado hasta hoy en la arquitectura popular.

 

El inmueble del siglo XIX

Incluso la ciudad del Ensanche puede interpretarse como una trama y una tipología residenciales conscientes de sus recursos, por mucho que las soluciones se perviertan al aumentar la ocupación del suelo.

La casa del Ensanche es todo un sistema coherente en el que se involucran estructura, estrategias medio­am­bientales, plan doméstico y concepto urbano. Se organiza con dos viviendas por planta y la vivienda es siempre a dos orientaciones con un patio de servicios.
Se generalizan las fábricas cerámicas de gran espesor que se dimensionan tanto a efectos de resistencia mecánica como de aislamiento térmico. Los elementos decorativos cumplen claras misiones como defensa del clima. El diseño del hueco obedece tanto a las leyes de transmisión de cargas como a esta misión de control solar y térmico (jambas, madera, fraileros, contraventanas). El edificio se jerarquiza en vertical, devaluando los elementos más atacables por el medio (plantas baja y ático).

Aparecen nuevos elementos como el patio interior, que lleva la luz al centro del edificio y permite la ventilación natural de los cuartos húmedos, ayudando al enfriamiento en verano.
Y otros tan singulares como el balcón y sobre todo el mirador (estancia en la calle, ganancias térmicas invernales, más luz sin pérdidas por conducción, etc.).

Nacen las primeras instalaciones que se centralizan (calefacción de agua) y racionalizan para reducir su costo (se concentran los cuartos que requieren agua).

 

El bloque lineal

El Movimiento Moderno, y en particular la experiencia CIAM, definió el inmueble en términos estrictamente racionales, científicos, y lo llevó hasta sus últimas consecuencias con un rigor que hoy casi nos asusta. Se trata de buscar la organización más eficiente a la agrupación y a la casa en todos los términos: funcionales, económicos, ambientales, urbanísticos, técnicos, etc.

Se exploran todas las células y agrupaciones, y lógicamente destaca la agrupación lineal de casas a dos orientaciones, con sus dos vertientes de galería o núcleos pareados, con viviendas de una o dos plantas. Las diferentes soluciones se han establecido en los experimentos de los barrios de hileras, con diferentes tradiciones en cada país.

En primer lugar se optimiza el tamaño, que es el primer paso en el control de los recursos.
La superficie se establece científicamente definiendo los mínimos a partir de conocimientos higienistas, movimientos del cuerpo, comparación con otros espacios habitables, siempre planteando mínimos y óptimos.

Se abandona el patio de luces a favor de la doble orientación a espacios abiertos: bloque lineal de fondo determinado por la iluminación natural y altura por el ascensor y el soleamiento. Se optimiza la construcción, y la cubierta plana es una racionalización constructiva, como lo es el abandono del sótano. Al principio perviven los muros de carga cuyo espesor se fija por su comportamiento térmico y no estructural, y la dimensión de las ventanas se limita para controlar las pérdidas de calor.

Después se extiende la construcción ligera con esqueleto. La estructura se optimiza siempre con sistemas de vanos compensados, y la pérdida de masa se combate con los nuevos materiales y soluciones: cerramientos con cámara, aislamientos e impermeabilizaciones, materiales de sellado, etc.

Las propuestas modernas surgen generalmente de planteamientos racionales, determinados por la funcionalidad del espacio, por el ciclo solar, por la minimización de los elementos técnicos, y los nuevos edificios públicos –como los hospitales y escuelas– nacerán de este espíritu. La ciudad que se buscó se fundaba en temas tales como el soleamiento y la ventilación, e incluso la nueva racionalización constructiva –después industrialización y prefabricación– será una respuesta más que avanzada a problemas medioambientales que planteamos hoy.

Pero el progresivo aligeramiento, la generalización de los grandes acristalamientos y el abandono de tantas soluciones tradicionales, generaron un comportamiento energético que no alcanza a conocerse ni dominarse. El nuevo sistema constructivo no llega a plantear una nueva estrategia energética en sustitución de la tradicional, y se opta por el recurso cada vez mayor a la producción de energía. El drástico cambio que introdujeron las nuevas tipologías, los nuevos materiales y sistemas técnicos, los procesos industriales, no pudo ser dominado, y no lo hacemos aún hoy.

Creo que a mitad del siglo pasado, y liderado por los americanos, la arquitectura rompe definitivamente su ligazón con la cultura tradicional. Se implanta la idea de una técnica todopoderosa y de unos recursos infinitos. Los nuevos tipos y sus nuevas búsquedas funcionales o expresivas pasan por encima de todo el conocimiento cultivado hasta entonces. El rascacielos y la nave industrial ciega surgen en América, el high-tech de las instalaciones, en Europa.

Hasta hace pocos años esta batalla continuaba librándose, pero la arquitectura cada día estaba más lanzada a romper con la historia. Todo el fenómeno postmoderno ha conducido a la sinrazón en que nos encontramos hoy, cuando el objeto arquitectónico ha dejado de ser racional, se propone simplemente como un gesto y niega todo acuerdo con la naturaleza.

 

La situación actual

Debido a la situación de alarma social que el problema de los recursos y la contaminación está creando, bastante gente se está ocupando de reconducir nuestro trabajo y replantear la relación entre arquitectura y entorno, que es plantearse el problema del consumo de energía.

Una actividad destacada es la creación de nuevas normas, sellos de calidad y guías de diseño, dirigidos a recomendar estrategias para reducir el consumo de energía en el uso del edificio, en su construcción, y en la contaminación generada por ambos. Un breve resumen de los puntos de que se ocupan tales programas puede ser el siguiente:

1. Reducción del coste energético y emisiones del edificio como construcción: fomento de materiales de baja energía de producción y certificados de bajas emisiones en su fabricación. Fomento de materiales reciclados y elementos constructivos reutilizados. Reducción de los residuos generados por el proceso de construcción.

2. Minimizar el impacto de la edificación en su emplazamiento: control de la polución de la construcción, control de la escorrentía, incentivar las localizaciones con infraestructuras adecuadas (transporte público, instalaciones comunes, etc.), rehabilitación del medio tras la actuación.

3. Reducción del consumo de calefacción y electricidad: control térmico mediante el diseño (ganancias térmicas solares directas, acumulación de calor en la construcción), renovación de aire y enfriamiento por ventilación natural, mejora del aislamiento térmico, reducción de las infiltraciones de aire, fomento de la iluminación natural, etc.

