Cubiertas paisaje para la biodiversidad

Cubiertas paisaje para la biodiversidad

Recientemente he hecho un viaje por Suiza para ver cubiertas vegetales. Estaba organizado por Stephan Brenneisen, director del Centro de Competencias en Cubiertas Verdes de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich. Ha sido un viaje de gran interés porque me ha permitido obtener una visión diferente de las cubiertas vegetales. Es verdad que el objetivo y la finalidad de esta solución de cubierta cambia con el clima y el lugar, como todo lo que tiene que ver con la sostenibilidad, pero en este caso se trata de una visión conceptual diferente. Las cubiertas vegetales siempre servirán para reponer el terreno vegetal destruido por el edificio, para incorporar vegetación en la ciudad y con ello moderar las temperaturas, tanto de invierno como de verano, para limpiar el aire, para absorber el agua de lluvia y evitar las escorrentías violentas en las superficies impermeables, y para aportar un aislamiento conductivo adicional.  En el caso español la aplicación y ventaja más directa es la de la protección solar, reduciendo, hasta llegar a eliminar, el sobrecalentamiento solar desde la cubierta.

Es evidente que todos estos objetivos, junto con el bajo mantenimiento y peso propio de las cubiertas ecológicas, variedad ligera y de bajo mantenimiento , se deben mantener. Pero la visión nueva que he tenido es la de la biodiversidad y el paisajismo, que se deben incorporar en las cubiertas, haciendo que se recuperen dentro de la propia construcción.

Las riberas de los ríos y embalses, que ha sido ocupadas por construcciones e infraestructuras, o los prados de su entorno, aportando su singularidad, tanto en el tipo de suelo como en las plantas e insectos, pueden ser la base del sustrato del nuevo techo. Si hasta ahora era importante plantar especias adaptadas al clima del lugar, en este momento creo que hay que darle una importancia altísima al empleo en la cubierta de plantas autóctonas y locales, no sólo las adaptadas al clima, independientemente de su humildad, y tal vez combinadas con otras de aspecto o porte más notables, probablemente más convencionales. El paso del tiempo decidirá cuáles deben predominar sobre las otras; pueden aparecer amapolas y cardos donde se plantaron otras especies. Esto llevará en poco tiempo a crear una diversidad biológica, tanto de plantas como de insectos o arácnidos en la cubierta, que ayudará a la regeneración y recuperación de la zona desde la propia construcción que la destruyo.

Es verdad que no debemos olvidar el que considero el objetivo fundamental de las cubierta ecológicas en España y en los climas con mucha radiación, es decir la protección solar, con una cobertura vegetal densa y extensa, que habrá que alcanzar, pero incluyendo los criterios mencionados anteriormente.

El objetivo paisajístico debe incorporarse igualmente. Hay que huir de los sustratos de espesor homogéneo y de plantaciones regulares en filas y columnas. Se debe buscar un relieve ligeramente ondulado con espesores que puedan ir de los 8 a los 20 ó 30 cm; esto últimos para planas que necesiten de una mayor profundidad para sus raíces, pero aún suficientemente ligero para admitir el riego por capilaridad. Las piedras intercaladas entre las plantas también ayudarán a crear variedad en el paisaje y biodiversidad bajo ellas.

El concepto de cubierta ecológica, por tanto, debe cambiar, no quitando objetivos sino enriqueciéndolos con nuevas ideas.

Algunas de estas ideas se pueden ver en las cubiertas que he fotografiado en el viaje. Por ejemplo, éste es el paisaje que se consigue sobre la cubierta de las instalaciones de depuración de las aguas del lago Moos de Zúrich . Estas cubiertas verdes se construyeron en 1914 como camuflaje; hoy en día, rehechas, ocupan 30 000 m²  y son un prado riquísimo en plantas, con 175 especies, donde crecen incluso 9 variedades de orquídeas.

               

Esta otra cubierta está sobre el techo del centro comercial del Sihl City, Shopping Mall de Zúrich, que es de 2005, tiene una combinación de substratos comerciales, y muestra como se pueden combinar instalaciones y vegetación.

En esta cubierta sobre el Jakob Burckhardt Haus de Basilea, obra de Zwimpfer Partner y Krarup Furrer, se ve la ondulación de la superficie. La superficie se ha formado en parte con restos obtenidos de las riberas de los ríos del entorno, hoy completamente destruidos.

En estas otras, se combinan zonas con agua con cubiertas curvas y con fotovoltaica. Es la cubierta del Gemperle AG company, en Sins (Aargau).

Estas otras son las cubiertas de la estación final de tranvías de Basilea, la Tram Depot BVB. El sistema permite intercalar lucernarios con cubierta vegetales onduladas. Las viviendas situadas en el entorno de este edificio para los tranvías de Basilea sólo verían cubiertas de chapa u hormigón, pero al cubrirse con vegetación con intención paisajística ver un prado y se benefician de una temperatura más estable durante todo el año.

REHABILITACIÓN AMBIENTO-ENERGÉTICA: HACIA EL EDIFICIO DE ENERGÍA CERO

La directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo de mayo de 2010 (1), relativa a la eficiencia energética, como una refundición de la directiva 2002/91/CE obliga a los estados miembros a que se aseguren de que en sus respectivos estados, a más tardar, el 31 de diciembre de 2018, todos los edificios púbicos nuevos, y el 31 de diciembre de 2020, el resto de edificios, sean edificio de consumo de energía casi nulo; una gran ambigüedad al no definir claramente el concepto ni señalar lo cerca o lejos que debemos estar del deseado edifico de energía realmente cero.

Igualmente exige que en aquellos en los que se hagan reformas importantes, se mejore su eficiencia energética para que cumplan con lo exigido a los edificios nuevos, siempre que sea técnica, funcional y económicamente viable; otra gran ambigüedad que abre la puerta a los incumplimientos. Sí es más concreta con que se entiende por reformas importantes: aquellas que tengan un presupuesto superior al 25% del valor del edificio o que supongan una intervención en más del 25% de la envolvente.

