Tcnicas utilizadas

Tcnicas Utilizadas Em Arquitectura BioclimticaLocalizaoA localizao determina as condies climticas com as quais um edifcio vai ter que relacionar. Podemos falar de condies macro e microclimticas.

As condies macroclimticas so consequncia da localizao a uma determinada latitude e regio. Os elementos mais importantes que as definem so:

As temperaturas mdias, mximas e mnimas

A pluviometria A radiao solar incidente

A direco do vento dominante e sua velocidade mdia

As condies microclimticas so consequncia da existncia de acidentes geogrficos locais que podem modificar as anteriores condies de forma significativa. Tem em conta: O declive do terreno, o que determina uma orientao predominante das habitaes

A existncia de elevaes prximas, o que pode influir como barreira frente ao vento ou frente radiao solar

A existncia de massas de gua prximas, que reduzem as variaes bruscas de temperatura e incrementam a humidade ambiente

A existncia de massas vegetais prximas

A existncia de edificios

A eleio da localizao de uma habitao, uma deciso muito importante no processo do desenho bioclimtico, e to importante como o prprio desenho da habitao. Alm de uma seleco mais adequada da localizao, devemos ter em conta que sempre possvel actuar sobre o meio envolvente (vegetao ou gua, por exemplo), para modificar as condies microclimticas. o que se chama correco do meio.Forma e orientao do EdifcioA forma de uma casa influi sobre:

A superfcie de contacto entre a casa e o exterior, o qual influi nas perdas ou ganhos calorficos. Normalmente desejamos um bom isolamento, para o qual, alm de se utilizar os materiais adequados, a superfcie de contacto tem que ser a mais pequena possvel. Para um determinado volume interior, uma forma compacta (como o cubo), sem entranhas nem salincias, a que determina a superfcie de contacto mais pequena. A existncia de ptios, varandas, etc. incrementa esta superficie.

A resistncia face ao vento. A altura, por exemplo, determinante: uma casa alta sempre oferece maior resistncia que uma casa baixa. Isto bom no Vero, pois que incrementa a ventilao, mas mau no Inverno, porque incrementa as infiltraes do ar. A forma do telhado (cobertura) e a existncia de salincias diversas, por exemplo, tambm influem na "aerodinmica". Tendo em conta as direces dos ventos predominantes, tanto no Inverno como no Vero possvel chegar-se a uma situao de compromisso que diminua as infiltraes no Inverno e incremente a ventilao no Vero.

A captao solar (explicaremos isto na orientao)

A orientao de uma casa influi sobre:

- A captao solar. Normalmente interessa captar o mximo de energia possvel porque a nossa fonte de climatizao no Inverno (no Vero utiliza-se sombreamentos e outras tcnicas para evitar a radiao). Nas latitudes em que nos encontramos, convm orientar sempre a nossa superfcie de captao (vidraas) para o Sul. A forma ideal uma casa compacta e alargada, isto , de planta rectangular, cujo lado maior vai de Este a Oeste, e no qual se encontraram a maior parte dos dispositivos de captao (fachada Sul), e cujo lado menor vai de Norte para Sul. H que reduzir a existncia de janelas nas fachadas Norte, Este e Oeste, pois que no so muito teis para a captao solar no Inverno (embora podendo ser teis para a ventilao e iluminao) e porque permitem muitas perdas de calor.

- A Influncia dos Ventos Dominantes sobre a ventilao e as infiltraes.

Captacin Solar passivaA energia solar a fonte principal de energia de climatizao de uma habitao bioclimtica. Sua captao feita aproveitando o prprio desenho da habitao, e sem necessidade de utilizar sistemas mecnicos. A captao faz uso do chamado efeito de estufa, segundo o qual a radiao penetra atravs do vidro, aquecendo os materiais dispostos atrs dele; o vidro no deixa escapar a radiao infravermelha emitida por estes materiais, ficando deste modo retida no recinto interior. Os materiais, aquecidos pela energia solar, guardam este calor, libertando-a posteriormente, atendendo a um atraso que depende da sua inrcia trmica. Para um maior rendimento, aconselhvel dispor de sistemas de isolamento mveis (persianas, contra-janelas, etc.) que se podem fechar noite para evitar perdas de calor por conduo e conveco atravs do vidro.Os sistemas de captao podem ser definidos por dois parmetros: rendimento, ou fraco de energia realmente aproveitada relativamente a que incide, e atraso ou tempo que decorre entre o armazenamento de energia e a sua libertao. H vrios tipos de sistemas:

