ENVOLVENTES Y DISEÑOS EN EDIFICIOS SUSTENTABLES. Resumen

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1 ENVOLVENTES Y DISEÑOS EN EDIFICIOS SUSTENTABLES SILVIA DE SCHILLER Centro de Investigación Hábitat y Energía, Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo Universidad de Buenos Aires Argentina schiller@fadu.uba.ar Profesora de Arquitectura en la Carrera de Arquitectura de la FADU-UBA desde 1984 y Directora del Centro de Investigación Hábitat y Energía y el Programa de Asistencia Técnica en Arquitectura Bioambiental. Arquitecta graduada en FADU-UBA, se doctoró en Diseño Urbano, Universidad de Oxford Brookes, Reino Unido, con la tesis PhD Sustainable Urban Form: environment and climate responsive design. Investigadora senior, especializada en diseño bioambiental, sustentabilidad urbana y edificación sustentable, desarrolló proyectos de investigación en el marco del Programa EU ALFA-ibis, en el Joint Centre for Urban Design, Universidad de Oxford Brookes, y la SECYT- UBA, dicta cursos de grado y posgrado y dirige tesis de maestría y doctorado. Recibió premios a la investigación en arquitectura y en concursos, publica extensamente y es oradora invitada en reuniones internacionales. Resumen Esta presentación analiza el creciente impacto ambiental del hábitat construido y los factores de mitigación que el mismo hábitat puede aportar para lograr un desarrollo edilicio más sustentable. Entre los aspectos que contribuyen sustancialmente a la sustentabilidad se incluyen la conservación de fuentes de energía y la eficiencia en el uso de energía, la conservación de agua, la selección de materiales sanos y de bajo impacto y la creación de espacios de alta calidad ambiental, poniendo en evidencia el rol de la envolvente en el grado de impacto de los edificios, tanto hacia el ambiente exterior y su contribución a la isla de calor de la ciudad, como hacia el ambiente interior. En este marco, se presentan sistemas de calificación de sustentabilidad y de certificación de edificios de bajo impacto, desarrollados e implementados en distintos países, cuyos resultados muestran la necesidad de desarrollar sistemas regionales de evaluación de sustentabilidad en arquitectura. Finalmente, se presentan ejemplos de edificios que incorporan recursos de sustentabilidad y estudios de eficiencia energética de fachadas y calidad ambiental de interiores realizados en el Centro de Investigación Hábitat y Energía a fin de demostrar la importancia del diseño de envolventes en la arquitectura sustentable. 1

2 Introducción La creciente conciencia del impacto ambiental de las actividades del hombre durante las últimas décadas, especialmente después de la Cumbre de Río de Janeiro en 1992, es reflejo de los impactos del desarrollo y la globalización, que exceden la escala local y regional para producir cambios crecientes a nivel mundial con las emisiones GEI, gases efecto invernadero, y productos químicos que disminuyen el efecto protector de la capa de ozono. A pesar de esta conciencia generalizada, las practicas convencionales en el diseño y construcción de edificios no ha cambiado en forma significativa. Sin embargo, como se demuestra aquí, el impacto ambiental de la edificación es muy importante, contribuyendo en una proporción significativa de todos los impactos ambientales a nivel nacional. La Tabla 1 presenta un resumen de los impactos mas importantes del hábitat construido en Argentina, basado en estudios realizados en el CIHE, Centro de Investigación Hábitat y Energía. Dichos impactos abarcan las siguientes escalas: Mundial: cambio climático y calentamiento global Regional: lluvia ácida, polución aérea Urbana: isla de calor, polución aérea y térmica Local: ruido, modificación de microclima (sombra, viento, etc.) Tabla 1. Aspecto Porcentaje Impactos Demanda de energía 45 % Polución aérea y térmica Emisión, gases efecto invernadero 25 % Calentamiento global Residuos sólidos 50 % Relleno sanitario, transporte Aguas pluviales 60 % Inundaciones, polución de aguas Polución térmica 35 % Isla de calor urbano Polución aérea 20 % Smog, polución aérea Un aspecto de creciente importancia para la sustentabilidad del hábitat construido en Argentina es la demanda de energía de edificios. El uso de recursos energéticos fósiles como el gas y los derivados del petróleo y carbón, 2

3 provocan impactos ambientales muy significativos, y una proporción de estos impactos proviene de edificios. También aumenta la dependencia en fuentes de energía no renovables, situación muy problemática en Argentina, que cuenta con solo 11 años de reservas con la demanda actual, plazo que se reduce con un aumento previsible de la demanda. Adicionalmente a la sustentabilidad ecológica y ambiental, los proyectos de arquitectura deben alcanzar sustentabilidad económica y social. Después de tres décadas de energía abundante y de bajo precio, se puede prever un nuevo contexto energético, donde solo los edificios energéticamente eficientes son sustentables. Al mismo tiempo, los edificios deben ofrecer espacios interiores y exteriores de alta calidad ambiental, logrando satisfacción para los usuarios con mínimos impactos. Calificación y Certificación Con el objetivo de evaluar, medir y promover las características sustentables de edificios, se han desarrollado sistemas de calificación y certificación, cuyos principales objetivos son: Promover el valor agregado del edificio sustentable en el mercado. Orientar al proyectista hacia soluciones sustentables durante el proceso proyectual. Lograr transparencia y confiabilidad en el proceso de evaluación de sustentabilidad. Para lograr estos objetivos los sistemas de certificación fueron desarrollados con las siguientes características: Evaluación independiente del proyectista. Criterios objetivos pre-establecidos. Proceso de evaluación que asegure replicabilidad y control de certificación. Criterios que respondan al contexto regional: Clima y entorno ambiental Tecnología constructiva Expectativas y entorno social 3

