Tecnología en la arquitectura Bioclimática

 

 

El término tecnología ha causado revuelo en todos los sectores de la sociedad desde hace más de una década. Los avances globales ya no son cuantificables. Todo está basado en procedimientos y aplicaciones prácticas de la ciencia, elementos esenciales de la tecnología.

Vanguardia es parte de la definición de este concepto, pero cuando nos referimos a las tecnologías arquitectónicas debemos considerar además, las implicaciones y consecuencias que tiene la aplicación de dichas técnicas en los ámbitos humano y ambiental.

En este rubro, una aplicación tecnológica puede ser exitosa en un lugar, bajo condiciones ambientales y sociales particulares, y ser un fracaso en otro lugar con características diferentes. De ahí que la tecnología deba ser específica en cada caso.

La arquitectura bioclimática crea espacios “habitables” que cumplan con una finalidad funcional y expresiva y que sean física y psicológicamente adecuados, además de que propicien el desarrollo integral del hombre y de sus actividades.

Arquitectura Bioclimática
A mediados de los años sesentas los hermanos Olgyay proponen el término “Diseño Bioclimático” tratando de enfatizar los vínculos y múltiples interrelaciones entre la vida y el clima en relación con el diseño, también exponen un método a través del cual el diseño arquitectónico se desarrolla respondiendo a requerimientos climáticos específicos.

Más adelante surgieron otras definiciones como diseño ambiental, ecodiseño, diseño natural, biodiseño, entre otros que tratan de establecer la importancia del diseño basado en la relación Hombre-Naturaleza-Arquitectura.
Es así como el concepto “bioclimático” da soporte al bienestar y confort de los usuarios y al uso energético eficiente de la edificación.

Es en este contexto la arquitectura bioclimática crea espacios “habitables” que cumplan con una finalidad funcional y expresiva y que sean física y psicológicamente adecuados; que propicien el desarrollo integral del hombre y de sus actividades. Esto puede lograrse a través de un diseño lógico, de sentido común, a través de conceptos arquitectónicos claros que consideren las variables climáticas y ambientales en relación al hombre.

Pero la arquitectura bioclimática también atiende los problemas energéticos de la vivienda. Hace un uso eficiente de la energía y de los recursos, tendiendo hacia la autosuficiencia de las edificaciones.

Aplicando el diseño bioclimático, se ayuda también a preservar el medio ambiente, integrando al hombre a un ecosistema más equilibrado. En las construcciones es necesario hacer un uso adecuado del agua, una adecuada disposición de desechos sólidos y tratamiento adecuado de aguas grises y negras. Se puede tener sistemas de captación de agua pluvial utilizando las azoteas de los edificios.

La arquitectura también debe considerar los problemas de contaminación exterior e intramuros. Existen materiales y substancias contaminantes que se utilizan dentro de las habitaciones que deben ser evitados o tratados de manera especial. En otras palabras, la arquitectura debe diseñar espacios ecológicamente concebidos que respondan integral y armónicamente a la acción de los factores ambientales del lugar.

La envolvente de los edificios debe ser diseñada como un agente dinámico que interactúe favorablemente entre el exterior e interior y viceversa, es decir, debe actuar como un filtro selectivo biotérmico, acústico, lumínico, etcétera, capaz de modificar favorablemente la acción de los elementos naturales, admitiéndolos, rechazándolos y/o transformándolos cuando así se requiera.

El hombre es y debe ser el foco central de la arquitectura, los arquitectos deben diseñar para que los usuarios puedan desarrollar no sólo sus actividades de manera adecuada sino también para que ellos mismos se puedan desarrollar integralmente.

La arquitectura es el espacio que permite al hombre encontrarse a sí mismo y a su realidad, la arquitectura es el reflejo del ser, manifestado en un espacio.