4. Utilización de energías renovables y sistemas de bajo consumo: combustibles de bajas emisiones, placas solares térmicas y fotovoltaicas, energía geotérmica, iluminación de bajo consumo, espacios para secado de ropa, electrodomésticos eficientes. En cuanto al agua recogida, de pluviales, redes separativas, aparatos sanitarios de bajo consumo, etc.

5. Reducción de la contaminación: implícita en los puntos anteriores, almacenaje y reciclaje de basuras, etc.

Algunos de estos sellos, o programas experimentales de similar carácter, son menos genéricos, y optan por estrategias más radicales, generalmente aplicadas al diseño de viviendas de baja densidad. El objetivo es la “vivienda de bajo consumo”, aquélla que no requiere sistemas mecánicos de calor o frío y cuyo consumo de energía anual reduce significativamente los estándares habituales. Si  la media de consumo habitual suele estimarse en torno a 250 kWh/m²año, la “casa de bajo consumo” requiere un con­sumo inferior a 150-120 kWh/m² año, y la “casa pasiva”, inferior a 50. Las estrategias de estos programas están basadas en las ganancias de calor solar, el aislamiento térmico, la estanqueidad al aire y el recurso a energías alternativas:

1. Forma compacta y alto aislamiento térmico (U=0.20/0.15 W/m²°C). Construcción sin puentes térmicos. Carpinterías de alto aislamiento

y vidrio triple de baja emisividad (U=1/0.80 W/m²°C)

2. Ganancias solares por orientación sur, cubriendo una parte significativa de las necesidades de calefacción (40%). Control del soleamiento en verano. Acumulación de calor en la masa de forjados y cerramientos

3. Estanqueidad al aire. Infiltraciones menores de 0,6 veces el volumen de aire por hora.

4. Sistemas de calefacción pasiva: paneles solares de agua, precalentamiento o enfriamiento del aire de renovación (conductos enterrados), recuperación de calor del aire extraído, bombas de calor geotérmicas, etc.

5. Agua sanitaria por colectores solares o bombas de calor. Electrodomésticos de bajo consumo.

6. Elección de materiales certificados, y frecuentemente cerramientos de fábrica y de madera.

También los edificios de otros usos son sensibles a estas políticas, y algunos de ellos –sobre todo terciarios– incorporan estrategias de control energético de diferente tipo. Se trata de edificios muy singulares, frecuentemente muy tecnificados, debido a tratarse, hoy por hoy, de tipologías mucho más dependientes de los sistemas de instalaciones, en contraste con la edificación residencial, más tradicional.

 

Sistemas constructivos

Evidentemente la propia construcción del edificio implica consumo energético, y la primera cuestión que nos planteamos es cómo construir nuestros edificios para reducir la energía consumida y la contaminación generada. El problema se refiere a la elección de los materiales, al diseño de los elementos constructivos y a su fabricación y puesta en obra.

El tema tiene un gran alcance, pues la elección de la forma de construir puede llegar a implicar a todo el proceso productivo.

Algunas estimaciones cifran en torno a los 1000 kWh/m² la energía requerida para la construcción de un edificio de viviendas convencional, mientras que los edificios de oficinas –más sofisticados– pueden requerir unos 5000 kWh/m² (cifras que podemos comparar con los aproximadamente 200 kWh/m² año que requieren para su uso).

En general, la arquitectura moderna ha optado por la elección de los materiales de mayores prestaciones con el objetivo general de aligerar la construcción. La construcción de esqueleto es más ligera que la mural, y la de acero más que la de hormigón armado; los cerramientos especializados pesan menos que los tradicionales de fábrica, los aislamientos plásticos aíslan más que los materiales naturales, etc.

En la misma línea se debe entender la opción por la industrialización frente a la construcción artesanal: los procesos industriales implican optimización de las soluciones, control de los procesos y de nuevo reducción en el peso.

 

Materiales y elementos constructivos

La producción de materiales y elementos constructivos implica extracción, producción, transporte, demolición y reutilización, y en todas las fases de estos procesos se altera el entorno, se consume energía y se produce contaminación. La elección del material de acuerdo al binomio prestaciones-peso resulta demasiado reductiva.

Un primer acercamiento al tema lo obtenemos de considerar el dato del  consumo energético por kg de material. Se están realizando diferentes tablas de este tipo, a pesar de lo relativo de los datos. En todo caso vemos que, como es de esperar, los materiales de mayores prestaciones –más transformados o artificiales– como metales y plásticos, tienen un alto consumo por unidad de peso, frente al inferior de cerámicas, hormigón y sobre todo madera. Lo mismo ocurre con las emisiones, y de nuevo aquellos materiales que requieren mínimos procesos de transformación y son renovables (el adobe o las maderas) son más “sostenibles” que aquellos que requieren complejos procesos térmicos o químicos.

En cuanto al transporte, el ciclo productivo de los elementos constructivos tiene hoy un ámbito prácticamente universal, y habrá que analizar todo el proceso de transformación para conocer realmente los consumos. Todo esto, junto al análisis del proceso de reciclado y reutilización configura el “ciclo de vida” de los materiales y elementos constructivos, análisis que va imponiéndose en las diferentes áreas de la producción industrial.

La estimación de los consumos energéticos de las diferentes soluciones constructivas, aunque muy estimativa, puede ayudarnos en todo esto, pues ahora consideramos el peso de los diferentes componentes. De las comparaciones realizadas por E. Azpilicueta resulta que una estructura de acero tendría un consumo de energía doble que la equivalente en hormigón armado (800 y 400 kWh/m²).

Compara también el coste energético de diferentes elementos de cerramiento, resultando que una chapa de acero de 1 mm requiere la misma energía que un panel de 8 cm de hormigón armado, la mitad que medio pie de ladrillo o un vidrio 12 mm sin carpintería. Comparando cerramientos completos, un panel de hormigón de dos hojas requiere 200 kWh/m², uno metálico 350, de dos hojas de fábrica de medio pie con cámara 470, una ventana de aluminio completa 700 y un muro cortina 1100.

Vemos que los nuevos materiales compensan su alto coste energético con soluciones muy aligeradas, mientras los materiales masivos de bajo coste energético requieren generalmente mayores volúmenes y pesos en los elementos, de modo que pierden sus ventajas.

