Diseño solar pasivo: una herramienta para reducir el consumo energético
Un proyecto de investigación de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo desarrolló propuestas aplicables para la región NEA de diseño solar pasivo. Los objetivos residen en lograr eficiencia energética edilicia mediante estrategias que tomen en cuenta la vegetación, la orientación, los colores y los materiales usados en fachadas y muros.
Uno de los principales problemas de las edificaciones actuales es adaptarse climáticamente a la región donde se emplazan. Los diseños convencionales requieren del uso excesivo de artefactos mecánicos, tanto en época de calor y de frío, para mantener condiciones interiores que permitan el desarrollo normal de las actividades para las que fue construido. Esto conlleva un gran gasto adicional de energía, además de generar estrés o disconfort térmico en las personas, que deben forzar al cuerpo a contrarrestar los cambios de temperatura, soportando espacios muy calientes o muy fríos.
Las estrategias de diseño solar pasivo tienen en cuenta el entorno que rodea a la edificación, la envolvente del edificio, las orientaciones, el color y la vegetación autóctona del lugar. Así, este tipo de diseño se propone como una herramienta que permite optimizar el uso energético, dando lugar a una arquitectura consciente y sustentable.
En ese sentido, una investigación realizada en la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la UNNE tuvo como objetivo detectar pautas y estrategias de diseño solar pasivo pertinentes para su aplicación en edificaciones locales de Resistencia y Corrientes.
“En la región del NEA es escasa la implementación de estrategias de diseño pasivo” comentó a Argentina Investiga Verónica Baruzzo, becaria a cargo del proyecto que cuenta con la dirección de la arquitecta María Herminia Alías de la FAU-UNNE. Y agregó que en la región nordeste se recurre al uso excesivo de fachadas vidriadas, muros simples de bloque hueco, no se evidencia adecuación a las orientaciones, ni uso de vegetación autóctona como protectora y amortiguadora de las inclemencias climáticas de la zona, que se encuentra categorizada según las normas IRAM (11603) como zona I, subzona “b”, muy cálido, con altas temperaturas en verano e inviernos moderados, en combinación con altas humedades relativas.
Sostuvo que la vida útil media de los edificios se estima en varios años, lo que implica que decisiones pobres en materia de confort térmico en el diseño inicial provoquen un importante derroche de recursos energéticos a lo largo de su ciclo de vida. Es por esto que con el diseño solar pasivo se buscó, además, contribuir a visibilizar la importancia de mejorar en la región nordeste el diseño arquitectónico en base al entorno y considerando el desempeño higrotérmico.
“El acondicionamiento higrotérmico es imprescindible para lograr los niveles adecuados de confort térmico, mantener la salud de los habitantes, liberarse de los efectos que produce la condensación de humedad y ahorrar energía”, comentó Baruzzo.
Propuestas
En la investigación se partió de la problemática de las edificaciones en la región, se desarrolló un análisis de modelos de arquitectura solar pasiva para climas similares en otros contextos geográficos y se plantearon posibles analogías y extrapolaciones para el contexto local de Resistencia y Corrientes. A través de distintos ejemplos simulados para una vivienda tipo de la zona, se generaron estrategias para la zona bioambiental analizada de estas dos ciudades.
Al ser el nordeste una zona muy cálida-húmeda, la mayor preocupación se centra en evadir la radiación solar principalmente en verano, por ello se plantearon estrategias pasivas que ayudan a mitigar la absorción solar.
Entre los elementos de protección pasiva, se encuentran los voladizos, balcones, o estructuras móviles como persianas, toldos y pérgolas, que pueden aprovecharse según cómo incida el sol en cada estación del año. Así, en función del largo, ya sea pérgola, alero o voladizo, el sol incidirá en verano o no, y podrá evitarse su incidencia al máximo en esta época del año, ya que generaría más ganancia de calor en el interior del local y demandaría más consumo de energía. En cambio, en invierno podría aprovecharse la incidencia del sol para ganar calor y prescindir de la calefacción para mejorar el confort interno.
Otro elemento de protección pasiva es la vegetación, que pocas veces es considerada en el diseño de la arquitectura sustentable, y comprende una de las estrategias más eficientes a la hora de mitigar la incidencia del sol. Los árboles son excelentes para brindar sombra en los meses más calientes del año, y cumplir la función de cortavientos en los meses más fríos. Esta doble función los posiciona entre una de las mejores estrategias ya que se trata de una solución práctica, de menor costo y que conlleva múltiples beneficios tanto en la vivienda como en el ambiente.
Si se realiza una protección solar de poca longitud lo ideal es complementarla con vegetación, en este caso un árbol de hojas caducas que reduce la incidencia solar en verano en el local y enfría el aire mediante la humectación por evapotranspiración, según explicó la investigadora.
Por otro lado, el diseño de la fachada también es de suma importancia y se basa principalmente en conocer el entorno, las edificaciones que lo rodean, los vientos predominantes, de esta forma se la diseñará en base a las estrategias pasivas que le sean óptimas.