Sistemas Directos. O sol penetra directamente atravs da vidraa para o interior do recinto. importante prever a existncia de massas trmicas de acumulao de calor nos lugares (solo, paredes) onde incide a radiao. So os sistemas de maior rendimento e de menor atraso. Sistemas Semi-Directos. Utilizam um espao intermdio entre o exterior e o interior. A energia acumulada neste espao intermdio passa para o interior atravs de um dispositivo mvel. O espao intermdio pode ser utilizado tambm, a certas horas do dia, como espao habitvel. O rendimento deste sistema menor que o anterior, mas apresenta um maior atraso na libertao da energia.

Sistemas Indirectos. A captao realiza-se directamente num elemento de armazenamento disposto imediatamente atrs da vidraa (a uns poucos centmetros). O interior da habitao encontra-se anexo ao mesmo. O calor armazenado passa ao interior por conduo, conveco e radiao. O elemento de armazenamento pode ser um paramento de material de alta capacidade calorfica, bides de gua, leito de pedras, etc., e pode ser uma das paredes da habitao, ou tecto, ou o solo. Um caso particular o chamado muro trombe, no qual, alem do mais, so feitas umas aberturas ajustveis na parte superior e na inferior para que se crie uma transferncia de calor suficiente por conduo. O rendimento destes sistemas tambm menor que o do sistema directo, e apresentam um atraso muito grande.

No desenho destes sistemas importante considerar:

A existncia de suficiente massa trmica para a acumulao do calor disposta nas zonas de incidncia da radiao A existncia de dispositivos de encerramentos mveis para isolamento

A orientao, obstculos e sombreamentos dos espaos de captao, de tal maneira que se maximize a captao de energia no Inverno e se minimize no Vero. Convm recordar que o ptimo uma orientao a Sul dos sistemas de captao, ou com um desvio de at 30.

Isolamento e Massa Trmica

A massa trmica provoca um desfasamento entre os ganhos de calor e o incremento da temperatura (ver Capacidade calorfica e inrcia trmica). Funciona a diferentes nveis. No ciclo dirio, durante o Inverno, a massa trmica estrategicamente colocada armazena o calor solar durante o dia para libert-la noite, e durante o Vero, realiza a mesma funo, s que o calor que armazena durante o dia o da casa (mantendo-a, por tanto, fresca), libertando-a noite, evacuando-se mediante a ventilao. No ciclo interdiario, a massa trmica capaz de manter determinadas condies trmicas durante alguns dias depois: por exemplo, capaz de guardar o de Inverno durante alguns dias nublados vindouros. No ciclo anual, guarda o calor do Vero o Inverno e o fresco do Inverno para o Vero (s uma enorme massa trmica como o solo capaz de realizar isso).A habitao com uma elevada massa trmica comporta-se mantendo uma temperatura sem variaes bruscas, relativamente estvel face s condies externas. O objectivo conseguir que, mediante um bom desenho bioclimtico, esta temperatura seja agradvel. A massa trmica elevada no aconselhvel nas habitaes ocasionais (habitaes de fim-de-semana, por exemplo), cujas condies de temperatura so irrelevantes excepto nos momentos em que esto ocupadas, momentos que requerem climatizao. Rapidez e massa trmica esto reunidas, pelo desfasamento de que j se falou anteriormente.

Em geral, materiais de construo pesados podem actuar como uma eficaz massa trmica: os murros, solos ou tectos grossos, de pedra, beto ou ladrilho, so bons neste sentido. Colocados estrategicamente para receber a radiao solar atrs de uma vidraa, funcionam fundamentalmente no ciclo dirio, mas repartidos adequadamente por toda a casa, funcionam no ciclo interdiario. Se a casa est enterrada ou semi-enterrada, a massa trmica do solo ajudar tambm na reduo de oscilaes trmicas, num ciclo largo.