Si además consideramos las posibilidades de reutilización o reciclaje de materiales y elementos, las cosas continúan aclarándose. Tenemos circulando cantidades suficientes de casi todos los materiales como para hacer innecesaria la extracción de materias primas, y estamos cerca del reciclaje casi total de muchos de ellos. La reutilización de piezas mediante pequeñas transformaciones es también perfectamente viable: en estas condiciones, los nuevos materiales parecen la elección adecuada, además de inevitable.

Aquellos materiales y elementos que logran optimizar su ciclo de vida se van etiquetando como “ecomateriales”, lo que parece ceñirse por el momento a algunos productos básicos, pero poco a poco aplicaremos la etiqueta (o quizás otra más afortunada) a los nuevos materiales y productos en la medida en que optimicen su ciclo de vida y su diseño.
El sobrecoste energético de algunos sofisticados sistemas, como el muro cortina, podría estar mostrando que el problema es que son malos diseños (y lo serán, como productos industriales, si no incorporan la recuperación de materiales y piezas en la cadena productiva), quizás por obedecer más a un planteamiento comercial que a la optimización de la solución.

En definitiva:

1. Aligerar interesa siempre, pues implica reducir el consumo de material y construir es mover pesos. Los límites al aligeramiento vendrán de otras consideraciones.

2. La durabilidad de lo construido sigue siendo vital, pues el tiempo es la variable que más afecta al ciclo de vida, y demoler nuestro patrimonio es tan irresponsable como cualquier otro tipo de consumo caprichoso. La ligereza va muchas veces en contra de la durabilidad, lo que nos lleva a buscar el “peso apropiado”. Ligero pero no tanto.

3. No hay materiales buenos y malos, sino de diferentes prestaciones. El presente y el futuro pertenecen a los materiales artificiales –de grandes prestaciones– y a las técnicas industriales, y la tarea es incorporar la optimización del ciclo de vida en todos los productos, incentivando el reciclaje y la reutilización.

 

Construcción “monomaterial”

La opción de explorar nuevas soluciones y sistemas constructivos basados en la elección de un solo material es un interesante terreno muy abierto a nuevas invenciones técnicas. Fue algo habitual en la época del desarrollo de nuevos materiales –la casa de plástico, la casa de aluminio, etc.– y hoy nos permite explorar las posibilidades últimas de cada material desde el punto de vista del consumo energético.

Como experimentos de este tipo pueden entenderse muchas construcciones murales con materiales cerámicos o pétreos de diferente tipo, generalmente aplicados a edificios de pequeñas dimensiones, especialmente a la vivienda de baja densidad. El muro de carga es adecuado siempre a pequeña escala y permite el empleo de recursos próximos al lugar. Son especialmente interesantes algunas experiencias en el Tercer Mundo.

Con muchos otros materiales se desarrollan experiencias a pequeña escala que tratan de encontrar formas de uso que reduzcan el consumo de energía, pero sin duda el protagonismo en este campo le corresponde a la madera.

La madera es el material de mayores prestaciones desde el punto de vista de la energía, pues su transformación no requiere apenas consumo en comparación con otros materiales, es renovable y sus prestaciones son muy elevadas: baste recordar que relacionando resistencia y peso, la madera permite estructuras más ligeras que el acero. Por último, en su reciclado y reutilización es imbatible, y hay piezas que llegan a nosotros tras haber adoptado múltiples destinos y formas.

Así que no es de extrañar la variedad de experiencias de construcción en madera que se están desarrollando.

 

Construcción y diseño

Pero poco importa reducir el consumo energético de los materiales y elementos constructivos si en el diseño no tenemos la misma actitud.

Lo primero es que el edificio podría no construirse si realmente no hace mucha falta (Oíza se atrevía a decir que el mejor edificio es el que no se construye), y si aplicamos este criterio nos libraríamos de muchas y fastidiosas edificaciones recientes. También podría hacerse más pequeño, que es una forma estupenda de reducir energía (pienso en lo necesario que es volver a plantear los programas funcionales en términos de óptimos). Y podría hacerse mejor, con menos gasto y más inteligencia.

Está claro que podemos optimizar nuestras estructuras. Consumimos mucha energía en lograr que las cosas se sostengan, por tanto deberemos plantear formas adecuadas desde el punto de vista mecánico. Evidentemente las formas absurdas y planteadas sin consideración a su comportamiento mecánico pagan un altísimo sobrecoste energético, tanto en cantidad de material como en su procesado.

La flexión es la forma de trabajo más ineficiente, al implicar una gran cantidad de material que no agota su resistencia, mientras otros mecanismos estructurales son más adecuados. Esto es siempre relevante, pero más aún al aumentar la escala. Con luces medias y altas, la triangulación, la rigidez por forma o el tensado son conceptos mucho más avanzados en el diseño de estructuras que debemos priorizar, y no sólo en estos casos.

Incluso dentro de las estructuras porticadas, características en los edificios de pisos, debiéramos buscar diseños eficaces que minimicen los esfuerzos, en la tradición de los diseños clásicos, que buscan siempre compensarlos mediante luces y voladizos equilibrados, etc. Las formas estructurales absurdas, la simple desatención a lo estructural es energéticamente irresponsable.

Lo mismo casi puede aplicarse a la consideración del edificio como envolvente, que vuelve a ser un problema de forma: la casa Dymaxion de Fuller se cierra con chapa de 1 mm, lo que es posible sólo por su forma esférica, forma que le permite además reducir significativamente la transmisión térmica. Basta pensar en las organizaciones multicapa en los cerramientos, que pueden logran decididamente rigidez y valores termoacústicos óptimos con mínimas cantidades de material.

La racionalización del propio proceso de ejecución será otro objetivo: minimizar los medios auxiliares, los tiempos, la contaminación del entorno. Atender a la reutilización o reciclado de la construcción, así como a la selección de materiales y elementos, requiere una visión general del artefacto como producto industrial. Nos importarán los elementos y su montaje.

Construir es ya casi montar productos industriales, lo que permite el proceso inverso además de aportar procesos de obra mucho más controlados. Esto nos permite emplear productos certificados, y lo que aún es una espesa burocracia puede ir tomando la forma de un sistema industrial coherente.