Ese edificio que se rehabilita con criterios de energía casi cero debe tener, como es lógico una alta eficiencia energética, y cubrir la energía que media entre el casi y el cero con fuentes renovables. No obliga a que la totalidad sea energía renovable o a que se produzca toda en el mismo edifico, pero parece razonable plantearse como objetivo que así sea.

La eficiencia energética exigida se evaluará como energía consumida, pero también como energía calculada en forma de necesidades, lo que lleva a la demanda térmica. La demanda térmica no implica consumo, por tanto, no es necesario que haya instalaciones. Esto es importante, ya que en el caso español, aunque la demanda de refrigeración puede ser alta, finalmente, en muchos casos, no hay consumo al no haber instalaciones de refrigeración. No obstante, reducir la demanda de refrigeración representa  inhibir la necesidad de la instalación y el consumo, o, de producirse, minimizarlo. Por ello es tan importante reducir la demanda de calefacción como la de refrigeración.

Los edificios de energía cero se entienden como una solución a problemas como las emisiones de CO₂ o la dependencia de combustibles fósiles. Aunque la idea es muy clara, existen diversas formas de interpretarla y aplicarla, aunque todas relacionadas con la importancia de la generación y conservación de energía como modo de alcanzar un equilibrio energético. También encontramos que el significado de edificios de energía cero es diferente entre Estados Unidos y Europa.

Algunas de las interpretaciones serían:

§  Net zero cost: Concepto económico en el que lo que se paga por la energía consumida se compensa vendiendo a la red la energía generada en el lugar; es, por tanto, un tema económico en el que las cantidades de energía no tienen que coincidir.

§  Net off-site zero energy use: Se considerará energía cero si la que se emplea viene de fuentes 100% renovables aunque no se genere en el lugar. En este caso se tendría en cuenta la generación a nivel de red estatal.

§  Off-the-grid: Vivienda desconectada de la red, que capta, genera y almacena energía para su propio y exclusivo uso.

Cualquiera de los casos anteriores implica una alta producción de energía renovable en el edificio, lo que puede representar un gran problema en edificios que se rehabilitan, donde no resulta fácil integrar componentes captadores con suficiente eficacia, debido a:

§  Mala orientación de las superficies donde puedan integrarse, al estar condicionadas por el edificio existente

§  Inclinaciones inadecuadas, ya que en muchos casos se trataría de las fachadas

§  Escasa superficie de cubierta utilizable, que es donde se podrían colocar con mayor libertad de orientación e inclinación estos dispositivos, debido a otros elementos constructivos, como casetones de ascensores, chimeneas de ventilación o faldones inclinados

§  La ubicación urbana, en la que, según la anchura de las calles y la separación de edificios se pueden producir sombras sobre el edificio.

Según la directiva, el concepto está más encaminado a que la demanda o el consumo se reduzcan a casi cero, y que el resto provenga de energías renovables. La reducción de la demanda se puede cumplir con más facilidad, sin que los inconvenientes detectados y señalados previamente puedan influir. Sin embargo, la producción de la energía que separe el casi del cero tendrá los problemas detectados. Por todo ello, el objetivo básico en un edificio a rehabilitar de energía cero será bajar la demanda de la forma más drástica posible, reduciendo las necesidades de aportaciones complementarias de energías renovables.

Algunas de las aportaciones de energías renovables podrán venir de sistemas pasivos y no de componentes mecánicos. En nuestro país este procedimiento puede ser en términos generales muy efectivo, ya que contamos con unas condiciones climáticas ideales que permiten diseñar edificios bioclimáticos altamente autosuficientes (2). Sin embargo, para poder alcanzar este objetivo el diseño del edificio y la configuración de los huecos acristalados, tamaño, forma y orientación, resultan imprescindibles. De nuevo nos encontramos con las limitaciones que ofrecen los edificios a rehabilitar, donde la forma está determinada y los huecos disponen de un tamaño y orientación concretos.

Por todo ello, el objetivo fundamental es aplicar técnicas de reducción de la demanda energética.

Demanda de calefacción

La demanda energética de calefacción es consecuencia de:

§  Transmisiones a través de la envolvente

o   Cerramientos opacos

o   Huecos acristalados

§  Aire de renovación

La reducción de la demanda de energía por transmisión de calor se debe resolver reduciendo las transmitancias térmicas de cada uno de los elementos de la envolvente. Ello se conseguirá incorporando o incrementando el aislamiento térmico. En el caso de fachadas existen tres opciones:

§  Aislamiento por el interior

§  Aislamiento en la cámara de aire, en el caso de existir

§  Aislamiento por el exterior

El aislamiento por el interior tiene varios inconvenientes. Funcionalmente altera el uso de los locales obligando a su desalojo y reduce el espacio útil de las habitaciones. Energéticamente es poco eficiente. Hay que pensar que estas soluciones no pueden eliminar muchos puentes térmicos. Si bien podrían aislarse hornacinas de radiadores y capialzados, no pueden aislarse los encuentros entre la fachada y los forjados, o con los muros o tabiques que acometan verticalmente. Hay que darle mucha importancia a la eliminación de los puentes térmicos ya que, generalmente, ante la ausencia de aislamiento previo,  los edificios antes de su rehabilitación no tienen puentes térmicos. Los puentes térmicos sólo aparecen cuando surgen diferencias de temperaturas en la envolvente provocadas por diferencias de aislamiento notables entre unas zonas y otras. Por tanto, la incorporación del aislamiento puede ser la causa de que aparezcan puentes térmicos. En el caso del aislamiento por el interior esto es una realidad. Si los niveles de aislamiento son discretos la diferencia de demanda entre aislar por dentro o por fuera puede ser de un 20%, pero si los espesores de los aislamientos son elevados, algo normal en un edificio de energía cero, la diferencia puede superar el 50%.

El aislamiento en la cámara de aire, en el caso de existir, estaría condicionando el espesor del aislante que tendría que ser el de la propia cámara. Por otro lado, los puentes térmicos en este caso pueden ser aún mayores porque no se aislarán los elementos embebidos en la fachada y que rompen la continuidad de la cámara, como soportes y vigas. Igualmente las hornacinas y capialzados no quedarían cubiertos. Es una solución poco adecuada si no se combina con otra solución de aislamiento.

