Ecoenvolventes: Entre continuidad e innovación

Por Claudio Varini

Eco-envolventes identifica el límite de una construcción con el entorno: fachadas y cubiertas son vistos como un sistema donde todas sus partes co-accionan. El sufi- jo "eco" está por subrayar la vocación de este sistema: el de reducir los consumos energéticos y los impactos ambientales, como las emisiones de gases efecto inver- nadero. El ámbito de referencia es el colombiano, con diferentes manifestaciones climáticas tropicales y su ubi- cación geográfica próxima al ecuador. Este libro se pro- pone como un texto que abre un camino hacia la arqui- tectura sostenible con especial referencia al papel que juegan las envolventes en la gestión energética en clima tropical analizando las solas formas pasivas para ellos.

• Idioma: Español
• Editorial: Universidad Piloto de Colombia
• Fecha de lanzamiento: 8 ene 2016
• ISBN: 9789588957364

Vista previa del libro

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

Presidente

José María Cifuentes Páez

Rectora

Patricia Piedrahíta Castillo

Director General de Publicaciones

Andrés Lobo-Guerrero Campagnoli

Director de Publicaciones y Comunicación Gráfica

Rodrigo Lobo-Guerrero Sarmiento

Director de Investigaciones

Mauricio Hernández Tascón

Coordinador de Publicaciones

Diego Ramírez Bernal

Decana administrativa programa de Arquitectura

Patricia Farfán Sopó

Decano facultad de Arquitectura y Artes

Édgar Camacho Camacho

Ecoenvolventes: entre continuidad e innovación ©

Claudio Varini

Proyectos de investigación Eco-Envolventes

Grupo de investigación: GUIAS

ISBN

978-958-8957-36-4 (Digital)

Diseño de portada - Diagramación

Departamento de Publicaciones y Comunicación Gráfica de la UPC.

Ilustración Portada

Origami Paper Message -Tomada de www.dryicons.com

Fotografía Portada

The Beddington Zero Energy Development. Lugar: Wallington, South London, Autor de la obra: Tom Chance. Arquitectura. Título: BedZED.

Disponible: http://openbuildings.com/buildings/bedzed-profile-12796 [Consulta: 2014.04.10]

La obra literaria publicada expresa exclusivamente la opinión de sus respectivos autores, de manera que no representan el pensamiento de la Universidad Piloto de Colombia. Cada uno de los autores, suscribió con la Universidad una autorización o contrato de cesión de derechos y una carta de originalidad sobre su aporte, por tanto, los autores asumen la responsabilidad sobre el contenido de esta publicación.

Doctor en Tecnología de la Arquitectura, Master en Proyecto Ejecutivo y Arquitecto de la Universidad de Florencia. Trabaja como consultor e investigador I+D+I dedicándose al desarrollo de tecnologías sostenibles, especialmente en fachadas y cubiertas de bajo impacto ambiental y para el ahorro energético.

Ha trabajado en proyectos de Cooperación Internacional sobre: tecnologías de adaptación al cambio climático, desarrollo sostenible y reducción de la vulnerabilidad frente a riesgos naturales.

Es autor de libros, ensayos y conferencias en el campo de la tecnología de la arquitectura y la sostenibilidad.

CLAUDIO VARINI

RESEÑA

Eco-envolventes identifica el límite de una construcción con el entorno: fachadas y cubiertas son vistos como un sistema donde todas sus partes co-accionan. El sufijo eco está para subrayar la vocación de este sistema: el de reducir los consumos energéticos, los impactos ambientales y las emisiones de gases del efecto invernadero. El ámbito de referencia es el colombiano, con diferentes manifestaciones climáticas tropicales y su ubicación geográfica próxima al ecuador. Este libro se propone como un texto que abre un camino hacia la arquitectura sostenible con especial referencia al papel que juegan las envolventes en la gestión energética en clima tropical analizando las solas formas pasivas para ellos.

TABLA DE CONTENIDO

Presentación

Reseña

Introducción

1. Envolventes arquitectónicas

1.1 Artificio y eficiencia

1.2 ¿Natural o artificial?