Un objetivo general será lograr una visión integral del edificio como construcción, de modo que sus elementos desempeñen diferentes misiones y evitemos elementos redundantes. La idea de sistemas o elementos “independientes”, superpuestos unos a otros, (esqueleto, cerramiento, divisiones), tan querida por la arquitectura moderna, parece una reducción, una forma de pensar y de acometer los problemas más que un criterio positivo de optimización. Una característica de la arquitectura que viene será probablemente la colaboración de “todo con todo”, un concepto que parece más próximo a los diseños biológicos.

 

Frío y calor

El principal consumo energético de los edificios es el destinado a su control térmico –calefacción y refrigeración– y el objetivo será reducir al mínimo este consumo mediante un diseño adecuado.

La arquitectura de la Antigüedad ha recurrido a diferentes estrategias para lograrlo, siendo la principal el recurso a la masa de la construcción.

 

Aislamiento

Una vez alcanzada la temperatura de confort en un interior, se producen pérdidas o ganancias de calor por conducción a través de la envolvente. Éstas son considerables, basta recordar que el cálculo de la potencia de una instalación de calefacción se estima básicamente sumando las pérdidas por conducción.

La primera estrategia para reducir este flujo de calor es aislarse del medio mediante la elección de una forma apropiada y una envolvente aislante. El recurso a diseños compactos
–de bajo factor de forma o cociente S/V– está presente en muchos diseños de todo tipo.

En cuanto a la constitución, como la transmisión por conducción a través de una superficie es proporcional a su conductividad, y  ésta a la densidad, la envolvente se puede realizar con poca cantidad de un material muy poco denso (aire) o mucha cantidad de un material denso.

En la construcción mural de la Antigüedad era difícil construir con materiales ligeros y cámaras de aire, por lo que se optaba por el aumento del espesor. Hoy se está reconsiderando el aislamiento por masa, sobre todo en construcciones murales, aprovechando además su capacidad acumuladora.

En nuestras construcciones de esqueleto empleamos cerramientos ligeros que logran aislamiento me­diante cámaras de aire y con materiales aislantes específicos, que normalmente empleamos en espeso­res del orden de pocos centímetros, para conseguir un coeficiente de transmisión térmica inferior a la uni­dad (W/m² °C).

También importa combatir las pérdidas por infiltración y renovación del aire. La infiltración se produce en primer lugar a través de las carpinterías y otras juntas, por lo que lograr una mayor estanqueidad en cerramientos –de nuevo una mejor construcción– es importante. En cuanto a la renovación (el aire interior, ya a la temperatura de confort, tiene que renovarse con cantidades del orden de 10 a 30 m³/h por persona), si está controlada la energía necesaria para calentar el aire es asumible, y son posibles además diferentes soluciones para preacondicionar el aire de admisión (intercambiadores de calor).

Hoy en Centroeuropa se está generalizando el “superaislamiento”, con espesores en torno a los 20 cm, para reducir la transmisión a 0,2-0,3 W/m²°C. A medida que mejoramos el aislamiento general de la envolvente, la transmisión de calor que se produce por otras causas va ganando en importancia. Por esto junto al superaislamiento se emplean necesariamente acristalamientos aislantes (dobles y triples, con capas bajoemisivas y gases nobles, con coeficientes de transmisión cercanos a la unidad), se evitan los puentes térmicos (cuya repercusión gana en importancia), se mejora la estanqueidad general al aire (control de juntas, mejora de carpinterías con rotura de puente térmico, etc.), se controla la renovación (carpinterías con control de la ventilación), se atiende a los elementos de protección de los huecos (persianas, cortinas), etc.

Todo esto es bastante contradictorio con nuestra tradición de una arquitectura entreabierta. Las dobles ventanas han sido siempre habituales en Centroeuropa, no en los países mediterráneos y el superaislamiento no parece una técnica adecuada a nuestro clima, y menos aún las costosas roturas de puente térmico en la estructura. La construcción en nuestro país requiere mejorar el aislamiento, pero primero frente al calor y especialmente en cubiertas.

Hay que recordar que la efectividad de un aislante disminuye a medida que aumenta su espesor, pues al duplicarlo reducimos las pérdidas térmicas a la mitad, de modo que con pequeños espesores se obtienen grandes mejoras, pero los sucesivos incrementos son mucho menos eficaces. Es curioso que ya Gropius desestimara el aislamiento excesivo por la complejidad constructiva que implicaba.

En cuanto a los puentes térmicos ocasionados por los voladizos, elementos que nos proporcionan tantas ventajas, deberemos valorar en cada caso su repercusión.

 

Acumulación térmica

La acumulación del calor en la masa de la propia construcción –inercia térmica– se ha empleado tradicionalmente, y de diferentes modos, como mecanismo de control térmico.

Los materiales tienen una capacidad de acumular calor que es básicamente proporcional a su masa (salvo el caso del agua). Los materiales habituales, con densidades en torno a los
2000 kg/m³, tienen una masa 2000 veces superior a la del aire, de modo que el aire acumula muy poco calor y hace falta mucha más energía para calentar un volumen equivalente de construcción que de aire.

Los sistemas con mucha inercia son difícilmente regulables. En una construcción masiva el calor que producimos se destina a calentar esta masa, además de a compensar las pérdidas por transmisión y renovación, calor que nos será devuelto siempre que no se disipe por ventilación o en otra dirección. La calefacción tendrá una respuesta muy lenta.

En verano, si partimos por la mañana de unas condiciones de confort, el aire se recalienta como consecuencia de las ganancias a través de los cerramientos, ventanas y uso del edificio. Ahora esa masa actúa como sumidero de calor, y permite reducir la temperatura del aire. Para que este mecanismo funcione es fundamental que la temperatura de la envolvente masiva descienda durante la noche.

En el edificio ligero y aislado, el calor generado se emplea en calentar el aire y compensar las pérdidas de los cerramientos y la ventilación, de modo que consumimos menos energía en calefacción y ésta es además controlada y de respuesta inmediata. No tenemos inercia térmica y el calor no se acumula, y no podemos acumular tampoco el calor generado por la radiación solar directa. En verano el aire se recalienta al no existir sumidero térmico.

La arquitectura moderna optó decididamente por los sistemas constructivos ligeros y el mecanismo del aislamiento. Un extremo sería la arquitectura de Prouvé, quizás el más radical de los modernos. Por el contrario, hoy se está divulgando una verdadera superstición a favor de la masa, incentivando el aislamiento por el exterior de un cerramiento masivo, o incluso los muros de gran masa sin aislamiento.