Casa solar ecológica, situada en la isla Santa Helena (Montreal, Canadá). Fue diseñada por estudiantes de la Universidad de Montreal y la Escuela de Tecnología Superior en el marco de la competición internacional Solar Decathlon.

Arquitectura Bioclimática Contemporánea
En la actualidad la arquitectura bioclimática en el mundo se está dando de manera amplia tanto en edificios habitacionales y viviendas, como en edificios públicos. Dos aspectos son abordados de manera importante: la climatización natural y la iluminación.

En los proyectos de vivienda son más marcados los aspectos de climatización, incluyendo el control solar, ventilación natural y uso de materiales. Mientras que en los edificios públicos, adicionalmente, se hace mucho énfasis en la ventilación e iluminación naturales.

Desde luego, la arquitectura bioclimática considera el confort de manera global, y no únicamente el aspecto de control térmico o de control del asoleamiento; que es lo más notorio, o lo que la gente identifica más claramente del bioclimatismo. Los ejemplos que se citan a continuación están clasificados por el elemento de énfasis al que se abocan, pero evidentemente este elemento no es aislado del concepto integral.

El viento como concepto de diseño
Richard Rogers es uno de los arquitectos que ha tratado de utilizar la ventilación natural y ventilación forzada de manera importante en sus proyectos. Un ejemplo de ello es su edificio en Tokio, Torre Turbina. Su diseño es capaz de generar suficiente energía por sí mismo.

El concepto del edificio es muy similar a los malgafs o torres eólicas del Medio Oriente. El edificio cuenta con captadores de viento, los cuales canalizan al aire a través de ductos subterráneos a un intercambiador de calor por medio de agua fría. Este aire acondicionado de manera natural, es inyectado a los distintos espacios y niveles del edificio.

Posteriormente, el aire caliente, generado en los espacios, es succionado por una gran torre que aprovecha las diferencias térmicas por efecto Stack, las cuales son incrementadas por captadores solares en la parte superior.

Además de su diseño aerodinámico, el edificio cuenta con una doble fachada ventilada que controla las posibles ganancias solares directas.

Una tendencia para tratar de minimizar el impacto del medio ambiente sobre las edificaciones es la utilización de una doble envolvente del edificio que funciona como un elemento amortiguador o exclusa térmica.

Cavidades ventiladas
Una tendencia para tratar de minimizar el impacto del medio ambiente sobre las edificaciones es la utilización de una doble envolvente del edificio que funciona como un elemento amortiguador o exclusa térmica. La cavidad ventilada es un recurso que está usándose en muchos proyectos.

El Centro de Promoción de Negocios en Disburgo, de Sir Norman Foster es un edificio con sistemas sofisticados que utiliza el concepto de doble piel y cavidad ventilada. La fachada plana exterior contiene finos sensores conectados a una computadora que controla una persianas de aluminio perforado que aún cerrados totalmente permiten la visibilidad hacia el exterior. Detrás de éstos hay un doble vidrio altamente aislado con relleno de argón.

El edificio fue diseñado para conseguir las mejores condiciones de confort utilizando sistemas artificiales. Cada habitación tiene controles individuales computarizados que controlan la luz y la temperatura, a pesar de que el edificio funciona con sistemas de acondicionamiento artificial del aire. Los dispositivos de la doble fachada hacen que la utilización de la energía sea altamente eficiente.

Uno de los problemas que presentaban los edificios altos era el de no poder ventilarse naturalmente. Sin embargo, en la actualidad se han desarrollado dispositivos que permiten la ventilación natural en grandes alturas. Esto ha sido un desarrollo muy importante ya que estos edificios ya no dependen de la climatización artificial para su buen funcionamiento.

La tecnología aplicada a la arquitectura proporciona espacios de mayor confort para el ser humano y a su vez ofrece la oportunidad de aprovechar los recursos del medio ambiente.

Es ahí donde la arquitectura bioclimática interviene para crear espacios física, visual y armónicamente adecuados a fin de conseguir y proveer el desarrollo integral del hombre y sus actividades.