4 Las Figuras 1 y 2 indican la distribución del puntaje asignado a distintos aspectos de la sustentabilidad de edificios. Es importante notar que tanto en el sistema LEED, Liderazgo en Diseño Ambientalmente Eficiente 1 como en el sistema BREEAM, Método de Evaluación Ambiental del Centro de Investigación de la Edificación 2, los factores energéticos tienen un puntaje alto y el diseño de la envolvente juega un rol fundamental en este aspecto Energía Uso de suelo Agua Salud Materiales Polución Transporte Figura 1. Sistema de certificación BREEAM y la distribución porcentual del puntaje. 1 LEED: Leadership in Environmentally Efficient Design, desarrollado en los Estados Unidos por el Consejo de la Edificación Verde (Green Building Council). 2 BREEAM: Building Research Establishment Environmental Assessment Method, desarrollado en el Reino Unido. 4

5 Energía Uso de suelo Agua Salud Materiales Proceso Figura 2. Sistema de certificación LEED y la distribución porcentual del puntaje. El Edificio Sanitas, en Madrid, fue el primer intento en España de evaluación edilicia con el sistema LEED, demostrando que los recursos de sustentabilidad son compatibles con una arquitectura creativa (Figura 3). Figura 3a. Atrio de ventilación e iluminación natural en el edificio Sanitas, Madrid. Figura 3b. Vista exterior del edificio Sanitas, Madrid. 5

6 El edificio de la Administración de Agua en Middleberg, Países Bajos, es otro ejemplo de una arquitectura que ofrece alta calidad ambiental, con conservación y reciclaje de agua, y componentes que generan energía renovable. Figura 4a. Paneles fotovoltaicos e iluminación natural cenital en el atrio del edificio de oficinas de la Administración de Agua, Middleberg, Países Bajos: Figura 4b. Vista exterior del edificio de la Administración de Agua: reciclaje de agua, materiales de bajo impacto y fachadas energéticamente eficientes. La arquitectura sustentable requiere realizar una serie de estudios durante el proceso de diseño a fin de verificar y mejorar el comportamiento energéticoambiental del proyecto. Las técnicas de simulación numérica y física permiten evaluar factores tales como: Incidencia de radiación solar en fachadas, eficacia de elementos de protección solar y el riesgo de sobre-calentamiento. Calidad, distribución y nivel de iluminación natural en interiores. Control y manejo de temperaturas interiores, la incidencia de riesgo de condensación y las perdidas de energía en invierno. Las Figuras 5ª y 5b indican una serie de ensayos realizados en el Laboratorio de Estudios Bioambientales del CIHE. 6

7 Figura 5a. Estudio de protección solar según hora del día y estación del año; ensayo con maqueta en el Heliodón del CIHE. Figura 5b. Estudio de captación solar y grado de sobrecalentamiento en interiores; ensayos con maquetas en laboratorio. Figura 6a. Estudio con maqueta del ingreso de sol directo en el Heliodón del CIHE. Figura 6b. Estudio con maqueta de la calidad y distribución de iluminación natural en el Cielo Artificial del CIHE. El diseño de fachadas es un factor fundamental en el logro de edificios sustentables de bajo impacto ambiental. Diseños inteligentes, creativos e innovadores de la envolvente edilicia proporciona las siguientes ventajas, tanto ambientales como económicas, al reducir la demanda de energía convencional y ofrecer mejores condiciones interiores: Control de perdidas excesivas de energía en invierno. Protección del ingreso incontrolado de radiación solar en verano. Captación de radiación solar en invierno con aporte parcial de energía renovable. Iluminación natural de interiores. Disminución del impacto ambiental de los materiales. 7

8 Conclusiones El desafío de la Edificación Sustentable implica incorporar nuevos criterios proyectuales en: Plazos: Lograr equilibrio entre corto y mediano plazo, estimando el panorama futuro a largo plazo, clave de sustentabilidad. Parámetros: Desarrollar parámetros regionales y nacionales de Edificación Sustentable relacionados con la realidad social y económica, y los plazos de disponibilidad energética, tanto para los servicios como para el sector productivo. Modalidad: Considerar el amplio espectro de la construcción formal y el gran peso de la construcción informal en la producción de materiales, procesos constructivos y diseño en el marco de la Edificación Sustentable. Formación y practica: Introducir conceptos, métodos y estrategias de ES en la formación académica y en la practica profesional. Calificación / Certificación: Establecer la calificación de ES en el país y la región, capacitando a los profesionales y técnicos y orientando el mercado hacia el valor agregado que aporta la promoción de un hábitat construido sustentable. Referencias de Schiller, S. Impacto de la forma edilicia en el confort de espacios urbanos, en Anais 2º. Encontro Latinoamericano y 5º. Encontro Nacional sobre Conforto no Ambiente Construido, ISBN , Fortaleza, Brasil de Schiller, S., Gomes da Silva, V., Goiijberg, N. y Treviño, C., Sustainable Building: Implementation in the Latin American context, Proceedings PLEA-2003 Rethinking Development, Santiago, Chile, Evans, J. M., Evaluación de impacto del sol en envolventes vidriadas, en Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, ISSN , INENCO-UNSa, Salta, Evans, J. M., Eguía, S. y Pérez, A., Impacto solar en fachadas. Metodología para la determinación de características termo-lumínicas en envolventes vidriadas, en Anais 1ª. Conferencia Latino-Americana de Construção Sustentável y 10º. Encontro Nacional de Tecnología do Ambiente Construido, ISBN , San Pablo, Brasil