Desde luego las construcciones de muros de carga deben rentabilizar su inercia. Además lo mural se lleva bien con la pequeña escala, y ésta con el campo, y en el campo las temperaturas bajan por la noche, de modo que efectivamente se producirá el deseado efecto de refrigeración en verano, al acumular  calor los muros durante el día y disiparlo por la noche por ventilación. Una casa en el campo podrá también orientarse fácilmente de modo que haga significativas las ganancias por acumulación de la radiación solar. Todo esto implica una particular forma de vida bastante atenta al comportamiento de la casa.

Pero no imagino una construcción contemporánea de cierta envergadura y emplazada en la ciudad, empeñada en llenar el espacio con pesados muros con la esperanza de que refrigeren en verano y acumulen calor derivado de la radiación solar invernal, en la ciudad, donde las temperaturas descienden poco por la noche y el ritmo de vida es bastante intermitente. Además el efecto “sumidero” de los muros es discutible, y nos devolverán por la noche el calor acumulado durante el día si las temperaturas no han bajado.

El problema es en todo caso cuantificar la inercia apropiada. N. Lechner ofrece la receta de una superficie que duplique la superficie útil, y de un espesor no mayor a 10 cm, lo que coincide con la superficie de forjados, que hoy por hoy van a seguir pesando bastante, tanto por necesidades estructurales como acústicas. Además la radiación solar incide principalmente en los forjados. Dada la generalización de los acristalamientos y las divisiones ligeras, empeñarse en aumentar el peso de éstas es ineficiente y poco apropiado.

 

Radiación solar térmica

La intensidad de la radiación solar directa sobre un plano varía con la altura solar y el ángulo de incidencia, con máximos en torno a los 500 W/m². Las ganancias térmicas por insolación son por tanto muy considerables, y del orden de diez veces mayores las directas que las difusas (superficie en sombra).

También los materiales emiten calor por radiación (infrarroja de onda corta, inferior a la emitida por el sol) proporcionalmente a su temperatura y a su “poder emisivo”. Son buenos emisores la madera, el cartón, el hormigón y los colores oscuros.

Cuando un material recibe esta radiación, puede absorberla o reflejarla. Si la absorbe aumenta su temperatura, y son buenos absorbedores los buenos emisores. Los materiales reflectantes reflejan el calor, como las chapas pulidas. Los colores claros reflejan la radiación solar, pero absorben la radiada por otros materiales.

Los seres vivos recurren a la acumulación de radiación solar mediante el aumento de su desarrollo superficial, lo que lleva a formas extensivas, plegadas, etc. (la extensión de las hojas, los pliegues de la piel, las escamas de los reptiles). Incluso las alas parece que surgieron como captadores térmicos, convirtiéndose después en instrumentos de vuelo. La construcción tradicional selecciona materiales y colores en sus cerramientos como respuesta a este problema (los encalados blancos en climas calurosos reflejan la radiación solar, mientras las piedras de color oscuro la absorben para calentar la envolvente) que nosotros podemos enfrentar del mismo modo.

El aumento de temperatura de la envolvente por insolación es favorable en algunos climas, y  puede plantearse ganar calor a través de los elementos opacos (invierno) calentando el cerramiento o el aire de la cámara. También mediante la radiación enfriamos las edificaciones: por la noche, el entorno, y principalmente el cielo, actúan como sumideros de calor, y la edificación emite calor por radiación, refrigerándose.

Pero la radiación solar es sobre todo causante de muchos problemas de recalentamiento, especialmente en la cubierta. El sol aumenta significativamente la temperatura del cerramiento, y el salto térmico entre éste y el interior será muy superior al que se establece entre las temperaturas del aire, aumentando drásticamente las ganancias de calor por conducción. Podemos combatirlo con masa, pero el objetivo debe ser mejorar el aislamiento.

El efecto más importante de la radiación solar tiene lugar al actuar sobre las superficies de vidrio. El vidrio sencillo es transparente a las radiaciones solares, tanto visibles como térmicas, pero opaco a las radiaciones térmicas que provienen del interior (efecto invernadero). Controlar este proceso es quizás el aspecto más importante del control energético.

Diferentes tipos de vidrio pueden reducir la transmisión por radiación, pero a costa de reducir también la radiación visible. La reducción del recalentamiento producido por la radiación solar sólo se logra manteniendo éste en sombra, de modo que sólo se transmita la radiación difusa: es la solución histórica de galerías, terrazas, molduras, huecos retrasados, toldos, persianas...

Pero muchas veces (invierno) el objetivo es aprovechar el calor radiado, dado que su potencia es importante. La radiación solar que atraviesa el vidrio incide sobre los elementos constructivos (suelo y paredes) elevando su temperatura, de modo que la construcción acumula calor que será radiado hacia el interior del espacio. Para esto los elementos constructivos requieren cierta masa, y su efecto acumulador puede mejorarse también con el tratamiento superficial para aumentar su absorción.

Podemos generar calor en un sistema tipo muro Trombe, o un mirador de vidrio, en el que la radiación solar calienta sus cerramientos, y recuperamos ese calor mediante practicables en la hoja interna. Cuando este calor es indeseado cubrimos el sistema, o lo abrimos al exterior para disipar el calor acumulado.

La orientación de las fachadas es un aspecto fundamental, pues las diferencias energéticas entre las orientaciones son muy grandes. La orientación sur presenta ventajas evidentes  con sencillos diseños, debido a que las ganancias térmicas por las fachadas son máximas en invierno y mínimas en verano por el ángulo de incidencia, y bastan sencillos sistemas de protección solar para eludir la radiación veraniega. Este, y sobre todo Oeste, son más difíciles de tratar, pues las ganancias son mayores en verano que en invierno (el arco solar es más amplio) y es difícil evitar la insolación cuando el sol está bajo. En el Oeste además hay que sumar el inconveniente de que recibimos la radiación solar cuando también el entorno está a la mayor temperatura del día.

El factor de forma (S/V) es fundamental en todo esto, pues las ganancias por radiación pueden ser poco significativas en un edificio con poco desarrollo en su envolvente, mientras que convierten un espacio de poco volumen y muy acristalado en un horno solar.