Esto responde a los conceptos modernos de servicio donde el hombre fácilmente adapta las condiciones ambientales a su vida y sin temor aprovecha los factores climatológicos para asegurarse una vida más cómoda.

Para cumplir estos fines no sólo se han construido viviendas sino también se han acondicionado y construido grandes edificios que emplean importantes conceptos en la arquitectura bioclimática y que constituyen grandes avances de la tecnología.

Viviendas sustentables alimentadas mediante energía solar en el barrio ecológico Solarsiedlung, en Vauban (Friburgo, Alemania).

Arnold Plesse - Fotografía propia

 

Conceptos de climatización natural
Un buen ejemplo de conceptos de climatización natural en regiones con inviernos fríos donde es necesario promover el calentamiento solar directo; y con veranos en donde es necesario promover el adecuado control solar y la ventilación es el parque de Ciencia y Tecnología de Gelsenkirchen en Alemania.

Esta construcción de 300 metros de longitud se encuentra orientada sobre el eje norte sur y cuenta con nueve pabellones en forma de peine. Su fachada poniente es totalmente vidriada e inclinada, formando un espacio corrido de triple altura. Todos estos elementos favorecen la ganancia solar directa, principalmente durante las tardes.

El edificio funciona dependiendo las condiciones ambientales prevalecientes. De esta manera, en invierno tanto la fachada este y oeste permiten la ganancia solar directa. Y con el cristal cerrado de la fachada poniente la ganancia directa es conservada en el interior del edificio. En la azotea del edificio cuentan con colectores solares que proveen calentamiento adicional por medio de radiadores.

Durante el verano, el acristalamiento de la fachada oeste se abre en la parte superior e inferior permitiendo una circulación constante de aire. El aire que se introduce es fresco y húmedo debido al lago que se encuentra colindante al conjunto. Y el cristal del edificio es cubierto con una superficie opaca que impide las ganancias solares directas.

Apartamentos construidos en un suburbio de Melburne (Victoria, Australia) aplicando las ideas de la arquitectura sustentable

Conceptos de iluminación natural
El Museo de Arte Kimbell en Texas, construido en 1966 por Louis Kahn, es una obra maestra en el uso de la luz natural.

En esta construcción la luz entra a través de una ranura en el ápice de una bóveda falsa, ésta es recibida por una malla de aluminio que la refleja a la superficie pulida de concreto de la bóveda, lo cual crea un excelente control lumínico, necesario para las obras de arte y el confort de los visitantes.

La idea de optimizar la relación entre la sombra y la luz conduce a nuevas formas. Los grandes reflectores de concreto prefabricados de Renzo Piano desarrollados para la Colección de Menil en Houston, Texas, muestra la belleza de las formas que pueden conseguirse.

Se trata de un edificio con cubierta transparente y sistema de dispositivos de control lumínico tipo persiana que introducen la luz de manera uniforme dentro de los espacios.

Otro ejemplo es el Centro de Congresos de Linz, un edificio con cubierta curva totalmente acristalada, que mediante el uso de placas microprismáticas cuenta con una total iluminación natural y un completo control solar al mismo tiempo.
Los microprismas se pueden usar para reflejar o redireccionar la luz solar directa y sólo permitir el paso de la luz difusa.

Conducción de la luz natural
El proyecto para la reestructuración del Reichstag, en Berlín, trajo un innovador concepto de utilización de la energía que culminó en un gran captador de luz natural en la parte más alta del edificio.

Se trata de un enorme domo que conduce la luz natural al interior de la cámara del parlamento por medio de cientos de espejos que forman un cono invertido. En este gran domo lumínico, también se integran sistemas de ventilación natural y sistemas fotovoltaicos de generación eléctrica.

Otra innovadora construcción que utiliza la conducción de la luz natural es el Banco de Hong Kong donde a través de un atrio se conduce luz natural a los niveles más bajos del edificio. Esto se logra a través de direccionar la luz del sol por medio de dos enormes reflectores.

