Conceptos de enfriamiento | alternativas al aire acondicionado para un mundo cálido
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Environmental Health p e r s p e c t i v e s
Conceptos de enfriamiento
alternativas al aire acondicionado para un mundo cálido
Pearl Academy en Jaipur, India, cuenta con una piscina hundida, inspirada en la arquitectura tradicional de Rajasthani, que aprovecha las propiedades termo-reguladoras de la tierra.
© André J Fanthome
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os apagones masivos que ocurrieron en días consecutivos el pasado verano en India1 han resaltado las dificultades que enfrentan los países en desarrollo cuando las redes
eléctricas vulnerables son puestas a prueba por el creciente uso de acondicionadores de aire. Uno de los factores en los apagones es una débil temporada de monzones en la India, que resultó en que el nivel del agua estuviese por debajo de lo normal en algunas represas hidroeléctricas y, por consecuencia, fue menos la electricidad que se produjo.1 El
incremento en la demanda de consumo por los acondicionadores de aire también puede estar implicada. Catherine Wolfram, co-director del Instituto de Energía de la Haas School of Business, Universidad de California, Berkeley, apunta a los datos que muestran que el aumento de la demanda energética en los meses más cálidos y más fríos del año, entre los 16 millones de residentes de Delhi, India, fue más del doble entre 2000 y 2009.2 En un ensayo de 2012 sobre esta investigación concluyó que “gran parte de la explicación de esto es que las ventas de aire acondicionado han aumentado dramáticamente”3. El mundo en vía de desarrollo es el hogar de la mayoría de las ciudades más cálidas y de más rápido crecimiento del mundo, 38 de las 50 ciudades más grandes del mundo se encuentran en países en vías de desarrollo, y la mayoría de las 30 más cálidas de estas ciudades se encuentran en los países en desarrollo.4 Estos países también tienen una rápida y creciente clase media que ahora puede pagar los servicios
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l Jaali es una pantalla perforada ornamental que filtra la luz solar y reduce la ganancia de calor solar. Este elemento de diseño, que prevalece en la arquitectura de la India y Oriente Medio, se puede apreciar aquí en la tumba del jeque Salim Chishti (arriba), construida en el año 1500 en la ciudad de Fatehpur Sikri, la India, y en Pearl Academy (parte inferior).
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Agujas del reloj desde abajo: © André J. Fanthome; © ephotocorp / Alamy; © Dinodia Fotos / Alamy
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que los ciudadanos de los países desarrollados han tenido desde hace mucho tiempo de manera normal y cotidiana.5 El aire acondicionado está en lo alto de esta lista de servicios. India y otros países de Asia Meridional y el Sudeste Asiático están en camino de registrar los mayores incrementos a nivel mundial en la demanda de acondicionadores de aire. Las ventas de aparatos de aire acondicionado en la India aumentaron un 17% durante los últimos tres años, con ventas de más rápido ascenso entre los usuarios residenciales.6 Michael Sivak, profesor investigador de la Universidad de Michigan, estimó la demanda potencial de refrigeración, solo en Mumbai, en cerca de 24% de la demanda total de EE.UU.4 Mohammad Arif Kamal, profesor asistente de arquitectura en la Universidad Musulmana de Aligarh, explica que el aire acondicionado se ha vuelto de rigueur en la India. “El aire acondicionado se ha convertido en un símbolo social y de estatus”, dice. “La gente va a desechar sus casas antiguas y tradicionales de ladrillos, barro, adobe, madera, bambú, etc., a cambio de cajas de hormigón y vidrio en la búsqueda de la modernización, que consume mucha energía operativa”. Michael A. McNeil, investigador del Lawrence Berkeley National Laboratory, ha estudiado a nivel mundial el uso de aire acondicionado y se encontró con que la tenencia de aire acondicionado en países de clima cálido aumenta más rápidamente que el crecimiento económico. Y si China es un ejemplo, sostuvo en un artículo del 2008, la adopción de aire acondicionado en los países en desarrollo podría ser rápida y extensa: en 1990, menos del 1% de los hogares chinos poseía aire acondicionado, pero en 2003, informó, la cifra había aumentado al 62%.7 Más recientemente, las cifras de Chinese National Bureau of Statistics indican que en 2011 los consumidores chinos compraron unos 110 aparatos de aire acondicionado por cada 100 hogares urbanos y aproximadamente 18 unidades por 100 hogares rurales.8 Stan Cox, científico investigador sénior en el Instituto de Tierras sin Fines de Lucro y autor del libro de 2010 Losing Our Cool, predice que China superará a Estados Unidos como el mayor consumidor de electricidad para el aire acondicionado en 2020. De acuerdo con su “muy aproximado” cálculo, el uso total del aire acondicionado a nivel mundial consume actualmente alrededor de mil millones de kilovatios hora (kWh) de electricidad al año, más del doble del consumo total de energía del continente africano para todo tipo de uso, dice, y se podría ampliar diez veces en 2050. “De los mil millones de kWh, aproximadamente la mitad se consume actualmente en los Estados Unidos, pero la mayor parte de ese aumento aproximado de diez veces tendrá lugar en Asia”, prevé Cox.