 

Ventilación y calor

Estamos muy familiarizados con los fenómenos convectivos naturales, desde la capacidad del viento para refrigerar nuestro cuerpo a los movimientos del aire en las proximidades de las montañas o el mar, donde las diferencias de temperatura y humedad provocan grandes corrientes de convección; y con su aprovechamiento en la arquitectura tradicional mediante patios, chimeneas, cubiertas ventiladas, huecos enfrentados, etc.

El aire puede desplazarse por diferencia de presión (acción del viento) o por diferencia de temperatura o humedad (el aire caliente es menos denso que el aire frío, y el húmedo que el seco, de modo que tienden a ascender).

Recurrimos a la ventilación en el acondicionamiento sobre todo para refrigerar, provocando corrientes de aire para reducir la temperatura de una superficie. Este efecto es especialmente interesante por  la noche, cuando las temperaturas descienden y podemos disipar por ventilación el calor acumulado en el interior de la envolvente, de modo que al día siguiente tanto el aire interior como el propio edificio están a una temperatura adecuada. Durante el día se produce su calentamiento y se repite el ciclo.

El movimiento de convección para refrigerar puede generarse simplemente mediante aberturas en la envolvente, de modo que la presión del viento produzca el movimiento del aire. Con aberturas opuestas o incluso a alturas diferentes, la circulación de aire será mayor debido a que la presión de aire y la temperatura serán diferentes entre ambas fachadas. Con un diseño adecuado de los huecos y la elección de una forma apropiada pueden favorecerse las corrientes, ya que el viento al actuar sobre la forma crea a su alrededor zonas con presiones y succiones de diferente intensidad que originan el movimiento del aire. Pero si el aire de admisión está a una temperatura similar o superior a la interior, como es frecuente en verano, el efecto de refrigeración no será significativo.

La chimenea es otro recurso formal para generar el movimiento del aire, pero si en invierno ésta se activa al penetrar en el espacio el aire exterior frio y ascender al calentarse, en verano hay que activarla. Puede provocarse el ascenso del aire –si hay viento– mediante un ventilador accionado por éste. O calentándolo, como en una chimenea solar, dejando que la radiación solar caliente su parte superior para provocar el ascenso del aire. Otra opción es aumentar el contenido de humedad del aire de admisión, por ejemplo pulverizando agua, de modo que el aire se enfríe, y ascienda al calentarse, como en las conocidas chimeneas iraníes (además al aumentar el contenido de humedad del aire, su temperatura desciende). O una chimenea subterránea, por la que recibimos el aire de admisión tras hacerlo circular bajo la tierra, a una temperatura inferior a la del ambiente en verano y superior en invierno.

Por último podemos recurrir a los patios interiores. En verano, el aire del patio, en sombra, desciende de temperatura, lo que podemos favorecer con humectación. El aire exterior se calienta, actuando como “tapón” del patio, que conserva una temperatura inferior al resto de la edificación. El patio será un espacio fresco, y también sus cerramientos se mantendrán a baja temperatura, pero no es un “suministrador” de aire frío, dada la baja capacidad térmica del aire. También podrá actuar como una chimenea, principalmente por la noche, permitiéndonos accionar la ventilación cruzada entre fachada y patio.

También recurrimos a la convección creando corrientes en el propio cerramiento mediante cámaras de aire. La cámara, que actúa como interrupción en el flujo por conducción, puede establecer una corriente de aire que empleamos para bajar la temperatura de la cara interna del cerramiento, y por tanto el salto térmico. Si las aperturas de la cámara están a diferente altura la ventilación será más eficiente, al producirse convección por la tendencia ascendente del aire al calentarse. En invierno la ventilación de la cámara puede aumentar las pérdida de calor y debe cerrarse.

Un tema aparte son las cámaras de aire en los acristalamientos. En los vidrios dobles convencionales la cámara de aire es una técnica de aislamiento por conducción, pero hoy se están empleando superficies acristaladas de dos hojas que cambian las cosas. Normalmente son de mayor espesor, practicables o fijas e incorporando elementos de control solar. En invierno una cámara de este tipo actúa como aislante, sobre todo si está cerrada, con el efecto beneficioso de aumentar la temperatura del aire de la cámara como resultado del calentamiento de las protecciones solares que aloja. En verano su eficacia es más discutible, porque el aire de la cámara se ha recalentado (por radiación y por el calor cedido por las celosías), y la convección difícilmente se producirá, de modo que el calor no se disipa. Las verdaderas ventajas de la solución son permitir la ventilación natural del espacio interior cuando abrimos la hoja interna a la cámara, y proteger los elementos de control solar del ambiente exterior.

El  patio acristalado o atrio es otra versión del patio y de la doble pared de vidrio. En general se tratará de un espacio sin acondicionar, cuya temperatura se mantiene próxima a las condiciones de confort controlando el acristalamiento superior y posibilitando según qué usos. Los cerramientos que abren a él podrán ser más sencillos que a un espacio exterior, al tiempo que suministra un cierto efecto chimenea y aporta ventilación natural a los espacios que vierten a él.

Todos estos mecanismos tienen una limitada eficacia, y mientras el aislamiento es una efectiva defensa contra las bajas temperaturas, ni éste ni la ventilación en sus diferentes formas logran eficaces soluciones contra el recalentamiento: la defensa contra las altas temperaturas de la arquitectura tradicional se basa mucho más en su masa y hermetismo
–las estancias vuelcan exclusivamente a angostos patios– que en los sistemas de ventilación, que deben entenderse como un apoyo.

 

Luz, aire, agua, vegetación

Además de para controlar la temperatura, consumimos energía en otras formas de modificar nuestro ambiente para vivir en un entorno adecuado: la iluminación, la calidad del aire, el abastecimiento de agua o el control acústico son algunos de estos temas. Aunque no tenemos aquí espacio para tratarlos a fondo, es importante recordar al menos cómo un diseño adecuado es la base del control del consumo en todos los casos.

 

Iluminación

El caso de la iluminación natural es llamativo por su abundancia: un día nublado promedio tiene una iluminancia de 5000 lux y a nosotros nos basta con 500 para la mayoría de las actividades que realizamos. Sin embargo, el consumo de energía en iluminación eléctrica es muy significativo, y es frecuente que origine el 20% del consumo total en edificios de oficinas.