2. Parámetros de sostenibilidad

2.1 Significados y funciones

3. Envolventes, ambiente y energía

3.1 Eco-envolventes

3.2 La cuestión energético-ambiental

3.3 Aspectos ambientales

a) Impactos

b) El protocolo de Kyoto

c) Calentamiento global

d) Emisión de gases efecto invernadero

4. Construcciones, envolventes y clima

4.1 Consumo energético de las construcciones

4.2 Contenido energético de las construcciones

5. Cual envolvente

5.1 Parámetros decisorios

5.2 Intervenir sobre envolentes arquitectónicas

5.3 El acercamiento propositivo al proyecto de envolventes

6. Requerimientos funcionales de la envolvente para el confort térmico

6.1 El aporte de la envolvente al confort térmico

6.2 Diseñar con el clima

a) El aporte del aire

b) El aporte del sol

c) El aporte del agua

d) El aporte de la vegetación

6.3 Activo, pasivo, híbrido

a) Envolventes pasivas

b) Envolventes activas

c) Envolventes híbridas

6.4 Salud en espacios confinados

6.5 Prestaciones de las envolventes

a) Qué sistema de envolvente

b) Envolventes y clima

c) Regiones climáticas

d) Impacto ambiental y consumos energéticos

7. Las envolventes y el clima

a) La contención del consumo energético

b) Las certificaciones ambientales y energéticas

8. Confort en espacios confinados

8.1 Sensación térmica

8.2 Termorregulación

8.3 Temperaturas

9. Funciones energéticas pasivas

a) El balance energético

b) Puentes térmicos

10. Refrescamiento pasivo

10.1 Técnicas de refrescamiento pasivo

a) Refrescamiento preventivo

b) Refrescamiento por disipación

10.2 Ámbitos de control de las envolventes

10.3 Inercia térmica

10.4 Refrescamiento por ventilación natural

10.5 Refrescamiento por ventilación nocturna

10.6 Refrescamiento por irradiación

10.7 Refrescamiento por evaoración

10.8 Refrescamiento por intercambio térmico con el terreno

10.9 Esquematización de sistemas pasivos de refrescamiento y calefacción

11. Influencia de la materialidad en el comportamiento térmico de fachadas

11.1 Tipologías de referencia

a) Tipología 1A: mampostería de ladrillo lleno pañetado

b) Tipología 1B: mampostería en bloque aligerado y pañetado

c) Tipología 2A: mampostería a la vista en bloque cerámico

d) Tipología 2B: mampostería a la vista de ladrillo lleno

Anexo A: la transición del calor

Anexo B: las zonas climáticas y los grados-día

B1. Los grados día

B2. Las zonas climáticas y el proyecto

B3. Otros elementos de cualificantes del proyecto

Anexo C: ficha climática de síntesis de Bogotá

Anexo D: ficha climática de síntesis de Girardot

Anexo E: ficha climática de síntesis de Medellín

Anexo F: confort térmico

Bibliografía

INTRODUCCIÓN

La palabra eco-envolvente es un neologismo que identifica lo que constituye el límite entre una construcción y su entorno, entendiendo las fachadas y cubiertas como un sistema donde todas sus partes co-accionan, más que como elementos finitos que se ensamblan.

El sufijo eco hace alusión a la vocación de este sistema: la de reducir los consumos energéticos y los impactos ambientales, así como también las emisiones de gases efecto invernadero.

El ámbito de referencia es Colombia, país en el cual se desarrollan diferentes manifestaciones climáticas tropicales, con una variabilidad térmica muy limitada a lo largo del año. Su ubicación geográfica, próxima al ecuador, presenta un recorrido del sol mucho más simétrico del que podemos encontrar en las regiones boreal y austral.

Este libro se propone abrir un camino hacia la arquitectura sostenible, dando especial relevancia a la función que cumplen las envolventes en la gestión energética en clima tropical, analizando para ello las solas formas pasivas de control térmico para obtener condiciones de confort en espacios confinados. Se consideran, por lo tanto solamente las soluciones de envolvente arquitectónica que no implican funciones adicionales como la generación de energía.

No se pretende ser exhaustivos, sino inclusivos: en efecto, el tema abordado es complejo y se considera imprescindible que las tres variables de este libro (envolvente como sistema, vocación energético-ambiental, y adaptación a las condiciones climáticas tropicales), sean oportunamente soportadas con unas informaciones que permitan entender su razón de ser.