La más adecuada es el aislamiento por el exterior, que elimina todos los puentes térmicos, no reduce el espacio útil y no obliga a desalojar el edificio. Hay dos soluciones posibles:

§  Los sistemas SATE

§  Los sistemas con aislamiento con cámara de aire ventilada

Ambos sistemas son igualmente de adecuados, pero el sistema con cámara ventilada puede aportar una reducción adicional de la demanda de energía para la refrigeración.

El espesor del aislamiento térmico se debe fijar en función del clima del lugar, pero en cualquier caso deberá superar ampliamente los valores exigidos por el CTE, yendo en general hacia valores entre 0,1 y 0,2 W/m²·K. En el caso de haberse optado por la solución con cámara de aire ventilada, se puede complementar el aislamiento, sin incrementar el espesor, mediante el empleo de un aislante reflectivo-bajo emisivo en la cámara.

Para la cubierta aterrazada la opción es colocar una solución de aislamiento adicional sobre la cubierta existente. Una cubierta invertida parece lo más sencillo, pero también se puede optar por una solución que, junto con el aislante convencional, incluya una cubierta vegetal; esta será una solución muy adecuada también para verano. Para esta última solución, el problema puede surgir de no tener posibilidad de montar una cubierta completamente plana, lo que exigiría un sistema de riego continuado. Las cubiertas inclinadas exigirán levantarlas y rehacerlas adecuadamente, salvo que se opte por aislarla por dentro con los consiguientes inconvenientes antes mencionados. Con cualquier solución debe buscarse la continuidad entre el aislamiento vertical y el horizontal para evitar el puente térmico del encuentro.

Los huecos deben tratarse con igual cuidado, evitando los puentes térmicos entre carpinterías y muros, y en las embocaduras del hueco. Puede optarse por mantener la existente y complementarse con una segunda ventana o sustituirse por completo. En cauqui era de los dos casos debe intentar equilibrar al máximo la calidad del vidrio con la de la carpintería, y buscar soluciones que eviten el puente lineal que se forma en el encuentro del vidrio con la carpintería. Hoy en día hay vidrios de una o dos cámaras, con o sin gas en su interior, y con tratamiento bajo emisivo, que pueden cubrir las diferentes necesidades que exijan los climas de trabajo. Parece razonable, en cualquier caso, buscar soluciones que den una transmitancia térmica del hueco en su conjunto, vidrio-marco, entre 0,6 y 1,0 W/m²·K.

Las pérdidas de energía por transmisión se puedan reducir notablemente siguiendo las pautas indicadas, pero no así el aire de ventilación, que debe ser el caudal adecuado para mantener unas condiciones de habitabilidad en el interior del edificio. Dado que no se puede reducir ese caudal, lo que se deben implementar son sistemas que aseguren que el caudal no se supera innecesariamente y que el aire de expulsión ha cedido previamente su energía al aire de admisión. Esto lleva al empleo imprescindible de sistemas mecánicos que incorporen recuperadores de calor de alta eficacia. El sistema debe contar con un equipo centralizado de admisión, una red de distribución del aire y de un sistema centralizado de extracción que se junte con el de admisión en el recuperador de calor. Si fuera posible, porque las condiciones del entorno al edifico lo permitieran, una toma de aire exterior, que previamente pase por un conducto enterrado en el terreno, atempera el aire exterior antes de proceder al intercambio de energía con el de expulsión, lo que aumenta su rendimiento y efectividad. 

La normativa en vigor, el Código Técnico en sus documentos básicos DB-HS 3 y RITE, no facilitan los sistemas de recuperación de calor, sino que más bien ponen grandes dificultas por los sistemas exigidos y por las dimensiones finales que deben tener los recuperadores de calor. Esto hará que en muchos edificios sea imposible incorporar estos sistemas.

Demanda de refrigeración

La demandad de refrigeración depende de:

§  Transmisiones a través de la envolvente

o   Cerramientos opacos

o   Huecos acristalados

§  Aire de renovación

§  Cargas internas

§  Carga por radiación solar

Los criterios aplicados a la reducir de la demanda de calefacción son igualmente validados aquí. No obstante es necesario añadir alguna otra exigencia para reducir las cargas solares. La fachada ventilada ya representa en sí una solución adecuada para eliminar la carga solar, pero no está de más emplear un color calor, tendente al blanco, para todos los acabados que vayan a recibir radiación solar. En la cubierta, una cubierta ventilada o una cubierta vegetal son soluciones adecuadas. También es contemplable para la cubierta y, en menor medida, para la fachada, soluciones de sombreamiento mediante tinglados ligeros con lonas o enredaderas vegetales.

El problema mayor surge en los huecos donde resulta imprescindible incorporar una protección solar. A la hora del diseño y dimensionado de estas protección, debe darse prioridad a la protección solar frente a la captación, ya que esta última la estamos solventando con un correcto aislamiento. De no poder incluirse estas protecciones solares se podría resolver el problema con vidrios de bajo factor solar.

La reducción de las cargas internas, aun no siendo lo más problemático, se pueden reducir mediante el empleo de lámparas de bajo consumo y equipos muy eficientes que generen poco calor residual.

Energía complementaria a la casi cero

Todas estas medidas acercarán el edificio a la energía casi cero. Para cubrir la demanda adicional necesaria, la Directiva enfoca el consumo de energía a la necesaria para el acondicionamiento nada más.  Eso implicar incorporar calor o frío proveniente de energía renovables directamente o indirectamente, o produciendo previamente energía eléctrica de origen renovales y empleándola en equipos mecánicos.