O isolamento trmico dificulta a passagem de calor por conduo do interior para o exterior da habitao e vice-versa. Por isso eficaz tanto no Inverno como no vero. Uma forma de consegui-lo utilizar recobrimentos de materiais muito isolantes, como espumas e plsticos. No convm exagerar com este tipo de isolamento, porque existe outra causa importante de perda de calor: as infiltraes. De nada serviria ter uma casa "super isolada" se no forem tomados cuidados relativamente a este outro factor. De qualquer maneira, apesar de se querer reduzir ao mximo as infiltraes, sempre necessrio um mnimo de ventilao por questes higinicas, o que pressupe um mnimo de perdas calorficas a ter em conta. Para se tornar eficaz o isolamento, tambm necessrio reduzir ao mximo as pontes trmicas. Quanto colocao do isolamento, o ideal faze-lo por fora da massa trmica, isto , como recobrimiento exterior dos muros, tectos e solos, de tal maneira que a massa trmica actue como acumulador eficaz no interior, e bem isolado do exterior.

Tambm importante isolar as vidraas. Durante o dia actuam eficazmente na captao da radiao solar para obter luz e calor, mas noite convertem-se em sumidouros de calor para o exterior por conduo e conveco (no por radiao, porque o vidro opaco ao infravermelho). Uma vidraa dupla reduz as perdas de calor, apesar de reduzir tambm alguma transparncia face a radiao solar durante o dia. De qualquer maneira, nada to eficaz como isolamentos mveis (contra janelas, persianas, painis, cortinas) que se fechem durante a noite e se abrem durante o dia. No Vero, estes elementos podem impedir durante o dia a penetrao da radiao solar.

VentilaoNuma habitao bioclimtica, a ventilao importante, e tem vrios usos:

Renovao do Ar, para manter as condies higinicas. Um mnimo de ventilao sempre necessrio.

Incrementar o conforto trmico no Vero, visto que o movimento do ar acelera a dissipao do calor de corpo humano.

Climatizao. O ar em movimento pode elevar o calor acumulado nos muros, tectos e solos atravs do fenmeno de conveco. Para isso, a temperatura do ar deve ser o mais baixo possvel. Isto til especialmente nas noites de vero, quando o ar mais fresco.

Infiltraes. o nome que se da ventilao no desejada. No Inverno, podem representar uma importante perda de calor. necessrio reduzi-la ao mnimo.

Consideramos Diferentes Formas de Ventilar:

Ventilao Natural. a que tem lugar quando o vento cria correntes de ar na casa, ao abrir as janelas. Para que a ventilao seja o mais eficaz possvel, as janelas devem estar colocadas nas fachadas opostas, sem obstculos entre elas, e nas fachadas que sejam transversais direco dos ventos dominantes. Nos dias calorosos de Vero, eficaz ventilar durante a noite e fechar durante o dia. Ventilao convectiva. a que tem lugar quando o ar quente sobe, sendo substitudo por ar mais frio. Durante o dia, numa habitao bioclimtica, pode-se criar correntes de ar mesmo que no haja vento, provocando aberturas nas partes altas da casa, onde pode sair o ar quente. Se nestas partes altas forem colocados algum dispositivo que aquece o ar de forma adicional mediante radiao solar (painel solar), o ar sair com mais fora. importante prever de donde provem o ar de substituio e a que ritmo deve ventilar-se. Uma ventilao convectiva que introduza como ar renovado ar quente do exterior ser pouco eficaz. Por isso, o ar de renovao pode provir, por exemplo, de um ptio fresco, de um sto, ou de tubos enterrados no solo. Nunca se deve ventilar a um ritmo demasiado rpido, que consuma o ar fresco de renovao e anule a capacidade que tem os dispositivos anteriores de refrescar o ar. Neste caso necessrio travar o ritmo de renovao ou at det-lo, esperando pela noite para ventilar de forma natural. Ventilao Convectiva em Espao Tampo. Uma percentagem importante de perdas de calor no Inverno e ganhos de calor no Vero ocorre atravs do telhado da habitao. Dispor de um espao tampo entre o ltimo piso da habitao e o telhado reduzir de forma substancial esta transferncia de calor. No Vero, pode-se fazer que este espao seja auto ventilado por conveco. normal que este lugar se converta num forno onde o ar atinge uma temperatura maior que o ar exterior; se se abrem frestas na sua parte alta e na sua parte baixa, possvel deixar escapar este ar quente, que ser renovado por ar exterior. No Inverno, estas frestas devem estar fechadas. importante desenhar este espao para que esta corrente de ar no seja obstruda.