Impacto ambiental de los acondicionadores de aire
Además de poner presión sobre las redes de energía de las naciones, los acondicionadores de aire representan una amenaza para el medio ambiente y la salud del medio ambiente, principalmente como contribuyentes al calentamiento global. “La cantidad de electricidad que se utiliza para el aire acondicionado es una parte importante de la carga energética para la mayoría de los países, y esa cantidad está subiendo”, dice Durwood Zaelke, presidente del Instituto sin Fines de Lucro para la Gobernabilidad y el Desarrollo Sostenible. “Estás contaminando el clima ya que estás quemando más carbón o gas para hacer funcionar los acondicionadores de aire, y también estás emitiendo gases de efecto invernadero que sirven como refrigerantes en los equipos”. Según Cox, aproximadamente el 80% del impacto del aire acondicionado resulta de la utilización de centrales eléctricas que usan combustibles fósiles. El restante 20% proviene de refrigerantes de las unidades, los agentes líquidos dentro de las bobinas que se usan para enfriar y deshumidificar el aire. Diferentes tipos de refrigerantes se han utilizado en acondicionadores de aire a través de los años. El descubrimiento de que los cloroflurocarbonos (CFC), son los principales contribuyentes del debilitamiento de la capa de ozono, exigió una respuesta internacional, que se concretó en la creación del Protocolo de Montreal sobre sustancias que agotan la capa de ozono, el cual entró en vigencia en 1989 y finalmente eliminó la producción de CFC en 1996. El descubrimiento de que los clorofluorocarbonos (CFC) son los principales contribuyentes al debilitamiento de la capa de ozono9 pedía
una respuesta internacional que condujo a la creación del Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono, que entró en vigor en 1989 y, finalmente, eliminar la producción de CFC en 1996.10 Los CFCs fueron sustituidos por los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), un fluorocarbono de transición con un impacto reducido sobre el agotamiento del ozono que se utilizará sólo cuando las compañías hayan desarrollado mejores refrigerantes. Hoy en día estos están siendo eliminados y reemplazados por hidrofluorocarbonos (HFC). Los HFC no tienen ningún impacto en el agotamiento del ozono debido a la falta de cloro. Sin embargo, se ha encontrado que poseen una característica que no está cubierta por el Protocolo de Montreal: son super-gases de efecto invernadero con un alto potencial para contribuir en gran medida al calentamiento global.12 El esfuerzo por resolver un problema ambiental, por lo tanto, es probablemente exacerbar otro. Stephen O. Andersen, copresidente del Grupo de Evaluación Tecnológica y Económica (GETE) del Protocolo de Montreal, dice que el reto ahora es dar con nuevos refrigerantes. Uno de los candidatos más prometedores, dice, es de propano en grado refrigerante, que ofrece los beneficios de la eficiencia energética y el impacto climático mínimo. Pero, con motor de propano, el aire acondicionado tendría que ser instalado por personal capacitado, a diferencia de las unidades de ventana tradicionales, y con las ventas de unidades de aire acondicionado convencionales continuando a buen ritmo y la regulación desigual de los HFC en todo el mundo, ha habido poca motivación para intentar moverlos del mercado. Zaelke dice que ha comenzado un movimiento entre los firmantes del Protocolo de Montreal para hacer frente a los HFC, aunque no son sustancias agotadoras del ozono, sobre la base de que el aumento de las emisiones de HFC es el resultado de decisiones adoptadas en virtud del Protocolo. Los Estados Federados de Micronesia, preocupados por los niveles crecientes del mar, el año pasado hicieron un llamado en busca de la disminución gradual de la producción y el uso de estos químicos.13 Estados Unidos, Canadá y México, de manera similar, han pedido una enmienda formal del tratado para disminuir gradualmente
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los HFCs.14 Más de 110 de 197 países signatarios del Protocolo han mostrado su apoyo. Es evidente que el movimiento continuo en esa dirección supondría un estímulo mayor a la búsqueda de nuevos refrigerantes, al igual que una medida propuesta por la Comisión Europea en noviembre de 2012 para reducir las emisiones de HCF en los países de Europa.15 Sin embargo, cuando las partes del Protocolo de Montreal se reunieron en Ginebra en noviembre de 2012, un pequeño número de naciones bloqueó el progreso en las correcciones.16 Mientras tanto, los ingenieros están construyendo equipos de aire acondicionado más eficientes, que consumen mucha menos energía de las fuentes de poder. Durante muchos años, el gobierno japonés ha llevado a cabo una serie de medidas para reducir la demanda eléctrica, incluyendo una iniciativa llamada Top Runner Program.17 El programa establece normas de eficiencia para los aparatos eléctricos, incluyendo a los acondicionadores de aire, mediante la identificación de los más eficientes que se producen y el establecimiento de ese nivel de rendimiento como la nueva línea de base que otros fabricantes deben alcanzar. A pesar de que la eficiencia energética ofrece muchas ventajas que hacen que valga la pena llevarla a cabo, Zaelke y Cox hacen notar que la mejora de la eficiencia operativa de los acondicionadores de aire puede tener un menor impacto en la reducción del calentamiento global de lo que uno podría anticipar. “Hay un efecto de rebote”, dice Zaelke. “Mejoras la eficiencia en un cincuenta por ciento, entonces la gente dice, 'sólo me cuesta la mitad, así que puedo usar más.'” Cox ofrece números para apoyar esta evaluación: Dice que el aire acondicionado de las residencias en los Estados Unidos entre 1993 y 2005 aumentó la eficiencia global en un 28%, lo que él llama “muy significativo”, pero la cantidad de energía utilizada para enfriar el promedio del aire acondicionado en los hogares de EE.UU. subió 37% durante esos mismos 12 años.18
Recurriendo a las tecnologías tradicionales
Aunque el uso de aire acondicionado seguirá aumentando a nivel mundial, sin marcos regulatorios serios a la vista, algunos obser-