Para el calor es evidente que la solución más sencilla es la incorporación de calderas de biomasa, que por tratarse de un combustible renovable es plenamente válido. Otra alternativa es el empleo de colectores solares, aunque no parece una solución muy práctica ya que se requieren de superficies de captación muy grandes, de las que no dispone en general el edificio que se rehabilita; estos sistemas, además, tienen la servidumbre del mantenimiento en verano cuando no son necesarios. Otra alternativa es el empleo de sistemas pasivos. Dado que en muchos casos no es posible  una modificación sustancial del tamaño de los huecos acristalados, si la fachada en la que se encuentran está correctamente orientada, es decir orientada al sur ±15º, se pueden crear fachadas acristalada cubriendo el hueco y una superficie adicional colindante, para generar efecto invernadero; la disposición de los huecos clásicos para el movimiento del aire en esos paños cubiertos con el vidrio, hará que funcione el sistema. Hay que poner mucha atención para evitar los sobrecalentamientos del verano, con sombreamiento o apertura.

Si se fuera a usar un equipo mecánico funcionado con energía eléctrica, como una bomba de calor, ésta debe provenir de fuentes renovables.

Los sistemas complementarios de refrigeración salvo las opciones pasivas, emplean energía eléctrica igualmente. Actualmente los sistemas más adecuados, por su fácil integración en el edifico son los sistemas fotovoltaicos. Su ventaja viene de que se pueden colocar en cualquier punto del edificio y sobre cualquier elemento contractivo: un alero,  un parasol, la propia fachada, sobre la cubierta, en lanas de sombreamiento, etc. Su inconveniente, que su bajo rendimiento, sobre todo si no están bien orientados e inclinados, exigirá grandes superficies de captación. Otra opción es incorporar un sistema de cogeneración que funcione con biomasa como fuente energética y del que se aprovechará directamente el calor como energía complementaria en invierno y la energía eléctrica generada para cubrir mediante un equipo de refrigeración las necesidades de verano. Al tratarse hoy en día de equipos de un tamaño moderado no representan un gran problema de integración en el edificio. El mayor problema provendrá de los depósitos de biomasa y del acceso para su suministro (3).

No hay que descartar el empleo de sistemas pasivos de refrigeración, si fuera posible. La ventilación nocturna o los sistemas de enfriamiento evaporativo, pueden ser soluciones adecuadas.

§  Calor complementario de fuentes renovables:

o   Caldera de biomasa

o   Sistemas pasivos de calentamiento solar

o   Calor residual de un cogenerador

o   Bomba de calor con electricidad fotovoltaica o del cogenerador

§  Frío complementario de fuentes renovables:

o   Sistema pasivo de enfriamiento con ventilación nocturna

o   Enfriadora con electricidad fotovoltaica o del cogenerador

La efectividad de estas estrategias, en condiciones específicas, o la cuantificación de espesores óptimos, deben hacerse mediante la simulación del comportamiento energético del edificio.

La habitabilidad

El objetivo de la arquitectura es hacer espacios donde se pueda vivir o trabajar de una forma adecuada, es decir, con salud y bienestar. En torno a esta idea están los artificios que hemos ido incorporando al concepto de arquitectura los seres humanos y que la han convertido en un arte. Hoy en día la arquitectura es algo propio de las ciudades y los ciudadanos, crea el paisaje urbano y nos hace recordar el paso del tiempo en sus estilos, formas, materiales y forma de construir. Pero no debemos olvidar que el objetivo inicial y fundamental es crear espacios habitables.

La habitabilidad es, por tanto,  el primer objetivo de la arquitectura. El Código Técnico  de la Edificación, el marco normativo que regula toda la actividad arquitectónica, le da carta de naturaleza al incorporarla como una de las tres partes en las que se agrupan sus documentos, el apartado H.

El edificio está rodeado de un entorno con el que intercambia permanentemente energía, calor, luz y sonido, y sustancias, aire, humedad y contaminantes. El clima del lugar y las características termofísicas y químicas del entorno inmediato, provocan constantes estímulos sobre la piel del edificio, que provocan esos intercambios. Esos estímulos no hay que considerarlos como simples agresiones, son mensajes que se intercambian con la construcción. El edificio debe oírlos y responder, en ocasiones protegiéndose, en otras aceptándolos, en otras aprovechándolos. Si el edificio entra en interacción activa con su entorno, se creará un equilibrio adecuado que integrará el edificio en ese entorno y no lo considerará como algo ajeno y extraño.

No obstante, ese equilibrio debe mejorarse en el sentido en el que el hombre lo necesite. La habitabilidad es un concepto vidrioso que ha ido cambiando a lo largo de los tiempos. En ciertos momentos de la humanidad una cueva era capaz de aportar toda la habitabilidad que necesitaban los hombres, la suficiente como para diferenciar la vida de la muerte. Una cueva protegía de los depredadores, de otras tribus rivales y de las inclemencias más extremas del clima. El hombre fue cambiando su concepto de habitabilidad al tiempo que fue controlando los materiales y recursos, como el fuego. Los espacios se hicieron más cómodos y seguros, y, por tanto, más habitables. Ya no era suficiente con que no lloviera, nevara o soplara el viento sobre la persona, había que intentar que las condiciones interiores se hicieran más agradables. Las condiciones de confort tienen una componente muy fuerte de adaptabilidad. Si pensamos que no podemos conseguir algo mejor que meternos debajo de una débil envolvente, lo consideraremos bienestar, pero cuando somos capaces de conseguir algo más el cuerpo reclama una condiciones más próximas a las de máxima estabilidad, aquellas en las que el organismo  no hace esfuerzo ni biológico ni psicológico para encontrarse bien; hoy en día entendemos esto como condiciones de bienestar.

En su momento, un edificio que tenía calefacción representaba un lujo frente aquellos que no lo tenías, y se reservaba a las clases pudientes. Pero ni siquiera ellas necesitaban de la refrigeración, se limitaban a refrescarse y protegerse del sol de verano. A partir del momento en el que el hombre controlo también la tecnología del frío, esto empezó a formar parte también de la habitabilidad. Hoy controlamos la envolvente del edificio para regular los flujos de energía térmica; la masa térmica del cerramiento y el aislamiento térmico, serán las soluciones que ayudarán la habitabilidad.