El principal problema para lograr una buena iluminación natural en los edificios de pisos es la procedencia de ésta, normalmente a través de una pared, de modo que la intensidad luminosa es muy alta (excesiva con radiación directa) junto a ella y decrece hasta ser insuficiente a una distancia del orden de dos veces la altura de la ventana.

Además recordamos que la radiación solar transmite tanta radiación visible como térmica, de modo que mucha luz es mucho calor, de nuevo sobre todo si la radiación es directa.

Podemos mejorar la iluminación para hacerla más uniforme y reducir su aportación térmica con unas pocas estrategias básicas: de nuevo la elección del tipo de vidrio, el diseño de protecciones solares y el diseño del hueco: cuanto más alto, más profundidad alcanza la luz, cuanto más largo, más homogénea. También unos reflectores horizontales ayudan a difundir la luz, ahora reflejada. En combinación con la elección de materiales y colores en el interior podemos lograr una distribución más regular.

De nuevo las orientaciones ideales serán la sur y la norte, la segunda con una iluminación menos intensa pero uniforme, y la primera por la facilidad para controlarla con reflectores horizontales.

Pero evidentemente el tema determinante es la profundidad de crujía, que ha aumentado progresivamente durante años. Son las tipologías basadas en atrios y disposiciones similares las que realmente logran reducir significativamente el consumo eléctrico.

 

Renovación de aire

Algo similar ocurre con la renovación de aire. Podemos renovar naturalmente, ventilando el espacio a través de diferentes tipos de practicables, incluso diseñar huecos específicos que controlen el aire de admisión, normalmente de pequeño tamaño o incluso en forma de rejillas, que pueden atenuar el ruido exterior al incorporar resonadores acústicos. Hemos visto también que una mejor construcción, que reduzca las infiltraciones, permite reducir el consumo requerido para acondicionar el aire de renovación.

Pero el problema principal se plantea en los edificios de uso colectivo, donde la ventilación natural está más discutida por las molestias que ocasiona, interfiriendo con las instalaciones de climatización. Esto se agrava si tenemos problemas de ruido o contaminación. Todo esto ha justificado los edificios “herméticos” con ventilación mecánica y climatización integral.

Una solución que se está generalizando es la doble pared de vidrio con elementos practicables en la hoja interna, que permite cierto control del aire de admisión y atenuación acústica. Pero más interesante será de nuevo plantear una nueva organización tipológica, como las soluciones en torno a atrios o el recurso a formas planeadas como “extractores”, esquemas que posibilitan una ventilación natural más controlada. Una solución interesante es concebir el edificio como una chimenea, con ventiladores accionados mecánicamente en cubierta. Con soluciones de este tipo se prescinde del acondicionamiento de aire, produciendo calor y frío por sistemas de agua (con superficies radiantes o fan-coils) de modo que se evita el problema de las interferencias con la climatización: en realidad la ventilación natural conduce aquí a suprimir los sistemas de aire acondicionado.

Más difícil será actuar sin medios mecánicos sobre el contenido de humedad del aire. En climas secos, podemos evaporar agua en el aire, lo que hará que descienda su temperatura. Reducir la humedad requerirá sistemas mecánicos.

 

Agua, vegetación, contaminación

Desde la aparición del agua corriente en los edificios no nos hemos preocupado mucho de controlar su consumo y contaminación, hasta que ha llegado a ser un problema de primer orden.

Limitar el consumo tiene mucho que ver con nuestros hábitos, pero el diseño tiene sus repercusiones sobre el ciclo del agua. Quizás sea la recogida y control del agua de lluvia el tema que más nos compete, primero plan­teando su reutilización en cuartos húmedos, riego, etc., y en segundo lugar controlando la escorrentía. Las construcciones son cada vez más impermeables, con materiales muy poco absorbentes, y el drenaje es súbito. Soluciones como las cubiertas ajardinadas son interesantes, y es un motivo más para replantearse las envolventes continuas tan frecuentes.

La incorporación de la vegetación en el espacio construido se ha producido siempre en la construcción tradicional, principalmente a través de los espacios exteriores tales como patios y terrazas, y en la arquitectura moderna el tema cobra una gran importancia, ligado a la búsqueda de la ciudad verde. El ajardinamiento tiene grandes posibilidades en el control del clima y el consumo, y es claro el interés de fomentar los espacios ajardinados en torno a las edificaciones, que son la mejor respuesta para el acondicionamiento térmico en climas como el nuestro.

La terraza aporta un espacio ajardinado difícilmente superable, pero vemos cómo a diario se construyen “trampas de calor” donde se habían proyectado magníficas terrazas. La incorporación de elementos vegetales en tales espacios tiene repercusiones positivas obvias para el acondicionamiento: control solar, limpieza del aire, aumento de la humedad del aire, etc. En cubiertas el efecto es aún más favorable, además de aportar un incremento determinante del aislamiento térmico, especialmente en verano.

Son muchos los temas que pueden ser recordados a este respecto: por ejemplo, algunas  soluciones de arquitectura doméstica pueden influir significativamente en los consumos, como la tradición de tender la ropa, y el tendedero que los arquitectos hemos aborrecido habría que reconsiderarlo ahora que los sellos europeos priman su incorporación. También podríamos preguntarnos si está tan claro suprimir la iluminación natural de los cuartos húmedos y cocinas. O el control de los desperdicios mediante los espacios adecuados, que de nuevo vemos se van generalizando en Centroeuropa.

 

Tipología

Algunas experiencias actuales muestran que todas estas consideraciones que hemos tratado de resumir pueden tener alcance suficiente como para constituir uno de los principales objetivos del proyecto.

 

Viviendas

Se han realizado muchas agrupaciones de viviendas en torno al problema del control energético, generalmente agrupaciones en hilera o bloques linea­les de pequeña altura orientados a sur, constituyendo a veces barrios completos. Su filosofía corresponde con bastante literalidad a la considerada por los “sellos”, concentrándose sus innovaciones en la reducción del consumo de calefacción (mediante ganancias pasivas de calor solar, aislamiento, masividad, etc.), empleo de materiales tradicionales (fábricas cerámicas, madera), incorporación de sistemas energéticos renovables (placas solares como apoyo a la calefacción, placas fotovoltaicas, centrales de metano o cogeneración, energía geotérmica, etc.) y avanzados sistemas de instalaciones (recuperación de calor en la ventilación, recuperación y depuración de agua, aparatos de bajo consumo).