vadores creen que la conciencia de su impacto ambiental está empezando a cambiar la forma en que los arquitectos e ingenieros, por lo menos, se están acercando al desafío de mantener a la gente fresca. De hecho, muchos edificios en plan de construcción y otros ya existentes emplean una variedad de tecnologías (nuevas y viejas) para alcanzar temperaturas interiores confortables, sin recurrir a la utilización de acondicionadores de aire. Pablo LaRoche, profesor de arquitectura en la California State Polytechnic University Pomona, que también trabaja en el estudio HMC Architects, cree que la verdadera solución para el manejo de la temperatura es el sistema de refrigeración pasivo. Tal sistema transfiere calor de un edificio a cualquier combinación de disipadores de calor de exteriores, tal como el aire, el agua y la tierra, a través de los detalles de diseño especiales en el propio edificio. Al proporcionar vías para llevar calor desde el interior del edificio hacia el exterior, explica, el edificio en sí mismo se convierte en el acondicionador de aire, con poca o nada de energía.19 LaRoche señala que los diferentes tipos de sistemas pasivos de refrigeración funcionan mejor en climas diferentes. Por ejemplo, él dice que la refrigeración por evaporación20 (que aumenta la humedad del aire) funciona mejor cuando el aire es más seco, mientras que la ventilación nocturna21 (utilizando aire frío de la noche para ventilar un edificio y enfriar la masa térmica) es preferible para los lugares donde hay una mayor oscilación térmica entre las temperaturas diurnas y nocturnas. El enfriamiento pasivo evaporativo de flujo descendente PDEC emplea la pulverización de gotitas de agua microscópicas en el aire, un concepto tomado de la arquitectura tradicional en Pakistán, Irán, Turquía y Egipto, según Kamal. Estos edificios tradicionales fueron coronados con toldos atrapa viento (malqafs) que tiraban el aire por las chimeneas y lo enfriaban, dirigiéndolo a través de una fuente de humedad: una piscina, una fuente, o en macetas porosas en las que se filtraba agua. Edificios PDEC contemporáneos también emplean colectores de viento, pero reemplazan las macetas de agua con almohadillas de celulosa húmedas o dispositivos similares. Kamal cita al Centro de Investigación de To-
rrent en Ahmedabad, India, como un excelente ejemplo del uso contemporáneo de PDEC. El centro fue terminado en 1999 y ha proporcionado las condiciones de confort para los ocupantes a la vez que registra bajo consumo energético.22 Otro ejemplo de una estructura de clima cálido utilizando agua y el diseño tradicional para la refrigeración es la Pearl Academy en Jaipur, India. El edificio cuenta con una piscina a nivel de suelo en el patio, lo que, tal como explica el arquitecto Manit Rastogi, funciona de manera similar a un sótano, permaneciendo más frío que el aire sobre el suelo en verano y cálido en el invierno; brisas que fluyen bajo el edificio crean corrientes de enfriamiento evaporativo que empujan el aire hacia arriba a través de las aurículas y escaleras abiertas. El edificio también cuenta con una pantalla exterior de celosía (jaali) que envuelve el edificio, una característica tradicional de la arquitectura de Rajasthani que proporciona un tampón térmico para edificios (sin embargo, esto no se considera enfriamiento pasivo verdadero, sino más bien una estrategia para evitar el sobrecalentamiento). A pesar de que el edificio se encuentra en un clima cálido de desierto, Rastogi dice que mantiene la temperatura interior de 27-30 °C, incluso cuando está más allá de los 43 °C, usando mínimamente aire acondicionado mecánico sólo dos meses del año.23 Uno de los ejemplos más singulares e innovadores de una estructura que utiliza la tecnología tradicional podría ser Eastgate Centre del arquitecto Mick Pearce, un centro comercial en Harare, Zimbabwe, que se inspiró en un programa de televisión de la BBC sobre las termitas en 1992, conducido por el naturalista David Attenborough.24 Pearce quedó anonadado por el uso de la capacidad térmica de la tierra y el monte por parte de las termitas, y sus laberintos de túneles de ventilación. “El montículo de termitas que vemos sobre la tierra es una respiración y sistema de aire acondicionado como el pulmón humano”, dice. El Eastgate Centre cuenta con ventilación nocturna: el aire fresco de la noche es conducido a través de una multitud de pasajes aéreos en concreto pesado del edificio y la estructura de mampostería, provocando el enfriamiento del hormigón del techo abovedado, que absorbe el calor durante el
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día. El calor acumulado en cada día se ventila a una noche a través de estos mismos pasajes, en parte por los ventiladores y en parte por las fuerzas de convección de 48 pilas grandes que se ejecutan a través del centro del edificio. Pearce dice que tomó cerca de tres años para optimizar la sincronización de los ventiladores durante el día y la noche para alinearse con las diferencias diurnas de la temperatura. “Fue como afinar un órgano construido en una iglesia, donde la resonancia del edificio es importante”, dice. “Otro factor fue la ocupación del edificio, donde
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os pasajes de ventilación y las chimeneas de una colina de termitas fueron la inspiración para Eastgate Centre de Harare, donde los ventiladores y la convección se utilizan para agotar la acumulación de calor en el complejo (imagen de abajo). El aire fresco de la noche enfría la masa de concreto del edificio, que absorbe el calor durante el día. El frontis dentado, intercalado con zonas verdes, está diseñado para absorber la menor cantidad de calor durante el día y liberarlo durante la noche (imagen superior izquierda).
Fotografía: © David Brazier. Ilustraciones por Daniel Galán / Fundición Cero. Adaptado por cortesía de la obra de Mick Pearce.
Energía térmica absorbida por las chimeneas para mejorar el efecto de succión
Marquesina de vidrio
Escape de aire natural de las oficinas
82°F
Paneles solares para calentadores de agua Efecto de succión saca el aire desde el patio interno Cara norte sombreada por salientes profundas y plantaciones La masa térmica de la estructura modifica el clima interno de oficina
Oficinas
75°F 79°F
Oficinas
Patio interno con sombra fresca
Espacios en el piso de concreto enfrían el aire entrante en el día Extractores de aire
Extractores de aire
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Patio de comidas
2x Cambios de aire por hora (día) Centro comercial cubierto
Estacionamiento
Tiendas
Tiendas
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El Centro de Investigación Torrent de Ahmedabad, India, usa el viento-catching: torres que absorben el viento y lo enfrían al desviarlo a través de una niebla fina. El aire enfriado desciende a través de un pasillo central abierto y se introduce en los espacios de trabajo en cada nivel. Torres de escape de aire alrededor del perímetro del complejo, ventilan el aire caliente durante la noche.