Igualmente se podría decir de la luz, que en un momento llevó al hombre a trabajar de “sol a sol” y a recluirse y dormir el resto del tiempo. Desde hace mucho tiempo aprovechamos la luz natural pero también podemos crear ambientes artificiales con los niveles de iluminación adecuados para realizar tareas visuales de forma adecuada y alcanzar la estabilidad emocional que nos permite la luz. Ahora sabemos que la luz natural controla las descargas hormonales que regulan los estados de ánimo, depresivos o estimulantes; pero también pone en hora nuestro reloj biológico. El metabolismo se va adaptando al paso de las horas, advirtiéndonos de la necesidad de comer o descansar, y de las estaciones permitiéndonos soportar mejor el clima caluroso o frío. Diseñar con la luz para conseguiré estos efectos es encontrar habitabilidad.

En la actualidad, nuestros objetivos de habitabilidad alcanzan al ambiente acústico y la calidad del aire. Las recientes aportaciones en el campo de  la habitabilidad van encaminadas a generar ambientes protegidos del ruido para facilitar la concentración y el descanso. Las ciudades son muy ruidosas y eso obliga a los edificios a proteger sus espacios interiores del estímulo perjudicial exterior mediante el adecuado aislamiento acústico.

El último apartado a lograr en la habitabilidad es el de la calidad del aire. Ha sido nuestra última exigencia. Hasta ahora no le hemos dado importancia al aire que respirábamos o a la atmósfera electromagnética en la que vivíamos. También es la peor resuelta y peor estudiada, pero es el siguiente objetivo.

La habitabilidad, en definitiva, es el resultado de aplicar al conjunto de indicadores que nos permiten definir el ambiente los valores correctos. Las técnicas de acondicionamiento ambiental permiten alcanzar la plena habitabilidad cumpliendo con esos indicadores.

Alegato a favor de la fachada norte

La fachada norte ha sido siempre demonizada en los ámbitos bioclimáticos; debían minimizarse o, incluso, eliminarse los huecos de las fachadas con esa orientación.

El motivo de esta valoración tan extrema y negativa posiblemente sea doble. Por un lado, el hecho evidente de que quienes han desarrollado todas esas teorías han sido investigadores de países fríos. El hueco acristalada siempre se encuentra en equilibrio entre la energía que pudiera captar y la que pierde; en el hemisferio septentrional, el hueco a norte nunca capta energía, solamente pierde, por lo que su balance es claramente negativo.

El segundo motivo es posiblemente tecnológico. Los huecos tradicionalmente han sido puntos térmicamente débiles, mal resueltos debido a los materiales constructivos disponibles: vidrios malos y carpinterías malas, por lo que, si no captaban energía debían reducirse a la mínima expresión funcional.

Sin embargo, esta visón debe cambiar si lo vemos desde la óptica del clima cálido, como es el español de latitudes medias, y desde la evolución tecnológica de los materiales constructivos.  En un clima caluroso hay que diferenciar las necesidades el verano de las del invierno. Si bien en invierno a través de este hueco no se capta nada de energía solar, en verano, las habitaciones con huecos a norte son las más confortables y frescas del edificio al no recibir tampoco casi nada de calor. En un clima frío del norte, esto no se consideraría un valor positivo al tener unos veranos moderados en los que la orientación de los huecos no es determinante.

Por tanto, ya que no capta energía en ningún momento del año, de lo que se trata es de que no pierda tampoco mucho en invierno. Esto nos lleva a la segunda trasformación, la tecnológica. Hoy en día disponemos de huecos acristalados, vidrios y carpinterías, con un valor de transmitancia térmica que, en algunos casos, es menor de lo que lo era en los paños opacos hace poco tiempo. Es decir, no hay ningún problema por hacer grandes huecos a norte si los resolvemos con calidad tecnológica: una o dos cámaras, gas en su interior y tratamientos bajo emisivos en sus lunas, pudiendo llegar a valores menores de 0,8 W/m·K.

Pero hay más valores en los huecos orientados a norte. En todos los casos, la luz; la luz desde la fachada norte es difusa, la ideal para cualquier tarea visual. El segundo, para los climas cálidos; en estos climas la ventilación es imprescindible para reducir la demanda de refrigeración o para alcanzar el bienestar en verano. La ventilación perfecta es la que se establece desde la fachada más fresca hacia la más cálida; es decir, de norte a sur. Por tanto en este caso los huecos cumplirán una función de ventilación notable.

Los auténticos malos huecos en nuestro clima son los orientados a oeste, donde no se producen captaciones en invierno y es enormemente difícil protegerlos en verano sin alterar otras funcionalidades del hueco, como la luz, la visión o la ventilación.

Por tanto, hay que olvidarse del estereotipo del hueco a norte y valorarlo como un posible valor positivo en nuestros climas cálidos.

Hacia el edificio de energía cero

En menos de diez años estaremos proyectando y construyendo edificios cuya demanda energética deberá ser cero o casi cero. Esto va a representar un cambio de mentalidad muy importante, donde las formas de hacer y de pensar habituales deberán dar pasos a otra filosofía de diseño.

El aspecto más importante será reducir la demanda energética del edificio mediante controles y protecciones. Habrá que conservar la energía producida incrementando los aislamientos térmicos, de tal modo que la trasferencias de energía hacia o desde el exterior se minimicen hasta casi anularse. En climas de templados y cálidos, con mucha radiación solar, se impondrán las combinaciones de técnicas de aislamiento. El concepto único de aislamiento conductivo, propio de los países fríos, no será adecuado, no porque no deba emplearse, sino porque deberá combinarse con otros procedimientos aislantes. Se deberán incrementar los espesores de los materiales aislantes conductivos convencionales, pero se deberán empelar también soluciones que protejan la envolvente de la radiación solar y de los riesgos de sobrecalentamiento estival: cámaras de aire ventiladas, aislamientos reflectivos y bajo emisivos, y superficies vegetales en cubiertas y fachadas.

