Las estrategias de la arquitectura bioclimática se basan en tres ejes:
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Capturar la radiación solar y aprovecharla para actividades domésticas.
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Transmitir la energía solar y protegerla.
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Guardar la energía o evacuarla según las necesidades.
La arquitectura bioclimática pretende obtener las condiciones de confort térmico en una vivienda aprovechando los recursos naturales. De este modo, se consigue climatizar la vivienda con una eficiencia energética mucho más elevada.
Estos requisitos son esenciales, especialmente en regiones más cálidas (como las mediterráneas). En estas regiones, la captura y conservación de energía en invierno parece contradecir la protección y evacuación en verano.
Las estrategias bioclimáticas en arquitectura varían ligeramente cuando se trata de climas cálidos o climas fríos.
Una característica fundamental es el uso de la energía solar pasiva evitando la presencia de sistemas mecánicos. La fuente de energía principal de una vivienda pasiva es el Sol.
Capturar y protegerse del calor solar
Las grandes áreas de vidrio a menudo son útiles en zonas templadas para captar la radiación directa del Sol.
La Tierra está inclinada sobre su eje con respecto al plano de la eclíptica en un ángulo de 23 ° 27'. La altura del sol en el horizonte y el camino que recorre en el cielo varían durante las estaciones.
Fachada sur en invierno
En el hemisferio norte, en la latitud de Europa (alrededor de 45 ° en promedio), en invierno, el sol sale en el sureste y se encuentra al suroeste, manteniéndose muy bajo en el horizonte (22). ° en el solsticio de invierno). Sólo la fachada sur de un edificio recibe la luz solar adecuadamente.
Para capturar esta energía solar, es apropiado colocar las principales aberturas acristaladas hacia el sur.
El vidrio deja pasar la luz, pero absorbe el infrarrojo re-emitido por las paredes interiores que reciben esta radiación solar, lo que se llama el efecto invernadero. La radiación solar se convierte en calor por las superficies opacas del edificio (paredes, techos y suelos).
Estrategias para el verano
Aún en el hemisferio norte, en verano, el sol sale en el noreste, se encuentra al noroeste y está alto en el horizonte al mediodía. Las fachadas de un edificio irradiado por el Sol se encuentran principalmente los muros este y oeste, así como el techo.
El ángulo de incidencia de los rayos en las superficies de vidrio orientadas al sur es alto. Es aconsejable proteger estas superficies acristaladas mediante protecciones solares para bloquear la radiación solar directa en verano y dejar la máxima luz solar disponible en invierno.
En las aberturas de las fachadas este y oeste, la protección solar horizontal tiene una eficacia limitada, porque los rayos solares tienen una incidencia menor. Los protectores solares opacos (contraventanas), e incluso más vegetación decidua, son efectivos en estas fachadas.
La vegetación persistente también es eficaz para proteger los vientos fríos, siempre y cuando no se oponga al sol de invierno.
En verano es conveniente generar un sistema de ventilación nocturna para aprovechar que la temperatura exterior es más baja. Mediante una ventilación natural (mediante la técnica de la ventilación cruzada) conseguiremos renovar el aire caliente del interior por aire fresco del exterior.
Construcción bioclimática en el hemisferio norte
En el hemisferio norte, en latitud europea, una construcción bioclimática se caracteriza por:
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Grandes aberturas en el sur, perfectamente protegidas del sol de verano.
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Muy pocas aberturas al norte
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Pocas aberturas hacia el este, excepto para cuartos de uso temprano, como cocinas: sol de la mañana.
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Algunas aberturas hacia el oeste, especialmente para las habitaciones, para protegerse del sol poniente en el verano.
En un enfoque bioclimático, estas generalidades deben adaptarse naturalmente según el entorno (clima, medio ambiente, ...) y el ritmo de vida de los usuarios del edificio.
Transformar y difundir el calor en una vivienda
Una vez que se capta la luz solar, un edificio bioclimático debe saber cómo convertirlo en energía térmica y distribuirla donde sea útil.
La transformación de la radiación solar en calor se realiza a través de un cierto número de principios, para no deteriorar el confort interior:
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Mantener un adecuado equilibrio térmico.
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No degradar la calidad luminosa.
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Permitir la difusión térmica por el sistema de ventilación y la conductividad térmica de las paredes.
En una construcción, el calor tiende a acumularse hacia arriba de los locales por convección y estratificación térmica. La conversión al calor de la luz se debe hacer principalmente a nivel del suelo.
Bajo un clima templado, una construcción bioclimática diseñada óptimamente desde un punto de vista térmico requiere pocos o ningún sistema de calefacción o aire acondicionado.
La absorción de luz por una pared la hace oscura y limita su capacidad para difundir esta luz. Esta absorción no debe evitar la dispersión de la luz en las áreas menos iluminadas, y no debe generar contrastes ni reflejos.
También se puede lograr una buena difusión del calor (o frescura) mediante métodos de ventilación adecuados.
Para difundir el color correctamente es importante:
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favorecer techos muy claros para difundir la luz en las habitaciones sin deslumbramiento
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oscurecer los pisos para favorecer la captura de energía en este nivel
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usar tonos variables en las paredes según la prioridad que se dé a la difusión de la luz o a la captura de energía solar, y según la necesidad de calor o frescura del local en cuestión.
Colores idóneos para absorber el calor
Las tonalidades que más probablemente convierten la luz en calor y absorción son oscuras (idealmente negras) y más bien azules, las que son más capaces de reflejar la luz y el calor son claras (idealmente blancas) y bastante rojas. Así, uno puede, mediante un simple juego de colores, dirigir la luz y luego el calor hacia las zonas que lo requieren.
Los materiales mate con una superficie granular (en particular los materiales naturales) también son mejores para capturar la luz y convertirla en calor que las superficies lisas y brillantes (efecto espejo, aspecto metálico o lacado, etc.).
Mantener el calor y la frescura en una vivienda
En invierno, una vez capturada y transformada, la energía solar debe conservarse dentro del edificio para que pueda utilizarse de manera oportuna. En verano, es la frescura nocturna (que se detecta fácilmente con una buena ventilación) que debe almacenarse de manera duradera para limitar el sobrecalentamiento durante el día.
El método más simple es utilizar materiales de construcción pesados para almacenar esta energía ya que tienen una mayor inercia térmica. En este caso, conviene que estos materiales no estén cubiertos con aislamiento térmico, de ahí la importancia del aislamiento. Desde el exterior, o posiblemente el aislamiento distribuido.
Valorando el medio ambiente
El medio ambiente (cerros, bosques, ...), así como la vegetación plantada alrededor de la construcción también tienen un papel protector: como cortavientos. Un punto de agua en frente del edificio, al sur, también proporcionará una actualización de uno o dos grados en verano.
En arquitectura existen estrategias para aprovechar los recursos naturales para obtener el confort térmico en una vivienda y reducir el consumo eléctrico.