(como en el termitero) el calor de los ocupantes (salida) es crucial para los ciclos.” De acuerdo con Pearce, Eastgate utiliza el 10% de la energía de edificios de tamaño comparable con aire acondicionado en Harare. Otro sistema de refrigeración alternativo ha sido puesto en práctica en Toronto durante ocho años: un “enfriamiento por fuente de agua profunda” en el que el agua fría se bombea desde una profundidad de cinco kilómetros en el lago Ontario a edificios de oficinas participantes a través de bobinas de metal.25 Ventiladores soplan el aire frío de las bobinas en los edificios con sistemas de control climático y reducen sus demandas de energía. Aunque se utiliza sobre todo en los climas más fríos, se están explorando también en zonas más cálidas. Un proyecto que utiliza esta tecnología está a punto de ser pionero en Honolulu y utilizará agua de mar.26
Arreglos a pequeña escala
Aparte de estas manifestaciones a gran escala en las que el aire acondicionado mecánico puede ser eliminado o reducido, los expertos dicen que hay muchas maneras más pequeñas en que los lugares de trabajo y hogares pueden ser cómodos sin aire acondicionado cuando hace calor. Leon Glicksman, profesor de tecnología de la construcción y de ingeniería mecá-
nica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, señala los ventiladores de techo como un mecanismo adicional de enfriamiento que es mucho más barato que el aire acondicionado. Las cargas solares en edificios de oficinas y viviendas se pueden reducir tanto mediante el uso de colores exteriores como de toldos para mantener el edificio lejos del sobrecalentamiento. Y dice que los techos pueden ser pintados de blanco para desviar el calor.27 Glicksman también está desarrollando programas de diseño para la ventilación natural donde la ventilación cruzada y ductos verticales utilizados como chimeneas se pueden usar en la primavera y el otoño para mejorar el flujo de aire a través de los edificios y reducir el uso de aire acondicionado. Otras maneras probadas en el tiempo por las cuales la gente puede mantenerse fresca y ahorrar dinero y reducir el consumo de energía incluyen la instalación de toldos en la ventana y las persianas exteriores para evitar que la luz del sol golpee la casa, reducir la ganancia de calor de áticos mediante el uso de aislamiento completo y la instalación de rejillas de ventilación en el techo, cerrar puertas y ventanas durante el día para bloquear el calor y abrirlas por la noche, con la instalación de ventiladores de techo, y reducir el uso de aparatos generadores de calor.28 El problema con el empleo de técnicas
alternativas de refrigeración y estrategias en el lugar de trabajo, es que muchos de los edificios existentes no están diseñados para adaptarse a ellas. Los esfuerzos del gobierno japonés para reducir la demanda eléctrica incluyó la recomendación de que los edificios de oficinas pongan los acondicionadores de aire a no menos de 28 °C. Cuando el ahorro de energía se hizo aún más urgente tras el desastre de Fukushima Daiichi de marzo de 2011, el gobierno instituyó la campaña “Super Cool Biz” para alentar a terminar con los códigos de vestimenta que exigen chaquetas y corbatas y, en lugar de eso, usar ropa liviana y fresca.29 Aunque 28 °C puede sonar bastante caluroso para una oficina, Glicksman dice que ha habido una investigación que muestra un efecto de adaptación que tiene en cuenta la naturaleza del entorno de trabajo. Es decir, en un edificio donde el aire está circulando o los trabajadores pueden abrir las ventanas y tener cierto control sobre su ambiente, la temperatura tolerable superior es mayor que en “una caja sellada donde están a merced de lo que el sistema de aire acondicionado está haciendo”.30 De hecho, la aceptación cultural de aire acondicionado es muy variable. Son muy poco frecuentes en los hogares franceses y no tan común en los españoles, dice Lloyd Alter, profesor adjunto en la Escuela de
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Abhikram
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Ryerson de Canadá, Universidad de Diseño de Interiores. “En Francia, piensan que el aire acondicionado hace que te enfermes”, explica. “En España, su cultura gira en torno a estar al aire libre y tomar ventaja de ello: Vamos a comer nuestra cena a las 10 de la noche, y nos tomaremos con calma el mediodía”.
Mirando hacia el futuro
Zaelke ve un futuro en el que los gobiernos desempeñarán un papel más importante en el establecimiento de las normas de fabricación, como los japoneses lo están haciendo con su programa Top Runner, rebaja de impuestos para estimular la innovación tecnológica, y programas integrales de etique-
tado, algo así como el LEED (Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental) sistema de clasificación desarrollado por el Green Building Council de EE.UU., para abordar los elementos de climatización más allá de la eficiencia energética cubierta por la calificación de la agencia federales energy star. Él también cree que parte de la respuesta
Nada Nuevo Bajo El Sol
La investigación Biomimicry mira la naturaleza en busca de inspiración y guía en el desarrollo de nuevas tecnologías. El Desafío de Diseño para Estudiantes más reciente en la organización no lucrativa 3,8 Biomimicry Institute, en Missoula, Montana, tuvo el cambio climático como tema y produjo una serie de diseños de refrigeración innovadoras inspirados en la naturaleza. Los ganadores del primer lugar, un grupo de estudiantes de Arte de la Universidad de Isfahan, Irán, diseñaron una estructura de clima caliente inspirada en los caracoles del desierto y sus conchas naturales de enfriamiento. El segundo lugar fue para un grupo de estudiantes de la Universidad de Letonia, que ideó un sistema de sombreado que simula cómo las flores y las estomas se abren y cierran en respuesta a la luz solar. Otros diseños de enfriamiento inspirados en la naturaleza: El ventilador de techo Sycamore. Ideado por dos diseñadores industriales australianos, el ventilador de techo Sycamore es un ventilador de una sola hoja inspirado en el vuelo de la caída de las vainas del árbol sicómoro. El diseño de un extremo de la cuchilla es mucho más grande que el otro, proporciona un medio más eficiente de mover el aire, dicen los diseñadores. El toldo del bosque COMOLEVI. Lofsee Company, Ltd., diseñó un toldo de sombra artificial para imitar ramas naturales de árboles y hojas. Su ventaja: proporciona enfriamiento junto con agradable luz del sol. El sistema de fachada homeostático. La empresa de diseño de Nueva York Decker Yeadon utiliza los músculos y la homeostasis de los sistemas biológicos como la inspiración para su sistema de doble piel de fachada de vidrio para edificios grandes. La fachada se asemeja a una ventana con un remolino de diseño que se abre y se cierra en respuesta a cambios en la temperatura ambiente interior para permitir o denegar el aumento del calor del sol.
