El confort térmico se hace evidente cuando no se considera. Esto se debe a que cuando las condiciones térmicas son adecuadas, el cuerpo está en equilibrio con el medio ambiente y los ocupantes simplemente pueden realizar sus actividades normalmente. Por el contrario, cuando un espacio es demasiado caliente o demasiado frío, pronto vemos cambios en nuestro estado de ánimo y cuerpo. La insatisfacción con el entorno térmico se produce cuando el equilibrio térmico es inestable, es decir, cuando existen diferencias entre el calor producido por el cuerpo y el calor que el cuerpo pierde con el medio ambiente.
Un análisis de 24 estudios sobre la relación entre la temperatura y el rendimiento de las personas indicó una reducción del 10% en el rendimiento tanto a 30°C como a 15°C, en comparación con un ideal que oscila entre los 21°C y los 23°C, demostrando el impacto que puede tener el confort térmico en los ocupantes de una oficina. Un estudio más reciente, en un entorno controlado, indicó una reducción en el rendimiento del 4% a temperaturas más frías y una reducción del 6% a temperaturas más cálidas. [1]
Protegernos del clima es una de las principales funciones de la arquitectura. Esto se puede lograr de forma activa (por ejemplo, utilizando equipos de calefacción o aire acondicionado), o de forma pasiva, utilizando radiación solar, ventilación y materiales en favor del confort interior. Si bien la aparición de las tecnologías de refrigeración y calefacción ha mejorado las condiciones interiores, también ha contribuido a la creación de edificios que están mal adaptados a los entornos en los que se instalaron, aumentando los costos de enfriamiento y calefacción. Los edificios de oficinas con fachadas acristaladas, que no están especificados con respecto al clima local, relegan a los complejos sistemas de aire acondicionado la tarea de mantener una temperatura interior constante.
La envoltura del edificio es una parte importante, ya que actúa como un filtro entre el clima exterior e interior, y debe diseñarse teniendo en cuenta las condiciones climáticas locales. En lugares cálidos, generalmente se busca ventilar el edificio tanto como sea posible, con aberturas generosas y espacios sombreados. En una región fría, por el contrario, se tiende a permitir que el sol entre en el espacio, y mantener el calor en el edificio es lo más propicio a realizar. La dirección del flujo de calor siempre va de la superficie más caliente a la más fría y la transmisión se produce cuando existe una diferencia entre la temperatura de la superficie externa e interna.
Varias investigaciones abordan las principales formas de pérdida de energía en un edificio. En general, los números están cerca del 35% para las paredes, 25% para ventanas y puertas, 25% para el techo y 15% para el piso. Estas pérdidas de calor ocurren por convección, conducción y radiación. Se producirán inevitablemente, pero es deber del arquitecto gestionar la rapidez con la que se pierde el calor; esto puede controlarse mediante el uso de materiales y técnicas de construcción adecuados para establecer y mantener un recinto de construcción impermeable, incorporando altos niveles de aislamiento.
Hablar de los conceptos de aislación e inercia térmica se vuelve importante en este momento. La aislación térmica reduce la pérdida de calor durante las estaciones frías y la ganancia de calor durante las estaciones cálidas. Materiales aislantes como la lana mineral, fibras cerámicas, espuma de poliestireno y poliuretano, generalmente incluyen muchas áreas huecas. El aire, capturado en estos vacíos, actúa como aislante, ayudando a reducir las pérdidas y ganancias de calor. Ya hemos discutido cómo calcular la transmitancia térmica, llamada también valor U, en este artículo. Este valor permite conocer el nivel de aislamiento térmico en relación con el porcentaje de energía que atraviesa la envoltura; si el número resultante es bajo, tendremos una superficie bien aislada, mientras que un número alto nos alertará sobre una superficie deficiente térmicamente. Otro concepto importante es la inercia térmica, que es la característica de un material para retener el calor y devolverlo al medio ambiente poco a poco. Los materiales con alta inercia tendrán una reacción retardada ante cambios en la temperatura atmosférica. La inercia térmica es relevante en regiones con climas con grandes variaciones térmicas entre el día y la noche. En las regiones costeras, y donde existe poca diferencia de temperatura, la adopción de materiales con baja inercia térmica es adecuada para evitar que las altas temperaturas ingresen a los espacios.