Por tanto, se anteceden los aspectos de diseño y tecnológicos con unas profundizaciones sobre aspectos que sustentan el mismo concepto de eco-envolventes.

La cuestión energético-ambiental tiene unos cuarenta años de desarrollo y ahora, al finalizar la Década de la Educación para el Desarrollo Sostenible, declarada por Unesco, se da pie a un recorrido y a unas reflexiones que permiten insertar un tema técnico dentro de una visión ética que define qué estamos haciendo para nuestro futuro.

Tras una visión de tan amplio espectro, se aborda el tema de las envolventes en términos de significados y funciones, al considerar importante que la envolvente, cuya intención es separar un espacio interior de uno exterior, generar microclimas y comunicar el carácter de la construcción, no excluya otras connotaciones, aunque su vocación sea orientada a la sostenibilidad.

De las eco-envolventes se definen connotaciones y funciones específicas en cuanto incorporan el diseño de soluciones pasivas, materialidad y soluciones referidas eminentemente al aspecto climático. Se pretende de esta manera orientar el proyecto de soluciones capaces de minimizar, durante la vida útil de la construcción, el consumo de energía, para llegar a condiciones de confort térmico y lumínico, aprovechando y controlando aire y luz natural.

La estructura del libro debe entenderse como un estímulo al debate y la reflexión sobre una sostenibilidad en arquitectura, a menudo asumida con ligereza, con un enfoque disciplinario, o como simple tema de moda, y por consiguiente de alcance limitado. En este sentido, algunas fichas de profundización acompañan el texto general para focalizar aspectos como: la transmisión del calor, los tipos de ventanas y puerta-ventanas en función del modo de apertura, las zonas climáticas y la ventilación.

Se considera que el tema de la sostenibilidad en las construcciones se aborda desde un enfoque holístico, y que es a través de una profundización proyectual rigurosa como se pueden demostrar los efectos de las tomas de decisiones. La solución tecnológica proyectada, en efecto, es supeditada a una sensibilización con respecto al acercamiento al lugar y al sitio físico donde se asienta el objeto arquitectónico, con el fin de identificar las determinantes de diseño capaces de influir sobre los efectos que la gestión de la materialidad conlleva.

Así pues, este libro se formula como un íncipit en el tema que aborda, un instrumento que puede tener al mismo tiempo un propósito educativo y un estímulo a la crítica constructiva del estado del arte, asumiendo una vocación proyectual que orienta la labor de quienes comparten la sensibilidad hacia un desarrollo ambientalmente responsable.

Claudio Varini

Bogotá, 2013

UNO

NATURAL, ARTIFICIAL

1.1 Artificio y eficiencia

Es en los primeros años del siglo XX cuando el hombre descubre el inmenso poder mediático y la fuerza proyectiva representada por los enormes transatlánticos como el Aquitania, el Rex y el Titanic. Estas gigantescas construcciones flotantes vislumbran y realizan un sueño cientificista cuya encarnación concreta, la tecnología, muestra sus enormes músculos, generando una transformación que marca una época. Se trata de la encarnación de un sueño que ha acompañado la aventura humana: el dominio del artificio sobre la naturaleza.

Ilustración 1 Fotografía: Aquitania - Featured in Le Corbusier’s Toward an Architecture. Lugar: n.d., Autor de la obra: n.d.. [Página Web en línea]. Disponible: https://thecharnelhouse.org/2011/09/09/industrialism-and-the-genesis-of-modern-architecture/ [Consulta: 2011.09.19 ]

El antiguo debate entre naturaleza y artificio, propio del Renacimiento y del manierismo, consignado en los tratados de Alberti, Palladio, Serlio y Vignola, perdura hasta el pleno barroco con Guarini. Estas expresiones, de una creatividad fundamentada en un conocimiento empírico y una culta sensibilidad histórico-artística, ceden poco a poco el paso a una ciencia que busca inicialmente conocer las leyes naturales para luego virar, con la progresiva transferencia de los conocimientos, a ámbitos aplicativos que llevan a la progresiva afirmación de la industria. La maduración de la tecnología genera y concretiza nuevos horizontes que adquieren una propia autonomía y madurez al desarrollar lenguajes, tipologías y funciones propias. El entusiasmo y la fuerza de la afirmación burguesa industrial se hacen manifiestas en exposiciones internacionales como la Great Exhibition de 1851 en Londres o la Galerie des Machines de 1889 en París, para asumir progresivamente una ventana mundial sobre una innovación aparentemente sin límites.