"Whirlybird" cuchillas inspiradas en semillas permiten al ventilador de techo Sycamore ofrecer un mayor flujo de aire a velocidades de operación menor que los ventiladores de techo tradicionales.
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El sistema prototipo Fachada Homeostática. Consiste en un diseño de remolinos de núcleo flexible envuelto en un elastómero dieléctrico. El elastómero se expande y contrae en respuesta a señales ambientales tales como la temperatura, cambiando la forma del núcleo y permitiendo entrar más o menos luz.
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© Anette Linnea Rasmussen / Shutterstock
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está volviendo a una forma de pensar el diseño que prevalecía antes de la llegada de aire acondicionado. “Antes de la energía barata, solíamos hacer un mejor trabajo en el diseño de nuestros edificios”, dice. “Por ejemplo, sabíamos situar un edificio, así que teníamos árboles de hoja caduca que proporcionan sombra durante el verano y árboles de hoja perenne que proporcionan refugio contra el viento”. Pearce afirma que el aire acondicionado ha hecho que los arquitectos se vuelvan perezosos. “El aire acondicionado les ha permitido diseñar edificios basados en conceptos formales sin ningún tipo de respuesta al medio ambiente natural”, dice. “Los arquitectos deberían diseñar edificios cuya forma esté determinada por el conocimiento científico de los procesos naturales en la ubica-
ción del edificio y no por una forma escultural puramente caprichosa”. LaRoche cree que es imperativo para la gente de su profesión lograr un mínimo de impacto ambiental en el diseño de estructuras y tratar de incorporar formas alternativas para que se enfríen. Dice que el HEED (Diseño Eficiente de la Energía del Hogar), el software gratuito desarrollado en la Universidad de California, Los Ángeles, es un buen ejemplo de una herramienta de diseño de energía que puede ser utilizada por cualquier persona.31 “Herramientas como ésta ayudarán a cualquier dueño de una casa o diseñador a producir edificios de bajo consumo”, dice. Por último, afirma LaRoche, la educación arquitectónica es clave para el cambio: “Si los nuevos arquitectos no están capacita-
dos en el diseño de bajo consumo de carbono, edificios de bajo consumo de energía, no pasará nada. Los estudiantes nuevos deben ser entrenados con los nuevos softwares y herramientas que no teníamos apenas un par de años atrás”. Y añade: “Siempre que hacemos refrigeración pasiva en un edificio en vez de refrigeración mecánica, estamos ayudando a nuestro planeta. También es bueno para nuestros bolsillos, y nuestros edificios son culturalmente más sensibles con el medio ambiente que los rodea”.
Richard Dahl, un escritor independiente que vive en Boston, ha contribuido a EHP desde 1995. También escribe periódicamente para el Instituto Tecnológico de Massachusetts.
Artículo Original en Environmental Health Perspectives • volumen 121 | número 1 enero 2013, p. A18–A25.
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Conceptos de enfriamiento
alternativas al aire acondicionado para un mundo cálido
Pearl Academy en Jaipur, India, cuenta con una piscina hundida, inspirada en la arquitectura tradicional de Rajasthani, que aprovecha las propiedades termo-reguladoras de la tierra.
© André J Fanthome
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os apagones masivos que ocurrieron en días consecutivos el pasado verano en India1 han resaltado las dificultades que enfrentan los países en desarrollo cuando las redes
eléctricas vulnerables son puestas a prueba por el creciente uso de acondicionadores de aire. Uno de los factores en los apagones es una débil temporada de monzones en la India, que resultó en que el nivel del agua estuviese por debajo de lo normal en algunas represas hidroeléctricas y, por consecuencia, fue menos la electricidad que se produjo.1 El
incremento en la demanda de consumo por los acondicionadores de aire también puede estar implicada. Catherine Wolfram, co-director del Instituto de Energía de la Haas School of Business, Universidad de California, Berkeley, apunta a los datos que muestran que el aumento de la demanda energética en los meses más cálidos y más fríos del año, entre los 16 millones de residentes de Delhi, India, fue más del doble entre 2000 y 2009.2 En un ensayo de 2012 sobre esta investigación concluyó que “gran parte de la explicación de esto es que las ventas de aire acondicionado han aumentado dramáticamente”3. El mundo en vía de desarrollo es el hogar de la mayoría de las ciudades más cálidas y de más rápido crecimiento del mundo, 38 de las 50 ciudades más grandes del mundo se encuentran en países en vías de desarrollo, y la mayoría de las 30 más cálidas de estas ciudades se encuentran en los países en desarrollo.4 Estos países también tienen una rápida y creciente clase media que ahora puede pagar los servicios
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l Jaali es una pantalla perforada ornamental que filtra la luz solar y reduce la ganancia de calor solar. Este elemento de diseño, que prevalece en la arquitectura de la India y Oriente Medio, se puede apreciar aquí en la tumba del jeque Salim Chishti (arriba), construida en el año 1500 en la ciudad de Fatehpur Sikri, la India, y en Pearl Academy (parte inferior).