Prdas por ventilao no invierno. Ya dijimos que, siempre, debemos reducir al mnimo las prdidas de calor por infiltraciones. Estas sern importantes especialmente en los das ventosos. Sin embargo, un mnimo de ventilacin es necesaria para la higiene de la vivienda, especialmente en ciertos espacios. En la cocina, por ejemplo, es necesaria una salida de humos para la cocina, o para el calentador de gas, o registros de seguridad para la instalacin de gas, o ventilar para eliminar los olores de la cocina. En el bao tambin es necesario ventilar por los malos olores. La prdida de calor se verifica porque el aire viciado que sale es caliente, y el puro que entra es fro. Ciertas estrategias pueden servir para disminuir estas prdidas, como colocar los espacios necesitados de ventilacin en la periferia de la casa, o tener la mayor parte de la instalacin de gas en el exterior, o disponer de un electro ventilador para forzar la ventilacin slo cuando sea necesario, etc.

Fachada ventilada. En ella existe una delgada cmara de aire abierta en ambos extremos, separada del exterior por una lmina de material. Cuando el sol calienta la lmina exterior, esta calienta a su vez el aire del interior, provocando un movimiento convectivo ascendente que ventila la fachada previniendo un calentamiento excesivo. En invierno, esta cmara de aire, aunque abierta, tambin ayuda en el aislamiento trmico del edificio.

Aprovechamiento climtico del suelo

La elevada inercia trmica del suelo provoca que las oscilaciones trmicas del exterior se amortigen cada vez ms segn la profundidad. A una determinada profundidad, la temperatura permanece constante (es por eso que el aire del interior de las cuevas permanece a una temperatura casi constante e independiente de la temperatura exterior). La temperatura del suelo suele ser tal que es menor que la temperatura exterior en verano, y mayor que la exterior en invierno, con lo que siempre se agradece su influencia. Adems de la inercia trmica, una capa de tierra puede actuar como aislante adicional.

Las cuevas siempre fueron utilizadas como proteccin frente a las inclemencias del tiempo; los stanos han sido conocidos siempre por su frescor del verano, pero las dos grandes desventajas del enterramiento, la ausencia de luz y la alta humedad relativa, han hecho que cualquier idea de habitar bajo suelo sea infravalorada. Sin embargo, nuevos diseos pretenden aprovechar los efectos climticos del suelo sin suponer una merma de iluminacin y controlando la humedad.

Una idea interesante puede ser que ciertas fachadas de la casa estn enterradas o semienterradas. Por ejemplo, si se construye la casa en una pendiente orientada al sur, se puede construir de tal manera que la fachada norte est parcialmente enterrada, o enterrarla totalmente e incluso echar una capa de tierra sobre el techo (que ser plano). La luz entrar por la fachada sur y, si fuera necesario, se pueden abrir claraboyas para la iluminacin de las habitaciones ms interiores.

A m personalmente me gusta la idea de enterrar parte de la fachada norte, pero no en su totalidad, de tal manera que se puedan abrir algunas ventanas para permitir la ventilacin cruzada norte - sur en verano. Tampoco me gusta la idea de echar una capa de tierra sobre el tejado, lo que supone reforzar la estructura de la casa para aguantar este peso, adems de que prefiero que el techo no sea plano.

Para aprovechar la temperatura del suelo, se pueden enterrar tubos de aire (cuanto ms profundos mejor), de tal manera que este aire acaba teniendo la temperatura del suelo. Se puede introducir en la casa bombendolo con ventiladores o por conveccin.