Es así que un captador solar externo formado por cientos de espejos que siguen el recorrido del sol por medio de computadoras, refleja la luz natural hacia otro reflector ubicado en la zona más alta del atrio que conduce la luz dentro del espacio.

Sistemas de iluminación natural
El sistema de iluminación natural HÜPPE FORM14 consiste en dos dispositivos de persiana colocados uno frente al otro. El dispositivo exterior está formado por una banda transparente de prismas que direcciona los rayos solares dependiendo del ángulo de incidencia. Pueden rechazarlo totalmente o desviarlo hacia el segundo dispositivo de persiana.

Este segundo elemento consiste en una persiana de hojas de aluminio parcialmente perforado que funciona como elemento antideslumbrante.

Otro importante dispositivo de iluminación natural es el llamado SO-LUMINAIRE15, un tragaluz automatizado y con seguimiento solar, que por medio de lentes y espejos, captan la mayor cantidad de luz natural posible introduciéndola de manera difusa dentro de los locales con una máxima eficiencia y una mínima ganancia de calor.

A través de estos dispositivos pueden conseguirse ahorros significativos en energía eléctrica mejorando al mismo tiempo la calidad de la luz dentro de los espacios.

El Ayuntamiento de Londres, del arquitecto británico Norman Foster.

Generación Fotovoltaica
Las fachadas o techumbres fotovoltaicas son paneles completos o parciales de celdas fotovoltaicas que generan la electricidad empleada por el edificio.
En la actualidad los módulos fotovoltaicos son más eficientes de tal forma que cubriendo ciertos requisitos técnicos de orientación e inclinación, pueden ser utilizados con una nueva visión de diseño de fachadas solares que no solamente cubran con su función técnica, sino también con cierto carácter estético y arquitectónico.

Uno de los problemas de la utilización de estos generadores fotovoltaicos era su almacenamiento, sin embargo ese problema ya ha sido resuelto con nuevos tipos de baterías altamente eficientes, y con bancos de almacenamiento especialmente diseñados para sistemas fotovoltaicos.

Así mismo se cuenta con convertidores de corriente, medidores, reguladores, y toda la tecnología necesaria para hacer a estos dispositivos altamente confiables en el uso eficiente de la energía en las edificaciones.

Arquitectura bioclimática en boga
La corriente bioclimática se entrelaza con la corriente llamada de edificios inteligentes o de alta tecnología, ya que el uso amplio de dispositivos y controles computarizados es uno de los caminos para lograr confort y eficiencia energética totalmente válida en la época actual.

Las nuevas tecnologías y los nuevos materiales selectivos tendrán un fuerte despliegue y amplia utilización en los próximos años. Los materiales y sistemas que ofrecen la tecnología y la industria ya están disponibles, pero quizá todavía no accesibles para nosotros. Sin embargo es conveniente conocerla y considerar su aplicación, ya sea pasiva o mixta, en los nuevos conceptos de una nueva arquitectura bioclimática.

Es importante mencionar que existe otra corriente más naturista, ésta intenta integrar más a la arquitectura con la naturaleza a través de sistemas pasivos y de bajo impacto. La organización armónica de los espacios se consigue no sólo por medio de la energía solar sino de manera más amplia se intenta manejar, además, otro tipo de energías naturales. Esta corriente bioclimática se entrelaza con corrientes como las llamadas ecológicas o también la llamada Gaia.
Aunque existe cierta polarización entre lo altamente tecnológico y lo totalmente natural o vernáculo, quizá el porvenir deba aprovechar lo positivo de ambas posturas. La arquitectura debe hacer uso de los recursos disponibles para cumplir con sus objetivos de proporcionar bienestar y confort, ser eficientes energéticamente y no impactar al medio ambiente, así como ampliar los beneficios a la mayor población posible.