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Agujas del reloj desde abajo: © André J. Fanthome; © ephotocorp / Alamy; © Dinodia Fotos / Alamy
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que los ciudadanos de los países desarrollados han tenido desde hace mucho tiempo de manera normal y cotidiana.5 El aire acondicionado está en lo alto de esta lista de servicios. India y otros países de Asia Meridional y el Sudeste Asiático están en camino de registrar los mayores incrementos a nivel mundial en la demanda de acondicionadores de aire. Las ventas de aparatos de aire acondicionado en la India aumentaron un 17% durante los últimos tres años, con ventas de más rápido ascenso entre los usuarios residenciales.6 Michael Sivak, profesor investigador de la Universidad de Michigan, estimó la demanda potencial de refrigeración, solo en Mumbai, en cerca de 24% de la demanda total de EE.UU.4 Mohammad Arif Kamal, profesor asistente de arquitectura en la Universidad Musulmana de Aligarh, explica que el aire acondicionado se ha vuelto de rigueur en la India. “El aire acondicionado se ha convertido en un símbolo social y de estatus”, dice. “La gente va a desechar sus casas antiguas y tradicionales de ladrillos, barro, adobe, madera, bambú, etc., a cambio de cajas de hormigón y vidrio en la búsqueda de la modernización, que consume mucha energía operativa”. Michael A. McNeil, investigador del Lawrence Berkeley National Laboratory, ha estudiado a nivel mundial el uso de aire acondicionado y se encontró con que la tenencia de aire acondicionado en países de clima cálido aumenta más rápidamente que el crecimiento económico. Y si China es un ejemplo, sostuvo en un artículo del 2008, la adopción de aire acondicionado en los países en desarrollo podría ser rápida y extensa: en 1990, menos del 1% de los hogares chinos poseía aire acondicionado, pero en 2003, informó, la cifra había aumentado al 62%.7 Más recientemente, las cifras de Chinese National Bureau of Statistics indican que en 2011 los consumidores chinos compraron unos 110 aparatos de aire acondicionado por cada 100 hogares urbanos y aproximadamente 18 unidades por 100 hogares rurales.8 Stan Cox, científico investigador sénior en el Instituto de Tierras sin Fines de Lucro y autor del libro de 2010 Losing Our Cool, predice que China superará a Estados Unidos como el mayor consumidor de electricidad para el aire acondicionado en 2020. De acuerdo con su “muy aproximado” cálculo, el uso total del aire acondicionado a nivel mundial consume actualmente alrededor de mil millones de kilovatios hora (kWh) de electricidad al año, más del doble del consumo total de energía del continente africano para todo tipo de uso, dice, y se podría ampliar diez veces en 2050. “De los mil millones de kWh, aproximadamente la mitad se consume actualmente en los Estados Unidos, pero la mayor parte de ese aumento aproximado de diez veces tendrá lugar en Asia”, prevé Cox.
Impacto ambiental de los acondicionadores de aire
Además de poner presión sobre las redes de energía de las naciones, los acondicionadores de aire representan una amenaza para el medio ambiente y la salud del medio ambiente, principalmente como contribuyentes al calentamiento global. “La cantidad de electricidad que se utiliza para el aire acondicionado es una parte importante de la carga energética para la mayoría de los países, y esa cantidad está subiendo”, dice Durwood Zaelke, presidente del Instituto sin Fines de Lucro para la Gobernabilidad y el Desarrollo Sostenible. “Estás contaminando el clima ya que estás quemando más carbón o gas para hacer funcionar los acondicionadores de aire, y también estás emitiendo gases de efecto invernadero que sirven como refrigerantes en los equipos”. Según Cox, aproximadamente el 80% del impacto del aire acondicionado resulta de la utilización de centrales eléctricas que usan combustibles fósiles. El restante 20% proviene de refrigerantes de las unidades, los agentes líquidos dentro de las bobinas que se usan para enfriar y deshumidificar el aire. Diferentes tipos de refrigerantes se han utilizado en acondicionadores de aire a través de los años. El descubrimiento de que los cloroflurocarbonos (CFC), son los principales contribuyentes del debilitamiento de la capa de ozono, exigió una respuesta internacional, que se concretó en la creación del Protocolo de Montreal sobre sustancias que agotan la capa de ozono, el cual entró en vigencia en 1989 y finalmente eliminó la producción de CFC en 1996. El descubrimiento de que los clorofluorocarbonos (CFC) son los principales contribuyentes al debilitamiento de la capa de ozono9 pedía
una respuesta internacional que condujo a la creación del Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono, que entró en vigor en 1989 y, finalmente, eliminar la producción de CFC en 1996.10 Los CFCs fueron sustituidos por los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), un fluorocarbono de transición con un impacto reducido sobre el agotamiento del ozono que se utilizará sólo cuando las compañías hayan desarrollado mejores refrigerantes. Hoy en día estos están siendo eliminados y reemplazados por hidrofluorocarbonos (HFC). Los HFC no tienen ningún impacto en el agotamiento del ozono debido a la falta de cloro. Sin embargo, se ha encontrado que poseen una característica que no está cubierta por el Protocolo de Montreal: son super-gases de efecto invernadero con un alto potencial para contribuir en gran medida al calentamiento global.12 El esfuerzo por resolver un problema ambiental, por lo tanto, es probablemente exacerbar otro. Stephen O. Andersen, copresidente del Grupo de Evaluación Tecnológica y Económica (GETE) del Protocolo de Montreal, dice que el reto ahora es dar con nuevos refrigerantes. Uno de los candidatos más prometedores, dice, es de propano en grado refrigerante, que ofrece los beneficios de la eficiencia energética y el impacto climático mínimo. Pero, con motor de propano, el aire acondicionado tendría que ser instalado por personal capacitado, a diferencia de las unidades de ventana tradicionales, y con las ventas de unidades de aire acondicionado convencionales continuando a buen ritmo y la regulación desigual de los HFC en todo el mundo, ha habido poca motivación para intentar moverlos del mercado. Zaelke dice que ha comenzado un movimiento entre los firmantes del Protocolo de Montreal para hacer frente a los HFC, aunque no son sustancias agotadoras del ozono, sobre la base de que el aumento de las emisiones de HFC es el resultado de decisiones adoptadas en virtud del Protocolo. Los Estados Federados de Micronesia, preocupados por los niveles crecientes del mar, el año pasado hicieron un llamado en busca de la disminución gradual de la producción y el uso de estos químicos.13 Estados Unidos, Canadá y México, de manera similar, han pedido una enmienda formal del tratado para disminuir gradualmente