La grandeza de este sueño se ha encarnado en los transatlánticos, u ocean liner, cuyo apogeo se evidencia en las primeras dos décadas del siglo XX. De medio de transporte de mercancías y migrantes, estos barcos se han convertido en máquinas flotantes. En la férvida mente de Auguste Perret la imagen del transatlántico se ha transformado, en una metamorfosis estática y vertical, en la representación de un edificio-máquina. Su entonces discípulo, Le Corbusier, entiende el potencial de la imagen y la transfiere a la arquitectura con el Plan Voisin, elaborando el concepto de machine à habiter, mientras que el mismo Perret lo hace tardíamente con la iglesia de Saint Joseph en el mayor puerto francés, Le Havre.

Ilustración 2 Dibujo: Transatlantico Rex. Lugar: n.d., Autor de la obra: n.d., [Página Web en línea]. Disponible: http://www.webalice.it/cherini/transatlantici/nastro.html [Consulta: 2011.09.19 ]

lustración 3 Dibujo: Sección del Aquitania de Cunard Line : n.d., Autor de la obra: n.d.. [Página Web en línea]. Disponible: http://www.oldskull.net/2014/02/posters-vintage-gratis/ [Consulta: 2014.05.26]

lustración 4 Fotografía: Eglise Saint Joseph. Lugar: Le Havre, Autor de la obra: n.d. Arquitectura: Gustave Perret. [Página Web en línea]. Disponible: http://ex-france.skyrock.com/tags/bYg7zLcgCX8-le-Havre.html [Consulta: 2011.09.19 ]

La fuerza del sueño resiste y persiste, es indetenible aun frente a tragedias que afectan a esta maquinas flotantes, como los hundimientos del Aquitania y del Titanic, generando una serie de dinámicas que progresivamente, aun no univoca o linealmente, trasladan el baricentro de la atención de arquitectos e ingenieros hacia la máquina. Este fideísmo tecnológico reduce el peso específico de una función natural hacia una más firme artificialidad, relegando por consiguiente la naturaleza a un rol de agente, a menudo externo, del cual defenderse, como puede hacerse con el clima.

La naturaleza, y específicamente el clima, a menudo cambiante, a veces impredecible, poco se ajustan al imaginario de los beneficios que proporciona una certeza en el comportamiento de un sistema tecnológico, como puede serlo, por ejemplo, un sistema de aire acondicionado. Sin embargo, la capacidad de tener un cierto dominio sobre las fuerzas naturales y el progresivo afinamiento del mismo sistema, pueden conllevar, a su vez, a una dependencia: dependencia, por ejemplo, de una temperatura constante, de una determinada condición lumínica o de una cantidad de flujo del aire.

Es apenas obvio que manifestaciones climáticas como calor, frío, viento, humedad, presencia de sonidos o ruidos, los ciclos de la iluminación natural, de condiciones acústicas o de luminosidad, por su variabilidad, puedan generar situaciones de malestar o simplemente no ideales en el desempeño de nuestras actividades. Por consiguiente es fácilmente entendible que la posibilidad técnicamente concreta de disponer de condiciones ideales, o más cercanas a ellas, sea tentadora e induzca a ser perseguida. De hecho, es esto lo que estamos viendo todos los días. Así es como lo artificial ocupa nuestras mentes y nuestros pensamientos, interviniendo directamente sobre nuestras decisiones: una búsqueda del mínimo esfuerzo, de un máximo resultado, donde a lo artificial se delegan performances ciertas. De esta manera, podemos contar técnicamente con temperaturas constantes, condiciones que controlan la transmisión acústica, una calidad del aire controlada, una iluminación programada, es decir, una eficiencia mediante el artificio tecnológico.

1.2 ¿Natural o artificial?

Con un poco de ironía podemos ejemplificar el antes (natural) y el después (artificial) en una de las más simples acciones que se realizan a diario como el conocer cuáles condiciones meteorológicas vamos a encontrar saliendo de la casa: para