Diseño bioclimático en fachadas de viviendas y edificios ¿Qué mirar?

Cómo diseñar una fachada bioclimática

En el presente post sobre el diseño de fachadas bioclimáticas de viviendas, unifamiliares, edificios o cualquier elemento construido, nos centramos en el ahorro energético y las estrategias de  eficiencia energética.

Comentaremos cómo influye la orientación de una  fachada ante la radiación solar y aportaremos algunas estrategias a tener en cuenta durante la fase de diseño que ayudarán a reducir y optimizar la demanda energética en cada orientación.

Según situación y ubicación en el planeta, la orientación en arquitectura pude parecer confusa… ¿Cómo reconocer la orientación solar sobre una fachada?

No podemos aplicar técnicas de diseño bioclimático a una fachada, si no sabemos cómo se comporta el Sol frente a ella

Cuánto sol recae en la fachada

Para realizar un análisis bioclimático de la envolvente de una vivienda, primero tenemos que comprender cómo nos afecta el sol ante nuestra casa. Hay dos herramientas que nos parecen coherentes para esta situación:

• La primera es Shadow Map, un simple herramienta online que es un mapa de sombras sobre edificaciones. Podemos ver de forma rápida como afecta el sol a la fachada.

• La segunda aplicación es un poco más técnica, pero útil por los datos que aporta. Acceso a la aplicación desde Astro desde aquí, proviene del artículo sobre técnicas de asoleamiento y cálculo práctico (Historia de la orientación en arquitectura aquí).

Ya teniendo claro como está afectando los rayos del sol a nuestra casa. Ahora entraremos en las características de orientación de espacios en una casa según los principios arquitectura bioclimática.

🟧 Nota: Desde nuestro artículo de fachadas de casas modernas se pueden visualizar varios ejemplos con buen diseño.

Materiales y colores en fachadas

Aquí de forma rápida es donde entra el concepto de inercia térmica en fachadas, es decir, la capacidad de un material para almacenar calor y liberarlo gradualmente.

Por ejemplo, una alta inercia térmica en una fachada soleada actúa como un regulador térmico natural, amortiguando las fluctuaciones de temperatura y mejorando el confort interior del edificio.

El gráfico anterior es del artículo sobre aislamiento térmico sobre paredes. En modo resumen, es mejor ver la tabla siguiente donde los materiales de fachada como el hormigón, ladrillo macizo, etc son la mejor opción:

Por supuesto, los colores de la fachadas influyen en la absorción del calor, el blanco el que menos a el negro que será el que más. Por ejemplo, en paramentos verticales soleados, siempre se aplicará el blanco o colores claros.

Orientación Norte en fachadas de casas:

En este tipo de fachadas con orientación Norte, normalmente el sol no incide de forma directa, de manera que sólo recibe algo de radiación solar a primera y última hora durante los meses de verano en los que el sol realiza un mayor recorrido o trayectoria.

 Estrategias de diseño fachada Norte:

– Se distribuirán hacia esta parte de la casa las zonas no habitables como baños, aseos, cocinas, cuartos de instalaciones, pasillos, distribuidores o accesos, escaleras, etc…

– Se diseño requiere fachadas con un reducido porcentaje de huecos, con poca cantidad de puertas y ventanas al exterior, para evitar las pérdidas energéticas ya que son las zonas que presentan mayores demandas de calefacción en invierno.

– Distribución de la vivienda en dos zonas o espacios, de manera que las zonas no habitables y las de paso queden agrupadas en la parte posterior con orientación norte.

🟧 Nota: En zonas frías y donde la cantidad de lluvia es considerable, un material excelente es la pizarra. En cubiertas proporcionan un aislamiento extra además de absorber el calor para el invierno, y la utilización de la pizarra en fachadas de casas y edificios ¡es excelente!