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los HFCs.14 Más de 110 de 197 países signatarios del Protocolo han mostrado su apoyo. Es evidente que el movimiento continuo en esa dirección supondría un estímulo mayor a la búsqueda de nuevos refrigerantes, al igual que una medida propuesta por la Comisión Europea en noviembre de 2012 para reducir las emisiones de HCF en los países de Europa.15 Sin embargo, cuando las partes del Protocolo de Montreal se reunieron en Ginebra en noviembre de 2012, un pequeño número de naciones bloqueó el progreso en las correcciones.16 Mientras tanto, los ingenieros están construyendo equipos de aire acondicionado más eficientes, que consumen mucha menos energía de las fuentes de poder. Durante muchos años, el gobierno japonés ha llevado a cabo una serie de medidas para reducir la demanda eléctrica, incluyendo una iniciativa llamada Top Runner Program.17 El programa establece normas de eficiencia para los aparatos eléctricos, incluyendo a los acondicionadores de aire, mediante la identificación de los más eficientes que se producen y el establecimiento de ese nivel de rendimiento como la nueva línea de base que otros fabricantes deben alcanzar. A pesar de que la eficiencia energética ofrece muchas ventajas que hacen que valga la pena llevarla a cabo, Zaelke y Cox hacen notar que la mejora de la eficiencia operativa de los acondicionadores de aire puede tener un menor impacto en la reducción del calentamiento global de lo que uno podría anticipar. “Hay un efecto de rebote”, dice Zaelke. “Mejoras la eficiencia en un cincuenta por ciento, entonces la gente dice, 'sólo me cuesta la mitad, así que puedo usar más.'” Cox ofrece números para apoyar esta evaluación: Dice que el aire acondicionado de las residencias en los Estados Unidos entre 1993 y 2005 aumentó la eficiencia global en un 28%, lo que él llama “muy significativo”, pero la cantidad de energía utilizada para enfriar el promedio del aire acondicionado en los hogares de EE.UU. subió 37% durante esos mismos 12 años.18
Recurriendo a las tecnologías tradicionales
Aunque el uso de aire acondicionado seguirá aumentando a nivel mundial, sin marcos regulatorios serios a la vista, algunos obser-
vadores creen que la conciencia de su impacto ambiental está empezando a cambiar la forma en que los arquitectos e ingenieros, por lo menos, se están acercando al desafío de mantener a la gente fresca. De hecho, muchos edificios en plan de construcción y otros ya existentes emplean una variedad de tecnologías (nuevas y viejas) para alcanzar temperaturas interiores confortables, sin recurrir a la utilización de acondicionadores de aire. Pablo LaRoche, profesor de arquitectura en la California State Polytechnic University Pomona, que también trabaja en el estudio HMC Architects, cree que la verdadera solución para el manejo de la temperatura es el sistema de refrigeración pasivo. Tal sistema transfiere calor de un edificio a cualquier combinación de disipadores de calor de exteriores, tal como el aire, el agua y la tierra, a través de los detalles de diseño especiales en el propio edificio. Al proporcionar vías para llevar calor desde el interior del edificio hacia el exterior, explica, el edificio en sí mismo se convierte en el acondicionador de aire, con poca o nada de energía.19 LaRoche señala que los diferentes tipos de sistemas pasivos de refrigeración funcionan mejor en climas diferentes. Por ejemplo, él dice que la refrigeración por evaporación20 (que aumenta la humedad del aire) funciona mejor cuando el aire es más seco, mientras que la ventilación nocturna21 (utilizando aire frío de la noche para ventilar un edificio y enfriar la masa térmica) es preferible para los lugares donde hay una mayor oscilación térmica entre las temperaturas diurnas y nocturnas. El enfriamiento pasivo evaporativo de flujo descendente PDEC emplea la pulverización de gotitas de agua microscópicas en el aire, un concepto tomado de la arquitectura tradicional en Pakistán, Irán, Turquía y Egipto, según Kamal. Estos edificios tradicionales fueron coronados con toldos atrapa viento (malqafs) que tiraban el aire por las chimeneas y lo enfriaban, dirigiéndolo a través de una fuente de humedad: una piscina, una fuente, o en macetas porosas en las que se filtraba agua. Edificios PDEC contemporáneos también emplean colectores de viento, pero reemplazan las macetas de agua con almohadillas de celulosa húmedas o dispositivos similares. Kamal cita al Centro de Investigación de To-
