Arquitectura y Energía Natural

Por: Rafael Serra Florensa y Helena Coch Roura

Introducción
El libro que presentamos es el resultado de la fusión de dos libros ya publicados ; "Les energies a
l'arquitectura" y "El disseny energètic a l'arquitectura". Dichos libros, concebidos didacticamente,
creemos que presentan además, un interés general para profesionales de la arquitectura, que justifica su publicación como un conjunto único.

En la primera parte del texto, tratamos los aspectos básicos o principios científicos de lo que representan las energías en la arquitectura y, a continuación, en la segunda parte, desde las técnicas más generales del diseño hasta las más particulares; acústicas, lumínicas y climáticas que, permiten el mejor aprovechamiento de las energías naturales en los edificios.

La primera parte consideramos que es la base introductoria para el estudio de los sistemas, naturales o artificiales, de control ambiental en los edificios. En esta parte se plantean los principios físicos, fisiológicos y psicológicos que, permiten comprender los sistemas de iluminación natural y artificial, la acústica y los sistemas de calefacción, de acondicionamiento, etc.. A partir de estos principios se podría acceder a algun sistema de control ambiental aplicable en la arquitectura.

En la segunda parte, penetramos en el estudio del aprovechamiento de las energías naturales en losedificios. Primero analizando cómo las diferentes decisiones generales del proyecto arquitectónico influyen sobre su comportamiento ambiental y, a continuación tratando los sistemas específicos, climáticos, lumínicos y acústicos que aprovechan estas energías naturales.
Hoy en día, los problemas medioambientales y la escasez, siempre latente, de los recursos energéticos posibles hacen muy importante el aprovechamiento de las energías naturales. En este contexto la arquitectura oficial tiende a apoyarse, cada vez más, en el uso de sistemas artificiales, sofisticados hoy, con controles informatizados que no consiguen esconder la básica contradicción de su diseño, que los hace consumidores desmesurados de energía, bajo la pretensiosa simplicidad de su piel austera.

En estas circunstancias, creemos que tiene sentido estudiar los sistemas naturales de control ambiental desde un enfoque arquitectónico global, estudiando el comportamiento energético de un edificio desde sus condiciones de implantación y su forma, el tratamiento de su envolvente y, la construcción y acabados de su interior. De esta forma, los sistemas específicos lumínicos, acústicos y climáticos y, en especial, cuando estos sistemas son artificiales, los entendemos como componentes ortopédicos que intervienen corrigiendo defectos básicos del diseño que se podrían haber resuelto a menudo con un proyecto adecuado.

La parte final del libro complementa la información con la presentación de los programas de ordenador que lo acompañan y, que permiten evaluar el comportamiento lumínico, acústico y climático de los edificios.

Tratandose de sistemas naturales de control ambiental y de uso arquitectónico, los programas son de fácil utilización y, presentan resultados aproximados con rapidez. Con ello se pretende facilitar su utilización ágil, desde los inicios del proceso de proyección, cuando son más importantes las decisiones que se toman.

Índice
1ª parte: El ambiente arquitectònico, visual, acústico y climático
Capítulo 1 El entorno humano y el papel de la energía
1.1 El cuerpo y el ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2 El proceso perceptivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3 Acción en el ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4 Principios de la acción ambiental colectiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5 Evolución del espacio como relación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.6 Constricciones en el diseño ambiental a nivel de agrupación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.7 Justificación del análisis del entorno en la arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Capítulo 2 Definición física del ambiente
2.1 Principio físico de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2 Producción de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3 Medición de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4 Propagación de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.5 Comportamiento general frente a obstáculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.6 Difracción de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.7 Reflexión en los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.8 Absorción de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.9 Transmisión de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Capítulo 3 Definición fisiológica del ambiente
3.1 Principios de la sensación y de la percepción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2 Los sentidos humanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3 Reacción de los sentidos al nivel energético y la longitud de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.4 Sensibilidad de los sentidos al espacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.5 Sensibilidad de los sentidos en relación al tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.6 Principios generales del confort ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.7 Confort visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.8 Confort acústico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.9 Confort climático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.10 El confort global . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Capítulo 4 Definición psicológica del ambiente
4.1 La sensación y la percepción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.2 El aprendizaje del proceso perceptivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.3 Principios fundamentales del proceso percptivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.4 Los factores de la percepción y la Gestalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.5 Las percepciones asociadas y las sinestesias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.6 El lenguaje como base de la percepción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.7 La percepción del espacio y la reacción individual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.8 Los tipos de carácter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.9 Percepción ambiental y estética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Capítulo 5 Inicio del lenguaje, parámetros y definidores ambientales
5.1 El lenguaje ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.2 Necesidades y apetencias humanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.3 Las voliciones ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.4 Los definidores ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.5 Valores típicos de los definidores ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
2ª parte: El control ambiental en el tiempo y en el espacio
Capítulo 6 Evolución del control ambiental en la arquitectura
6.1 Introducción, limitaciones del análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6.2 Los tiempos primitivos, refugio básico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.3 Civilizaciones mediterráneas, forma y función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.4 Crecimiento de Europa, el frío y la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.5 Tiempo de cambio hasta el industrialismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.6 La modernidad y su contradicción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.7 El futuro y la utopía ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Capítulo 7 El clima y otras preexistencias ambientales
7.1 Macrofactores y microfactores del entorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.2 Parámetros climáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
7.3 Otros parámetros ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.4 Análisis general de preexistencias ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Capítulo 8 Clima y la arquitectura popular
8.1 Diversidad climática y modelos básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
8.2 Arquitectura de los climas cálidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
8.3 Arquitectura de los climas fríos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
8.4 Complejidad en los climas templados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
12 Las energías en la arquitectura
3ª parte. Los medios naturales de control ambiental
Capítulo 9 La acción microclimática
9.1 La elección de la ubicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
9.2 Corrección del entorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Capítulo 10 Características generales del proyecto
10.1 Forma general del edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
10.2 El tratamiento de la piel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
10.3 El interior del edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Capítulo 11 Las características específicas del proyecto
11.1 Las obstrucciones según las orientaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
11.2 La orientación de la forma general del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
11.3 Los cerramientos según la orientación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
11.4 Topología del espacio interior del edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Capítulo 12 Sistemas especiales de control ambiental
12.1 Sistemas de climatización natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
12.2 Sistemas de iluminación natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
12.3 Sistemas de control acústico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Anexo A La evaluación del comportamiento ambiental
A.1 Dimensionado de la luz natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.2 Dimensionados acústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3 Dimensionado climático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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