por PABLO SILLS

Muchas veces, como arquitectos pensamos que el tema de la climatización y en especial de la refrigeración les compete a los ingenieros mecánicos, quienes lo resuelven con… máquinas. Sin embargo, en este número dedicado a la sustentabilidad del diseño en arquitectura trataremos de entender la climatización desde el punto de vista del diseño. Para ello hay que dejar de ver los edificios sólo como espacios arquitectónicos estéticos e incorporar a la variable de habitabilidad un gran desempeño energético.

Antes de la Era Industrial, la arquitectura tenía la virtud de adaptarse al uso o destino del edificio y al clima local del lugar donde se emplazaba. Es decir, convivían los dos aspectos: clima y uso, de modo natural. Luego, con la invención de la refrigeración mecánica, nos desligamos de esa variable para hacer edificios de estilo Internacional, que no se preocupaban del clima dónde se emplazaban, pues la máquina se ocupaba del resto. Sin embargo, con la crisis energética de los 70 y la crisis ambiental actual, caemos en cuenta de que la energía y las emisiones de CO2 nos obligan a retomar la variable habitabilidad y desempeño energético.

Así pues, hoy parece más aconsejable diseñar edificios que requieran poca climatización mecánica y resuelvan el problema con la forma, la orientación y el modo de uso. Para avanzar, debemos situarnos en el contexto de la problemática del diseño, que tiene dos aspectos relevantes a este respecto:

• Entender el clima local, sus variables, los problemas y oportunidades para adaptar la arquitectura al clima.
• Entender el destino del edificio, los patrones de uso y  el clima interior que genera su ocupación.

Está comprobado que los mayores desempeños de optimización energética se consiguen cuando se establecen metas de climatización y de consumos de energía desde un principio, y que el éxito depende de un equipo interdisciplinario de arquitectos y especialistas que se apliquen desde el día cero al proyecto.
Es también una estrategia económica, puesto que el diseño es lo más barato del costo de un edificio, por lo que se maximiza el beneficio y, si falta climatización (por climas con estaciones extremas), se recurre a máquinas para completar el saldo. Pero, ¿estamos haciendo eso?

Como ejemplo de lo contrario, tenemos el caso de los edificios de oficina, que demandan altas cuotas de energía para ser habitables. Vamos por parte.

Clima exterior

El primer componente del problema es el clima de Santiago, catalogado como “templado semiárido”, con veranos calurosos y secos, inviernos fríos y una gran amplitud térmica diaria.

Clima interior

El segundo componente es el clima interior generado por el uso, que en un edificio de oficinas se traduce en ganancias internas a razón de:
• Personas: 7,5W/m2 o 70W/persona actividad sedentaria
• Iluminación: 40W/m2 (iluminación eficiente 20W/m2)
• Equipamiento (PCs): 12W/m2

Referencias:

- Se considera 10m2 por persona (carga ocupación oficinas OGUC).
- En la practica 5m2 por persona debido al alto precio de las oficinas (25 UF/m2 a 50 UF/m2).
- El 80% de las personas ocupa PC.

Con estos dos componentes, tenemos que diseñar el edificio. Veamos ahora las opciones:

a) No podemos cambiar el clima de Santiago; b) no podemos disminuir el número de ocupantes ni de PCs en la oficina para tener menos calor al interior; c) el diseño debe ser eficiente energéticamente, para así lograr el mismo confort interior con poco gasto de energía.

Si  pensamos en un edificio de oficinas, las condiciones mínimas son:

• Iluminación alrededor de 500 lx en área de trabajo
• Renovación de aire fresco a razón de 8 lt seg/ persona o 1,5 ca/hr.
• Temperatura: verano 20º-26ºC , invierno 20º-24ºC
• Humedad relativa:  50%-60%

Sin embargo, los edificios de oficinas actuales presentan los siguientes aspectos :

• Edificios esbeltos, con grandes superficies de fachada expuestas a la radiación solar
• Envolvente 100% cristal
• Materialidad interior sin masa térmica (uso de tabiques livianos, alfombras y pisos falsos)
• Tanto personas como elementos expuestos al calor.

Conclusión

En otras palabras, estamos creando el perfecto efecto invernadero, o un edificio-cocina solar, debido a que la radiación solar sobre una fachada poniente puede alcanzar los 160kWh/m2 en enero (la energía eléctrica mensual consumida en mi casa alcanza esa cifra). Podemos entender que la esbeltez  se debe a un tema de densidad y constructibilidad que hace viable los edificios desde el punto de vista económico, pero la envolvente es netamente un tema de diseño.

Si sumamos los efectos del calor producido por la radiación (incluso usando cristales de última generación con coeficientes de sombra bajo 0,3) al calor generado por las personas, equipos y luces encendidas (recordemos que, con tanta luz natural, se bajan las cortinas), el resultado es un edificio inhabitable sin una gran planta de frío. Y todo esto sin ahondar en el confort lumínico, que es otro gran problema generado por el exceso de ventanas no controladas.
Poniendo otro ejemplo, los edificios tiene tanto cristal y tan poca masa térmica como un automóvil, que al dejarlo todo el día expuesto al sol todos sabemos lo que sucede. Todo esto nos lleva a  tres aspectos básicos a tener en cuenta en el diseño para el clima de Santiago:

• Forma, proporción y orientación del volumen del edificio: en el primer aspecto, evidentemente trataremos de evitar grandes fachadas  expuestas al poniente o al oriente.
• El diseño de la envolvente y su relación con el sol: en el segundo, habrá que ser conscientes de la cantidad de cristal que queda expuesto a la radiación solar.
• La masa térmica y su capacidad de absorber calor: en el tercero, existe la oportunidad de, exponiendo masa térmica al interior, absorber el exceso de calor generado en la oficina para liberarlo por la noche, por medio de ventilación nocturna.

Soluciones

La estrategia de ventilación nocturna está demostrada en investigaciones académicas realizadas por el académico de la UC Waldo Bustamante (SET conference 2007), donde se alcanzan grandes ahorros de energía en refrigeración, aun en edificios existentes. En esta misma línea, existen nuevos materiales livianos que reemplazan la masa térmica de muros de hormigón, por ejemplo, con planchas de yeso cartón con PCM encapsulado (material de fase cambiante fabricado por BASF), que al cambiar de estado mantiene una temperatura constante cercana a los 23º C, absorbiendo el calor en exceso durante el día para luego liberarlo por la noche, cuando el aire está más frío.

Finalmente, lo que se quiere enfatizar aquí es en la necesidad de conjugar estrategias de diseño con las variables de clima y uso antes expuestas. Usar la creatividad para poner al usuario, sus necesidades de confort-habitabilidad y de gasto-energía como aspectos relevantes desde el inicio del proyecto, cuando siempre es más barato lograr un edificio eficiente y sustentable.