Orientación Este en fachadas de casas:

Para la definición de fachada en esta orientación,  la vivienda recibe radiación solar durante las primeras horas de la mañana hasta mediodía, si bien en invierno dicha radiación será mucho más suave, mientras que en verano sobre la fachada con orientación Este incidirá más directamente y durante mayor tiempo de manera que es cuando se aporta mucha más cantidad de soleamiento a las estancias con esta orientación.

El verano en la fachada Este incidirá más directamente y durante mayor tiempo de manera que es cuando se aporta mucha más cantidad de soleamiento a las estancias con esta orientación.

Estrategias de diseño fachada Este:

– Se distribuirán zonas de uso o estancias como la zona de cocina o la zona de día que aprovechen la luz solar de la mañana.

– Es conveniente diseñar algún tipo de porche o elemento de sombreamiento mediante especies vegetales de hoja caduca, que permita aprovechar el sol en invierno y limitar el exceso de radiación del verano. Es una buena estrategia de protección de la envolventede la vivienda en la fachada bioclimática.

– Se recomiendan protecciones solares pasivas en los huecos con sistemas de lamas verticales y no horizontales. El motivo es que al recibir el ángulo de inclinación solar más pequeño, si colocamos lamas horizontales el sol se filtraría y puede molestar o deslumbrar, con lo que no sería un sistema efectivo.

– Igualmente se recomienda reducir el tamaño de los huecos para que no sea excesivo,  de esta manera también evitaremos tener demandas de calefacción excesivas en invierno así como de refrigeración en verano, aunque también ello dependerá de los parámetros climáticos y de la severidad de la zona climática en que se ubique.

Orientación Sur en fachadas de casas:

Las fachadas Sur son de gran importancia. Se trata sin duda de la zona de la vivienda que recibe mayor cantidad de radiación solar sobre todo en verano,  siendo por lo tanto el frente principal – frontis hacia el que la vivienda debe abrirse en su proyección y diseño, pues es por donde recibe mayor cantidad de luz natural.

Estrategias de diseño fachada Sur:

– Se distribuirán en la zona sur de la misma aquellas estancias donde normalmente se pasa mayor tiempo y se requiere más luz como el salón principal o zona de estar,  los dormitorios principales de la vivienda, etc..

– Se debe prestar especial atención al diseño de las protecciones solares como voladizos o aleros de cubierta, ya que es la fachada que mayor soleamiento recibe. Además de utilizar en ventajas y huecos de fachada algún elemento protector para los rayos del sol como:

–  Es conveniente que la mayor parte de la fachada principal de la vivienda se oriente hacia el sur para conseguir el máximo aprovechamiento del sol, y que en esta orientación las fachadas dispongan de mayor cantidad de huecos que en el resto de las orientaciones de la vivienda.

– Se recomienda tener en cuenta en el diseño y emplazamiento de la construcción si existen edificaciones vecinas, edificios próximos u otro tipo de obstáculos naturales o de otra índole que puedan arrojar sombra a nuestra fachada ventilada bioclimática, ya que ello puede condicionar la ubicación de la misma dentro de la parcela o solar.

En verano el sol incide con un ángulo muy inclinado, mientras que en invierno el sol cae mucho más bajo y se debe permitir la ganancia solar. Se trata de conseguir en cada estación del año el aprovechamiento adecuado de la cantidad de radiación solar necesaria para mejorar el balance energético de las estancias con dicha orientación.

Hay que tener en cuenta que el análisis bioclimático de una vivienda dispone de  unos rasgos significativos en comparación con las casas tradicionales. Podemos ver a grandes rasgos las diferentes más notables de una construcción encaminada a la sostenibilidad:

Orientación Oeste en fachadas de casas:

En las fachada Oeste. El sol incide fundamentalmente a partir del medio día, sobre todo por la tarde recibiéndose la radiación solar de las últimas horas del día. El ángulo del sol sobre la fachada va decayendo a medida que pasan las horas hasta la puesta de sol.

Estrategias de diseño en fachada Oeste:

-Conviene disponer las estancias como el garaje, los servicios de las habitaciones orientadas al sur, zonas de ocio o de juegos, etc.