Cubierta vegetal en el Zoo de Berlín

 El otro gran consumidor de energía en el edificio es la ventilación higiénica, cuyo caudal, en lugar de disminuir deberá incrementarse en aras de una mejor calidad del aire. Esto obligará a implementar sistemas de pretratamiento del aire, con calor residual o aprovechando el terreno, para, posteriormente, hacerlo circular por intercambiadores de calor entálpicos de alto rendimiento que reduzcan a casi cero la demanda energética de un caudal de ventilación que no deberá bajar.

En relación a los huecos acristalados, mejoraremos la trasmitancia térmica de vidrios y carpinterías hasta el punto de casi igualarlos a las partes opacas del cerramiento, pero, también, para reducir o eliminarla demanda de energía para la refrigeración, será necesarios optimizar las protecciones solares, ya sean fijas o móviles domotizadas.

Otra forma de reducir la demanda será generando en el interior del edificio unas condiciones de bienestar que hagan innecesario cualquier consumo de energía. Se potenciarán de ese sentido los sistemas pasivos de acondicionamiento, ya sean tanto los de captación solar, como los de refrigeración, evaporativa, radiante, conductiva, convectiva, etc.

Fachada vegetal del Pabellón de Alsacia en la Expo de Shangai

Si incorporarnos en la demanda de energía la necesaria para hacer funcionar electrodomésticos, alumbrado y otros equipos eléctricos, simplemente usar aparatos de alto rendimiento representará una menos demanda. Naturalmente, aún no hemos llegado a equipos perfectos que no consuman nada, por lo que habrá que autogenerar energía dentro del edificio para cubrir lo necesario; será el momento de la fotovoltaica, de la cogeneración o, incluso, de la minieólica.

Un concepto amplio de edificio de energía cero puede llegar a abarcar incluso al trasporte que precisen los ocupantes de los edificios, por lo que su ubicación, el acceso al trasporte público o la accesibilidad con bicicletas también serán factores positivos. Esto hará aún más necesario la autogeneración de energía que compense los gastos de transporte.

Igualmente se puede hacer extensivo a la energía embebida de los materiales, lo que implicará seleccionar los materiales que precisen menos energía en su fabricación, los próximos, que gasten poco en trasporte, y los reciclados, que ya hayan amortizado la energía de la extracción y primera manipulación. En cualquier caso, el edificio deberá ser capaz de generar mucha energía para alcanzar un balance neutro, y eso sólo se conseguirá con un cambio amplio de mentalidad.

En ese sentido, la nueva normativa de edificio de energía cero llevará aparejada un procedimiento de verificación que muy probablemente sea un programa integrado en el Código Técnico de la Edificación. Es de esperar que este nuevo programa contemple las singularidades mediterráneas y, especialmente, las españolas. Igualmente, que tenga en cuenta criterios arquitectónicos y hábitos y costumbres locales del uso del edificio. Sería un error seguir las directrices clásicas del edificio hermético, del gusto de ingenieros que pueden controlar así su funcionamiento, y de los países del norte de Europa, que rehúyen el contacto con el exterior.

Nuestro programa deberá tener en cuenta recursos naturales que se puedan aprovechar en nuestros climas, como la captación solar, lo que llevará aparejado considerar ampliamente la inercia técnica que del edificio. Igualmente habrá que considerar la ventilación nocturna, tan utilizada habitualmente y con gran potencial energético.

Pero no se puede dejar fuera la ventilación en otros momentos del día que, sin implicar ni calentamiento ni enfriamiento, representa habitualmente una gran estrategia de bienestar adaptativo. No se trata de hacer que los edificios demanden cero de energía para su acondicionamiento, se trata de hacer que los ocupantes demanden energía cero para alcanzar su pleno confort. Si nos basamos en el edificio será meramente una cuestión de temperaturas y energía; si nos basamos en el individuo será un tema de sensación térmica.

Una corriente de aire en verano acelera las pérdidas de calor del organismo al margen de la temperatura. Si se pone en valor esa ventilación podremos hacer uso de las estrategias clásicas de acondicionamiento pasivo sin obligarnos a hacer edificios herméticos. Entiendo la dificultad que tendrá valorar los sistemas de ventilación, los huecos, los pasos del aire y su velocidad, todas difíciles de determinar, pero son  nuestras singularidades la que obligan a marcar diferencias con los programas clásicos que no caracterizan bien estas estrategias.

Es nuestra gran oportunidad, pero también nuestra gran responsabilidad, de hacer una herramienta realmente efectiva que nos permita diseñar edificios bioclimáticas con la confianza de que sus estrategias se puedan valorar correctamente, algo que no está ocurriendo hoy en día.

Ambiente enfriado evaporativamente en la Expo de Zaragoza

Los invariantes bioclimáticos en la arquitectura popular islandesa. Las casa de turba

Islandia es un país extremo, de condiciones duras, con un clima singular, porque siendo un clima prácticamente polar en toda la isla, no es particularmente frío. Los veranos son más fríos de lo habitual en Europa, pero los inviernos no lo son, especialmente si se comparan con los que sufren en Canadá, ciertas partes de Estados Unidos, los países escandinavos e, incluso, Centroeuropa. La responsable es la Corriente del Golfo que baña parte de sus costas, atemperando el clima.

La imagen de su paisaje es la de la tundra, que es un paisaje bioclimático (bioma) caracterizado por su subsuelo helado (permafrost), falta de vegetación arbórea, suelos cubiertos de musgos y líquenes, y zonas húmedas con turberas.

Imágenes del clima extremo de Islandia: lagos helados, playas de arena volcánica negra, impresionantes cascadas y cataratas, glaciares y energía geotérmica.

El origen y carácter volcánico de la isla, que se mantiene activo actualmente con frecuentes y recientes erupciones, es la esencia de su historia y de su presente. En 1783, la erupción del Laki estuvo a punto de acabar con toda la vida animal de la isla, incluida la humana, oscureciendo el cielo durante meses. Recientemente, en 2010, la erupción del volcán situado bajo el glaciar Eyjafjallajokull, puso en peligro la vida de muchos islandeses y tuvo condicionados toda la actividad aérea en Europa. Estas frecuentes erupciones han ido destruyendo, a veces tan solo en días, el manto vegetal y la superficie boscosa que había necesitado decenios para crecer, dejando muy poca superficie productiva.