Espacios tapn

Son espacios adosados a la vivienda, de baja utilizacin, que trmicamente actan de aislantes o "tapones" entre la vivienda y el exterior. El confort trmico en estos espacios no est asegurado, puesto que, al no formar parte de la vivienda propiamente dicha (el recubrimiento aislante no los incluir), no disfrutarn de las tcnicas adecuadas de climatizacin, pero como son de baja utilizacin, tampoco importa mucho. Pueden ser espacios tapn el garaje, el invernadero, el desvn... Este ltimo es importante que exista. La colocacin adecuada de estos espacios puede acarrear beneficios climticos para la vivienda.

El garaje. No importa mucho que en el garaje haga fro o haga calor, a menos que se disponga de un pequeo taller muy frecuentado en el mismo. En este caso, debido a la mayor actividad fsica por los trabajos propios del taller, no importar que haga algo ms fro que en el resto de la casa en invierno, pero s importar el calor. Cada uno debe evaluar para qu va a utilizar este espacio. Para aprovechar su aislamiento, se puede colocar en la fachada norte (ms fra en invierno), o en la fachada oeste (donde el sol del atardecer de verano castiga de forma especial). El desvn. La tentacin de tener un espacio abuhardillado donde estudiar, dormir, etc. es muy fuerte. Yo conozco un caso en el que, al aprovechar el desvn de una casa tpica de pueblo como segundo piso, el dueo se vio obligado a instalar aire acondicionado cuando hasta entonces no lo haba necesitado. Por eso, yo aconsejo que la buhardilla sea un espacio de baja ocupacin (trastero, observatorio, etc.) sin aislamiento (el aislamiento deber colocarse bajo el suelo de la misma), que funcione como espacio tapn. Habr unos registros de ventilacin en la parte alta y en la parte baja. En invierno los registros estarn cerrados, y la buhardilla disminuir de forma importante las prdidas de calor a travs del techo. En verano, los registros se abrirn para que la conveccin forzada (ver Ventilacin) refresque este espacio, evitando que se convierta en un horno y protegiendo al resto de la casa del calor del tejado.

Proteccin contra la radiacin de verano

Es evidente que en verano hay que reducir las ganancias calorficas al mnimo. Ciertas tcnicas utilizadas para el invierno (aislamiento, espacios tapn) contribuyen con igual eficacia para el verano. Otras tcnicas, como la ventilacin, ayudan casi exclusivamente en verano. Sin embargo, los sistemas de captacin solar pasiva, tan tiles en invierno, son ahora perjudiciales, por cuanto es necesario impedir la penetracin de la radiacin solar, en vez de captarla.

Afortunadamente, en verano el sol est mas alto que en invierno (ver Trayectoria solar), lo cual dificulta su penetracin en las cristaleras orientadas al sur. La utilizacin de un alero o tejadillo sobre la cristalera dificulta an ms la penetracin de la radiacin directa, afectando poco a la penetracin invernal. Tambin el propio comportamiento del vidrio nos beneficia, porque con ngulos de incidencia de la radiacin ms oblicuos, el coeficiente de transmisin es menor. A pesar de estos beneficios, contamos con tres inconvenientes: El solsticio de verano (21 de junio) no coincide exactamente con los das ms calurosos del verano (segunda quincena de julio y primera de agosto). Esto significa que, cuando llega el calor fuerte, el sol ya est algo ms bajo en el cielo y puede penetrar mejor por la cristalera sur.

El da tiene mayor duracin (hay ms horas de sol) y los das son ms despejados que en el invierno Aunque evitemos la llegada de la radiacin directa, hay que considerar tambin la radiacin difusa y reflejada, lo que puede suponer ganancias calorficas apreciables (ver Radiacin directa, difusa y reflejada).Para hacerse una idea, hemos estimado que la radiacin recibida por una fachada sur en Cceres es de 2,43 Kwh/m2 en enero y de 4,56 Kwh/m2 en agosto, por trmino medio. Esto significa que necesitamos dispositivos de sombreamiento que impidan a esta radiacin llegar hasta nuestra cristalera. Algunos de estos dispositivos son:

Alero fijo, con unas dimensiones adecuadas que impidan algo la penetracin solar en verano y no estorben mucho en invierno. Para hacerse una idea, un tejadillo situado a 0,5 m por encima de la cristalera, y con 1,3 m de anchura, en Cceres, si la cristalera tiene 2 m de alto, hace que la radiacin solar incidente sea de 2,24 Kwh/m2 en enero (8% menor que sin alero) y de 2,71 Kwh/m2 en agosto (41% menor), en promedio.