Muros
Para reducir los intercambios de calor entre el interior y el exterior, es importante invertir en materiales aislantes, como la lana mineral, y en su correcta integración en los sistemas de fachada. Los yesos también ayudan a mejorar el confort térmico. Las membranas inteligentes ayudan a controlar la estanqueidad y la humedad, mientras que los recubrimientos pueden contribuir aislando y protegiendo contra el mal tiempo.
Techos
Siempre se debe incluir algún tipo de aislamiento térmico en el techo para alcanzar una mayor comodidad dentro de la casa. En las regiones donde existe una alta inercia térmica, se recomienda construir una losa masiva con la aplicación de un aislante al final. En regiones donde es posible trabajar con una baja inercia térmica, se pueden usar revestimientos de luz, pero siempre con la aplicación de aislamiento térmico. Una técnica que se usa ampliamente, y que ha demostrado resultados positivos y de bajo costo, es pintar las baldosas de color blanco o usar baldosas de colores claros, ya que reflejan los rayos del sol.
Pisos
Aunque a menudo se pasa por alto, el aislamiento de los pisos es importante para reducir los intercambios de calor entre el suelo y el edificio. Además, es importante mencionar que la elección del revestimiento de paredes o pisos influirá en la percepción de la temperatura por parte de los ocupantes.
Ventanas y puertas
El vidrio en las ventanas y fachadas puede permitir que la radiación solar entre al ambiente, pero también puede actuar conservando el calor producido por los ocupantes o los sistemas de calefacción dentro del edificio, o dejándolos evacuar, dependiendo del tipo de edificio. En resumen, el control de la radiación solar se puede resumir en [2]:
-
Admitir o bloquear la luz natural.
-
Admitir o bloquear el calor solar.
-
Permite o bloquear las pérdidas de calor desde el interior.
-
Permitir el contacto visual entre el interior y el exterior.
Para el estudio del comportamiento de los cierres vidriados, es importante considerar ondas cortas y largas. Las ondas cortas son visibles e infrarrojas. Las ondas largas son la radiación infrarroja emitida por los cuerpos calientes. La clave es encontrar un buen equilibrio entre la capacidad de la ventana para reducir la pérdida de calor (valor u) frente a su capacidad para aumentar o reducir la ganancia de calor solar. En este momento es importante considerar el valor G (Factor solar), que es el porcentaje de radiación solar que golpea el vidrio y se transmite directa e indirectamente al medio ambiente. Un valor G de 1.0 representa la transmitancia total de toda la radiación solar, mientras que 0.0 representa una ventana sin transmisión de energía solar. Es decir, en climas fríos, un mayor "valor G" ayuda a proporcionar ganancias solares más útiles y a limitar las necesidades de calefacción. En los países de clima cálido, un valor "G" más bajo ayuda a controlar la ganancia solar innecesaria para limitar las necesidades de calefacción. En la siguiente figura mostramos el funcionamiento de algunos tipos de vidrio.
Las decisiones exitosas influyen en las condiciones de vida de los ocupantes y cada material puede desempeñar un papel dentro de una estrategia de diseño general. La especificación final no solo debe optimizar el consumo de energía, sino también brindar comodidad al usuario, es por eso que es fundamental que los arquitectos profundicemos en la teoría detrás de los fenómenos y cómo las características de los materiales específicos influirán en el rendimiento de cada edificio en toda su complejidad.
Referencias
[1] Wargorcki P (ed), Seppänen O (ed), Andersson J, Boerstra A, Clements-Croome D, Fitzner K, Hanssen SO (2006) REHVA Guidebook: Indoor Climate and Productivity In Offices. Lan L. Wargocki P. Wyon DP. Lian Z. (2011) Effects of thermal discomfort in an office on perceived air quality, SBS symptoms, physiological responses, and human performance.
[2] Lamberts, Dutra, Pereira (2014). Eficiência Energética na Arquitetura. Disponible en este link.