Si se tiene en cuenta la parte cubierta por lava y la cubierta por glaciares, queda únicamente un 0,07% de su superficie cultivable, lo que indudablemente influye en su economía y en su forma de ser, más vinculadas al mar que a la tierra. A pesar de todo es una isla verde, más una green-land que una ice-land, pero de herbáceas y de musgo, capaces de cubrir los mares de lava.

Lava cubierta de musgo y líquenes.

Este carácter volcánico también limita los recursos materiales para la construcción de una forma indudable dado que, a diferencia de Escandinavia, carecen de madera. La que tradicionalmente se ha usado es la llamada "madera flotante" o "madera a la deriva", que llegaba por mar en grandes cantidades desde la desembocadura de los ríos siberianos y de Canadá. Con ella se hacían los recubrimientos interiores de las casas, ya que para los elementos estructurales la madera de los escasos abedules que crecen en Islandia podría ser suficiente.

Para obtener el confort, el aislamiento térmico en las construcciones es una necesidad primordial y, en particular en los países fríos, un objetivo imprescindible; pero, a diferencia de la mayoría de países de climatologías similares, en Islandia no se pueden emplear muros gruesos de madera para protegerse, ya que no disponen de ella. Sin embargo, la tierra es rica en turba, fase temprana del carbón mineral, en la que el producto es ligero, manejable y aislante. La turba se produce por la putrefacción y carbonificación de materia vegetal en presencia de agua ácida, dando lugar a capas de varios metros de espesor. Su extracción y corte son muy sencillos, y para ello emplean herramientas muy elementales. En estado natural, al ser extraída, tiene un contenido de humedad muy alto, lo que representa un grave inconveniente para el aislamiento, por lo que antes de usarla deben dejar que se seque completamente.

Detalle del grosor de los muros de turba.

La turba seca puede tener una conductividad térmica similar a la de un aislante térmico convencional no excesivamente bueno, al tiempo que una aceptable resistencia mecánica; por ese motivo, con ella se levantan directamente los muros de las casas, asegurando con ellos aislamiento y estabilidad. El proceso de construcción se inicia con el recorte de los bloques de turba, como si fueran ladrillos muy largos y anchos, de 10 a 20 cm de canto, y 40 a 50 por 20 a 30 cm, de soga y tizón respectivamente. Con ellos se van haciendo los muros que, según la documentación existente, podían llegar a ser de varios metros de grosor. Esto podía convertir en adiabáticas, es decir, con intercambio de energía cero, a estas fachadas.

 Los huecos en las construcciones tradicionales islandesas son siempre muy pequeños.

La turba húmeda pierde el carácter aislante, pero también hay que recordar que es casi impermeable cuando está seca, por lo que, aunque se humedezcan las capas más externas como consecuencia de la nieve persistente, el grosor de los muros podía asegurar la sequedad y capacidad aislante de las capas interiores. El muro completamente seco puede equivaler a un 80% de la resistencia térmica de un aislante comercial de igual espesor, es decir, muchísimo, y parcialmente húmedo tal vez a un 20 o un 30%, aún una resistencia muy significativa debido a su gran espesor.

Una de las técnicas de construcción de estos muros consistía en colocar las piezas en forma de espina de pez, o "espina de arenque" (klömbruhnaus, según el arcaico término islandés), que daba un mayor atractivo estético a la fachada y que ayudaba probablemente a su drenaje. Los bloques en espina de pez son más gruesos y estrechos que las lajas que se colocaban horizontalmente. Estos muros de turba se apoyaban sobre un fundamento de piedra volcánica, cimentación y zócalo, que evitaba la ascensión de humedad por capilaridad desde el terreno y mantenía seca la turba.

 Detalle del aparejo de los bloques de turba en “espina de arenque”.

Los componentes de las cubiertas eran también lajas parecidas, pero intercalando una hoja impermeable formada por láminas de corteza de abedul superpuestas. La turba exterior, sobre la que crece la vegetación que justifica el nombre también habitual de estas construcciones como “casas de césped”, se mantiene húmeda todo el año, pero la capa impermeable y la pendiente de la cubierta drenan los excesos de agua hacia el exterior. Bajo esa lámina de abedul también hay un considerable espesor de turba aislante, razonablemente seca, apoyada sobre la estructura de madera interior pero ligeramente separada de ella por una pequeña subestructura, también de madera, que permitiera su aireación y evitaba que se pudriera. Los muros probablemente tenían dos capas, la exterior, más expuesta a la humedad, y otra interior separada de la anterior por una cavidad llena de piedra; a esta cavidad llegaría el agua drenada en la cubierta desde la capa impermeable de abedul, y desde la cavidad se evacuaría el agua hacia el exterior del edificio.

 Sobre las cubiertas crece la vegetación con libertad e, incluso, es necesario segarla en verano.

En conjunto, el aislamiento de toda su envolvente es muy aceptable. El principal inconveniente es que estos muros de turba son frágiles y deben rehacerse regularmente después de algunos años, ya que el proceso de putrefacción sigue desarrollándose, sobre todo en las capas más exteriores y expuestas a la humedad, pero en su conjunto, dadas las condiciones extremas del clima islandés, el resultado en cuanto al aislamiento térmico es bueno.

 Detalle del arranque de los muros de turba sobre una base de piedra volcánica.

La vegetación, que siempre cubre la cubierta y estabiliza el conjunto al ser atravesadas y cosidas las capas de turba con las raíces, también puede cubrir los muros, sobre todo en primavera y verano. La de las cubiertas, incluso, debe segarse ocasionalmente para evitar que los animales suban a pastar.