– Los huecos de estas fachadas se dispondrán de manera que, junto con los que se abran en las fachadas con orientación este, permitan una adecuada ventilación cruzada para la ventilación de la vivienda así como una correcta refrigeración nocturna en verano.

– Para evitar el deslumbramiento, como en el caso de las fachadas con orientación este, es conveniente disponer de protecciones solares pasivas en los huevos con lamas verticales y no horizontales.

Algunas estrategias globales según orientación:

En la siguiente infografía podemos identificar las fachadas de una casa y sus puntos clave para determinar la orientación de espacios en una vivienda (Gráfico para españa:

– Conocer cuál es la dirección de los vientos predominantes de la zona donde se emplaza la fachada de la vivienda, de esta forma se ubicará la misma y se diseñará la fachada de manera que se deben evitar la intrusión en el interior, pues esto contribuiría a unas mayores pérdidas o ganancias energéticas.

Si fuera necesario para evitar dicho efecto se pueden diseñar pantallas vegetales mediante árboles o vegetación que ayude a bloquear dicha circulación del aire sobre la fachada de la casa.

– Buscar un porcentaje óptimo de huecos en función de la orientación de cada fachada de la vivienda. Intentando que las fachadas al sur sean las que dispongan de mayor porcentaje de huecos y las que dan al norte las que menos, esto ayudará de manera muy favorable a reducir las demandas energéticas.

En el siguiente esquema podemos distinguir las fachadas con huecos óptimos en un %.

– Incorporar al diseño de la vivienda algún elemento en la zonas de paso, distribuidores o pasillos, con ventanas o aperturas practicables en la zona superior o en el techo, que puedan abrirse en verano para favorecer la ventilación y refrigeración natural pasiva, sobre todo en zonas donde los veranos son más calurosos.

– Diseño óptimo de los voladizos y aleros en las fachadas sur y elección de las protecciones solares adecuadas para los huecos.  Una buena opción sería recurrir a contraventanas de lamas móviles orientables, con lamas horizontales al sur y verticales al este y al oeste.

Para una aplicación adecuada de las estrategias de diseño de una fachada desde el punto de vista de la eficiencia energética, es muy importante tener en cuenta que cada vivienda requerirá de unas estrategias específicas como: La zona climática en que se ubica, características del clima local, su altitud sobre el nivel del mar, la presencia de obstáculo naturales o bien de edificaciones que pueden alterar la aportación solar natural o la circulación y la dirección de los vientos predominantes, cercanía o proximidad al mar, etc…

En cada caso, según estos factores, el técnico debe analizar y valorar cuales son las estrategias más adecuadas.

Para aumentar los conocimientos es recomendable ver las técnicas constructivas de fachadas bioclimáticas en el artículo cómo construir casas bioclimáticas donde se muestran 38 fichas de gran valor.

El ejemplo perfecto

Es evidente que la ubicación de la vivienda dentro de la parcela será la que determine las características de nuestra vivienda en su envolvente y en la eficiencia energética de la misma.

No todas las construcción tienen tantas posibilidades e incluso algunas tienen alguna fachada contra el Sol, pero hemos querido buscar un ejemplo de orientación en vivienda para que nos demos cuenta que no estamos reñidos ni con el buen gusto  ni con el diseño al practicar una disposición optima en la casa que vamos a vivir.

Puntos de interés:

• Manual de diseño bioclimático… AQUÍ.
• La forma de la arquitectura incentivada por el viento y el sol… AQUÍ.
• Diseño urbano, más de 30 manuales… AQUÍ.
• Arquitectura biosustentable o sostenible (22 Documentos… AQUÍ)

Nota: Un compañero nuestro vía linkedin nos ha sugerido un vídeo… «Geolocalizar el modelo para proyectar sol y sombras reales sobre el en Sketchup«. Muy práctico y de merecer su visionado para poder obtener unas sombras reales y de forma rápida en las fachadas de viviendas ante nuestros proyectos o los edificios que podamos ubicar.

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