Toldos y otros dispositivos externos, cuya ventaja es que son ajustables a las condiciones requeridas. Alero con vegetacin de hoja caduca. Debe ser ms largo que el alero fijo y con un enrejado que deje penetrar la luz. Tiene la ventaja de que las hojas se caen en invierno, dejando pasar la luz a travs del enrejado, mientras que en verano las hojas lo hace opaco. El ciclo vital de las plantas de hoja caduca coincide mejor con el verano real que con el solsticio de verano, con lo que no tenemos el inconveniente que comentbamos con el alero fijo.

Persianas exteriores. Las persianas enrollables sirven perfectamente para interceptar la radiacin.

Contraventanas. Son ms efectivas, pero quiz bloquean demasiado la luz

rboles. Podemos utilizar varias estrategias. Por una parte, cualquier tipo de rbol, colocado cerca de la zona sur de la fachada, refrescar el ambiente por evapotranspiracin. Por otra parte, podemos buscar que el rbol sombree la fachada sur e incluso parte del tejado, si es suficientemente alto, pero debemos evitar que su sombra nos afecte en invierno. Para conseguirlo, si el rbol es suficientemente alto y est suficientemente cerca, en invierno, al estar el sol ms bajo, la nica sombra que se proyectar sobre la fachada sur ser la del tronco, mientras que en verano, ser la sombra de la copa del rbol la que se proyecte sobre la fachada sur y parte del tejado. Por otra parte, un rbol de hoja caduca nos da mayor flexibilidad en cuanto a su posicin relativa respecto de la casa, porque en invierno nunca podr proyectar la sombra de una copa maciza.

Algunas de las tcnicas anteriores son vlidas en general para proteger tambin muros, y no slo cristaleras, aunque quiz las mejores tcnicas en este caso sean el disponer plantas trepadoras sobre los muros y el utilizar colores poco absorbentes de la luz solar (colores claros, especialmente el blanco). Los espacios tapn tambin protegen eficazmente (desvn, garage).

Las fachadas este (al amanecer) y oeste (al atardecer), as como la cubierta (durante todo el da), tambin estn expuestas a una radiacin intensa en verano. Se procurar que en estas zonas haya pocas aberturas (ventanas y claraboyas), o que sean pequeas, puesto que no tienen utilidad para ganancia solar invernal, aunque se las puede necesitar para ventilacin o iluminacin. Si hay que proteger el muro, se pueden utilizar las tcnicas comentadas anteriormente.

Sistemas evaporativos de refrigeracin

La evaporacin de agua refresca el ambiente (ver Calor de vaporizacin). Si utilizamos la energa solar para evaporar agua, paradjicamente estaremos utilizando el calor para refrigerar. Hay que tener en cuenta que la vegetacin, durante el da, transpira agua, refrescando tambin el ambiente. Varias ideas son practicables. En un patio, una fuente refrescar esta zona que, a su vez, puede refrescar las estancias colindantes. El efecto ser mejor si hay vegetacin. La existencia de vegetacin y/o pequeos estanques alrededor de la casa, especialmente en la fachada sur, mejorar tambin el ambiente en verano. Sin embargo hay que considerar dos cosas: por una parte, un exceso de vegetacin puede crear un exceso de humedad que, combinado con el calor, disminuir la sensacin de confort, por otra, en invierno habr tambin algo ms de humedad. De cualquier manera, en climas calurosos, suele ser conveniente casi siempre el uso de esta tcnica.El riego espordico alrededor de la casa, o la pulverizacin de agua sobre fachadas y tejado, tambin refrescar la casa y el ambiente.

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