En la investigación se analizaron estos factores en las ciudades de Resistencia y Corrientes y se determinó que según la ubicación del terreno en la manzana se obtienen diferentes condiciones de asoleamiento y en donde inciden los vientos predominantes.
Otro aspecto que interviene en el mecanismo de intercambio energético entre la vivienda y el exterior es el color de la fachada. Los colores claros en la fachada de un edificio facilitan la reflexión de la luz natural y, por lo tanto, ayudan a repeler el calor de la insolación. Contrariamente, los colores oscuros facilitan la captación solar.
El análisis del grado de absorción de cada uno de los colores arrojó que los colores oscuros absorben un 80% más de calor que los colores claros, generando más impacto en el consumo energético. Para el análisis de las alternativas colorimétricas aplicables en las edificaciones se tomaron en cuenta su nivel de absorción, y tres colores de uso frecuente, un color muy oscuro, un intermedio y uno claro. Suponiendo que la fachada negra tiene un 90% de uso energético en refrigeración durante el día, una fachada de color claro logra un ahorro energético del 79%.
La cubierta es la superficie que mayor incidencia solar recibe. Al utilizar colores claros en paredes interiores y exteriores se obtendrá buena iluminación a pesar de que la ventana no tenga un tamaño considerable.
Por otra parte, la implementación de aberturas en las direcciones de vientos predominantes y posicionados en caras enfrentadas y a distintas alturas, ayuda a la ventilación natural y cruzada de la edificación, de manera que el uso de mecanismos de refrigeración resulta casi innecesario.
Otra estrategia es el uso de muro doble, que consiste en diseñar la envolvente del edificio a partir de dos capas continuas y ventiladas. La capa exterior servirá como protección solar para la capa interior, que será la que esté aislada. Al ventilar la cámara de aire formada se consigue protección tanto de la radiación solar como del calor que almacenaría la envolvente, creando un micro-clima en el interior del edificio. En verano, la radiación solar castiga la envolvente del edificio, especialmente la cubierta.
Prototipo
En base a las estrategias de diseño pasivo que se consideraron óptimas para el contexto regional, se generó un prototipo morfológico-constructivo y se procedió al análisis térmico en el programa ECOTECT para, de esta manera, poder evaluar los resultados obtenidos. “La forma y el diseño acompañados de una buena elección del paquete tecnológico genera una notable mejora en el comportamiento térmico de nuestra edificación”, destacó la autora del estudio sobre los resultados.
Se avanzó en la comparación del consumo energético de una vivienda estándar y una vivienda con arquitectura activa y pasiva que trabajan en conjunto en pos de la eficiencia energética, y se identificó que una vivienda estándar consume 60,22% más Kwh/m, por lo cual es 62% más costosa energéticamente que una vivienda con arquitectura solar pasiva. Utilizar muro de bloque Airblock tiene un costo 60,43% más caro que un muro doble de ladrillo hueco, pero tiene menor consumo energético.
Relevancia del estudio
“Esta investigación demostró que la implementación de diseño pasivo en las construcciones arquitectónicas es de gran importancia en nuestra zona bioclimática, ya que ayuda a paliar la gran demanda energética por el uso excesivo de mecanismos de refrigeración y calefacción en las edificaciones” remarcó Baruzzo.
Sostuvo que se corroboró, en los análisis realizados sobre el diseño arquitectónico pensado desde el contexto en el que se implanta, el uso de la orientación, la vegetación, la colorimetría, los materiales con bajo coeficiente térmico y los artefactos energéticamente más eficientes, reduce en un 60% el gasto de consumo eléctrico.
“Se plantea mucho la cuestión de que una vivienda construida en pos de la eficiencia energética es más costosa que una vivienda estándar, lo cual es cierto, pero lo que no se tiene en cuenta es que a lo largo del tiempo ese costo inicial superior se amortizara con el ahorro energético ganado por la vivienda diseñada en pos de la eficiencia energética” indicó y aclaró que el uso de estrategias pasivas es sencillo de poner en práctica, y además los materiales y las técnicas son de uso frecuente.
Pero sostuvo que para promover la implementación de estrategias de diseño solar pasivo se requiere de un cambio cultural tanto de los profesionales como de los usuarios. Desde el lado de los profesionales, por cuestiones de tiempo muchas veces se opta por diseños convencionales, ya que el diseño solar pasivo demanda más tiempo de trabajo. En tanto que los usuarios en general priorizan los tiempos y menores costos de construcción, o privilegian cuestiones estéticas por encima del confort.
“La arquitectura bioclimática permite que a través de un buen diseño se logre el máximo bienestar, desarrollando un mínimo costo energético convencional y un mínimo impacto ambiental” finalizó.
Juan Monzón Gramajo
Universidad Nacional del Nordeste Argentina
Departamento de Comunicación Institucional