En Alemania se están realizando muchas viviendas de este tipo, que no dejan de recordarnos a los primeros barrios residenciales del Movimiento Moderno en Centroeuropa. Algunos edificios característicos pueden ser las viviendas de Common & Gies en Vauban o los edificios de Rolf Disch en la Solarsiedlung de Schlierberg, todas ellas en Friburgo. Otro proyecto significativo es la Ciudad Solar de Linz, en la que un barrio de baja densidad se divide en intervenciones de muchos arquitectos.

En Inglaterra son interesantes las viviendas BedZed de Dunster.

En realidad, este ya amplio grupo de realizaciones deriva de la experimentación con la casa solar aislada de los años 70 y 80, de la que hay múltiples ejemplos interesantes. Recuerdo esto porque es importante no perder de vista que las soluciones consideradas son eficientes a esta escala.En viviendas colectivas, donde la agrupación lineal a una sola orientación es mas discutible, no abundan las realizaciones significativas.

 

Oficinas

Mientras esta arquitectura mantiene la escala doméstica propia de la periferia centroeuropea, otras realizaciones de mayor envergadura y uso terciario ponen en acción otras tecnologías. Hay que pensar que la construcción terciaria tiene características bien diferenciadas de la residencial. En particular las ganancias térmicas solares tendrán una importancia secundaria (personas y equipos pueden generar calor hasta el límite de requerir refrigeración invernal) y será la refrigeración el problema principal; la repercusión del cerramiento es normalmente muy inferior (por la mayor profundidad de crujía); la ventilación natural no es tan sencilla, y en general se trata de intervenciones de mayor escala y mayores necesidades tecnológicas.

Pero también nos vamos a encontrar con criterios de diseño bastante difundidos. Quizás el más destacado sea el protagonismo de los sistemas de cerramiento, desde sencillos sistemas de protección solar a la nueva generación de sofisticadas paredes acristaladas con sistemas de protección solar móviles y retorno de aire de ventilación incorporado.

También los grandes atrios se generalizan, un poco planteados como dobles paredes de gran espesor. Tienen la misión de aportar luz natural con mayor fondo edificado, actuar como chimenea de ventilación, pudiendo acondicionarse con mínimas aportaciones de energía, al tratarse de espacios de transición.

El progresivo abandono de los sistemas clásicos de aire acondicionado será otro rasgo común. Como fuente de calor se emplearán calderas mejoradas de gas, se generalizan los techos fríos de agua, se emplean sistemas de recuperación de calor y la renovación de aire se controla a través de dobles paredes.

En cuanto a los materiales y técnicas nos encontramos con las habituales patentes y sistemas de estructura, divisiones y cerramiento.

El edificio de oficinas trata de renovarse como consecuencia de todo esto. Volvemos a preocuparnos por la orientación –de donde resultan plantas diferentes a la rectangular y se abandona muchas veces el núcleo central–, se incorporan atrios de gran altura a los que abren las fachadas, etc.

Por cuidadosas y sofisticadas que sean las soluciones, nos encontraremos aquí con reducciones de energía en el mantenimiento mucho menos significativas, aunque evidentemente se mejora y mucho el ineficaz comportamiento del clásico edificio de oficinas hermético, sin orientar y envuelto en vidrio sin otra protección que su tratamiento. A cambio, los sofisticados sistemas constructivos y el recurso a altas tecnologías implican en general incrementos en la energía consumida en la construcción.

Son incontables las realizaciones en torno a estas ideas en arquitectura terciaria. Un edificio muy significativo son las oficinas realizadas por Webler + Geissler en Würzburg (Alemania). Pero entre los edificios terciarios destacan incuestionablemente las realizaciones de Foster + Partners, que están además aportando su aplicación a los edificios de gran altura. El Commerzbank y el Swiss Re son desde luego dos proyectos fascinantes, que han sido capaces de incorporar la espacialidad vertical en el edificio en altura, algo que era un viejo sueño; y sorprende que ésto se haya logrado justificar desde consideraciones medioambientales. Encontramos en el primero una solución pionera a la doble pared, pero lo más novedoso es la apertura de la planta a la luz, con reducidas profundidades de crujía gracias al patio central y a los jardines suspendidos. La calefacción será en ambos casos convencional por radiadores de agua, la refrigeración por techo frío, y la ventilación en lo posible natural, a través de la doble pared, reforzada durante la mitad del año con un sistema de renovación mecánico.

Otra oficina inglesa cuyas soluciones merece la pena recordar es la de Michael Hopkins, caracterizada por la elección de cerramientos masivos, que en muchos casos son muros portantes. El sorprendente sistema estructural de la Portcullis House cuenta con la masividad de sus losas de hormigón visto para lograr una adecuada refrigeración mediante acumulación de calor. Pero la principal aportación son los sistemas de ventilación forzada que, movidos por placas fotovoltaicas, conciben la sección del edificio como una chimenea.

 

Conclusión

Creo que uno de los temas más apasionantes que se nos plantean hoy a los arquitectos es la puesta a punto de nuevos prototipos planeados como formas energéticamente eficientes, y algunos de los ejemplos citados muestran caminos interesantes para lograrlo.

La edificación de escala reducida y en medios de baja densidad podrá seguir inspirándose en las soluciones tradicionales y sus mecanismos de control medioambiental, pero las edificaciones de gran escala y en la metrópoli requieren nuevos planteamientos. Serán edificios ligeros e industrializados, concebidos para optimizar su planteamiento constructivo y estructural, minimizando el consumo de material. Su planteamiento tipológico obedecerá a esta optimización de los medios materiales tanto como al aprovechamiento de los sistemas naturales de acondicionamiento, de modo que las soluciones tradicionales de control ambiental serán determinantes.

Pero consumirán energía necesariamente, y el desarrollo de sistemas de instalaciones más eficientes y compatibles con los sistemas pasivos, así como su integración en el diseño será fundamental.

Esto es en realidad recuperar la razón perdida.

No hemos hablado aquí de sistemas de instalaciones, campo en el que se están produciendo grandes cambios, pero el tema requiere un tratamiento específico. Si esta separación nos ha permitido un mayor hincapié en la importancia del diseño, no debemos olvidar que las soluciones sólo vendrán de considerar el problema en su integridad. Además de la integración de las instalaciones en el diseño, el propio planteamiento de la forma desde su consideración energética es hoy determinante.

 

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