En su conjunto, estas casas se integran visual, material y conceptualmente con el paisaje, formando parte de él como otro elemento natural más. En el libro Gente independiente del premio nobel islandés Halldór Laxness, un personaje habla de la vivienda que acaba de construir diciendo “y he ahí la casa, como si formara parte de la propia naturaleza”, señalando como la arquitectura vernácula puede formar parte del paisaje. En ese mismo libro, al mostrar la casa a su mujer, como un gran mérito, le comenta: “Espera hasta el próximo verano y no habrá diferencia entre el techo y el campo”.

Los puntos débiles son sus huecos, pero eran muy escasos y pequeños; esto es propio de toda la arquitectura popular de latitudes altas, dado que la falta de luz hacía innecesarias las aberturas, representando, hasta la aparición de los actuales materiales, casi exclusivamente puntos de pérdida de calor. En el mismo libro mencionado anteriormente, al describir los huecos se dice: “Abierta en el declive del techo, otra ventana, con un vidrio no mayor que la palma de la mano”, y más adelante, al hablar de la luz, dice: “…pero el espesor de las paredes de afuera, hechas con ladrillo de turba, era demasiado grueso para dejar pasar mucha luz, y ni un rayo podría entrar a menos que el sol diera directamente frente a la ventana.”

Granja de Glaumbaer. Aunque en las reconstrucciones actuales aparezcan frentes de madera en las que se ubican las puertas, lo más probable es que en las originales fueran también de turba con la puerta incrustada en ella.

En la actualidad se han recreado algunas granjas tradicionales con las mismas técnicas constructivas que las empleadas antiguamente. No obstante se conservan algunas construcciones en turba originales, como la iglesia de Vidimyrar (Vidimyrarkirkja), de más de 200 años, construida también con muros de turba. Aunque los muros exteriores se han ido rehaciendo con el paso de los años, su interior está recubierto con la misma madera que se empleó originalmente, madera de deriva llegada a las costas islandesas. El espacio interior es relativamente pequeño, muy compartimentado para los fieles que aprovechaban su propio calor corporal para acondicionar la iglesia; las 10 ó 20 personas que podían ocupar la iglesia producirían entre 1800 y 3600 W, capaces de subir la temperatura del aire interior en 8 ó 10 ºC en sólo 10 minutos. Hoy en día no ha cambiado mucho, ya que una pequeña estufa de aire es la encargada del acondicionamiento.

Exterior e interior de la iglesia de Vidimyrar (siglo XIX).

Los espacios interiores de todas estas viviendas eran pequeños y estaban forrados de madera flotante. La madera es un material de calentamiento lento (difusividad térmica muy baja), que sólo absorbe calor en los milímetros más superficiales. Esto permite acondicionar el aire de la vivienda con muy poco consumo de combustible; en este caso el combustible (normalmente estiércol) era el directamente empleado para el cocinado. La cocina, el hogar, generaba suficiente calor para el acondicionamiento de todo el edificio y, dado que estaba situada en un punto central de la casa, distribuía el calor correctamente a todos los espacios aprovechando el aislamiento de la turba; la salida del humo se producía través de uno varios agujeros practicados en la cubierta, que se abrían o cerraban según la necesidad mediante un “tapón de turba”. No obstante, hay referencias de personas que vivieron en casas de turba del siglo XIX cuando eran niños y su recuerdo es más bien de espacios húmedos (posiblemente provocados por la mala extracción del humo de la cocina) y tristes (sin duda como consecuencia de la falta de huecos y, por tanto, de luz).

El uso de la madera como acabado interior es muy recomendable es estos climas en los que no es posible calentarse con el Sol. Cuando se usa una fuente de energía continua, como es la biomasa que se quemaba en el hogar, no es necesario ni recomendable usar acabados que absorban calor, como los empleados en clima mediterráneo: piedra, tierra, cerámica, etc. La madera, debido a que apenas absorbe calor, permite que toda la energía consumida se emplee única y exclusivamente en calentar el aire, que de por sí necesita muy poco, y crear rápidamente una sensación de bienestar.

Los dormitorios consistían en pequeñas cabinas situadas en altillos separados del suelo y cerradas como si fueran armarios, para aprovechar al máximo el calor corporal de la persona que la ocupaba, en torno a los 100 W por persona en condiciones de sueño.

Interior de una granja. Al fondo se aprecia la cama situada dentro de una alacena.

Las Sagas islandesas, tradición escrita de la historia de Islandia, han permitido reconstruir estas construcciones tradicionales, sobre la cimentación que aún perdura, con gran verosimilitud, describiendo espacios, tamaños y usos. También en las Sagas se describen las letrinas, en algunos casos como construcciones exentas, y en otros como adosadas a la construcción principal y dotadas de canalillos de evacuación hacia el exterior. Algunas de las esas viejas granjas reconstruidas sobre las cimentaciones originales se pueden ver en Skögar, Bolungarvik, Nupsstadur, Glaumbaer o Skagafjordur.

Algunas construcciones actuales siguen manteniendo la vegetación en la cubierta con la técnica tradicional. En otras, se arriman a los laterales de las casas tierra o turba, dejando que crezca la vegetación y aportando de este modo aislamiento adicional, lo que en muchos casos puede ser suficiente; hay que pensar que las diferencias de exigencias de bienestar en invierno entre un islandés y un español (huella genética adaptativa) puede ser de casi dos grados y medio menos, lo que les permite sentirse muy confortables con temperaturas de 18 ó 19 °C, o incluso menos, si tenemos en cuenta que suelen estar bastante abrigados en el interior de las casas, lo que puede reducir su temperatura de bienestar en otros 2 ºC más en relación a nuestros hábitos de vestimenta.

Construcciones actuales con el techo de turba.

En resumen, como casi siempre se puede y se debe aprender de la arquitectura vernácula cómo el ser humano es capaz de crear espacios habitables con unos recursos materiales y energéticos muy reducidos. Hoy en día disponemos de conocimientos y productos muy superiores a los de estos constructores anónimos, pero en muchos casos se utilizan tan mal que se obtienen resultados que no admitirían una comparación con lo aportado por la arquitectura vernácula. Debemos saber mirar en esta arquitectura todos sus lograr para adaptarlos, con los nuevos materiales, a nuestras mayores exigencias de bienestar y salud.