rrent en Ahmedabad, India, como un excelente ejemplo del uso contemporáneo de PDEC. El centro fue terminado en 1999 y ha proporcionado las condiciones de confort para los ocupantes a la vez que registra bajo consumo energético.22 Otro ejemplo de una estructura de clima cálido utilizando agua y el diseño tradicional para la refrigeración es la Pearl Academy en Jaipur, India. El edificio cuenta con una piscina a nivel de suelo en el patio, lo que, tal como explica el arquitecto Manit Rastogi, funciona de manera similar a un sótano, permaneciendo más frío que el aire sobre el suelo en verano y cálido en el invierno; brisas que fluyen bajo el edificio crean corrientes de enfriamiento evaporativo que empujan el aire hacia arriba a través de las aurículas y escaleras abiertas. El edificio también cuenta con una pantalla exterior de celosía (jaali) que envuelve el edificio, una característica tradicional de la arquitectura de Rajasthani que proporciona un tampón térmico para edificios (sin embargo, esto no se considera enfriamiento pasivo verdadero, sino más bien una estrategia para evitar el sobrecalentamiento). A pesar de que el edificio se encuentra en un clima cálido de desierto, Rastogi dice que mantiene la temperatura interior de 27-30 °C, incluso cuando está más allá de los 43 °C, usando mínimamente aire acondicionado mecánico sólo dos meses del año.23 Uno de los ejemplos más singulares e innovadores de una estructura que utiliza la tecnología tradicional podría ser Eastgate Centre del arquitecto Mick Pearce, un centro comercial en Harare, Zimbabwe, que se inspiró en un programa de televisión de la BBC sobre las termitas en 1992, conducido por el naturalista David Attenborough.24 Pearce quedó anonadado por el uso de la capacidad térmica de la tierra y el monte por parte de las termitas, y sus laberintos de túneles de ventilación. “El montículo de termitas que vemos sobre la tierra es una respiración y sistema de aire acondicionado como el pulmón humano”, dice. El Eastgate Centre cuenta con ventilación nocturna: el aire fresco de la noche es conducido a través de una multitud de pasajes aéreos en concreto pesado del edificio y la estructura de mampostería, provocando el enfriamiento del hormigón del techo abovedado, que absorbe el calor durante el
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día. El calor acumulado en cada día se ventila a una noche a través de estos mismos pasajes, en parte por los ventiladores y en parte por las fuerzas de convección de 48 pilas grandes que se ejecutan a través del centro del edificio. Pearce dice que tomó cerca de tres años para optimizar la sincronización de los ventiladores durante el día y la noche para alinearse con las diferencias diurnas de la temperatura. “Fue como afinar un órgano construido en una iglesia, donde la resonancia del edificio es importante”, dice. “Otro factor fue la ocupación del edificio, donde
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os pasajes de ventilación y las chimeneas de una colina de termitas fueron la inspiración para Eastgate Centre de Harare, donde los ventiladores y la convección se utilizan para agotar la acumulación de calor en el complejo (imagen de abajo). El aire fresco de la noche enfría la masa de concreto del edificio, que absorbe el calor durante el día. El frontis dentado, intercalado con zonas verdes, está diseñado para absorber la menor cantidad de calor durante el día y liberarlo durante la noche (imagen superior izquierda).
Fotografía: © David Brazier. Ilustraciones por Daniel Galán / Fundición Cero. Adaptado por cortesía de la obra de Mick Pearce.
Energía térmica absorbida por las chimeneas para mejorar el efecto de succión
Marquesina de vidrio
Escape de aire natural de las oficinas
82°F
Paneles solares para calentadores de agua Efecto de succión saca el aire desde el patio interno Cara norte sombreada por salientes profundas y plantaciones La masa térmica de la estructura modifica el clima interno de oficina
Oficinas
75°F 79°F
Oficinas
Patio interno con sombra fresca
Espacios en el piso de concreto enfrían el aire entrante en el día Extractores de aire
Extractores de aire
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Patio de comidas
2x Cambios de aire por hora (día) Centro comercial cubierto
Estacionamiento
Tiendas
Tiendas
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El Centro de Investigación Torrent de Ahmedabad, India, usa el viento-catching: torres que absorben el viento y lo enfrían al desviarlo a través de una niebla fina. El aire enfriado desciende a través de un pasillo central abierto y se introduce en los espacios de trabajo en cada nivel. Torres de escape de aire alrededor del perímetro del complejo, ventilan el aire caliente durante la noche.
(como en el termitero) el calor de los ocupantes (salida) es crucial para los ciclos.” De acuerdo con Pearce, Eastgate utiliza el 10% de la energía de edificios de tamaño comparable con aire acondicionado en Harare. Otro sistema de refrigeración alternativo ha sido puesto en práctica en Toronto durante ocho años: un “enfriamiento por fuente de agua profunda” en el que el agua fría se bombea desde una profundidad de cinco kilómetros en el lago Ontario a edificios de oficinas participantes a través de bobinas de metal.25 Ventiladores soplan el aire frío de las bobinas en los edificios con sistemas de control climático y reducen sus demandas de energía. Aunque se utiliza sobre todo en los climas más fríos, se están explorando también en zonas más cálidas. Un proyecto que utiliza esta tecnología está a punto de ser pionero en Honolulu y utilizará agua de mar.26
Arreglos a pequeña escala
Aparte de estas manifestaciones a gran escala en las que el aire acondicionado mecánico puede ser eliminado o reducido, los expertos dicen que hay muchas maneras más pequeñas en que los lugares de trabajo y hogares pueden ser cómodos sin aire acondicionado cuando hace calor. Leon Glicksman, profesor de tecnología de la construcción y de ingeniería mecá-
nica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, señala los ventiladores de techo como un mecanismo adicional de enfriamiento que es mucho más barato que el aire acondicionado. Las cargas solares en edificios de oficinas y viviendas se pueden reducir tanto mediante el uso de colores exteriores como de toldos para mantener el edificio lejos del sobrecalentamiento. Y dice que los techos pueden ser pintados de blanco para desviar el calor.27 Glicksman también está desarrollando programas de diseño para la ventilación natural donde la ventilación cruzada y ductos verticales utilizados como chimeneas se pueden usar en la primavera y el otoño para mejorar el flujo de aire a través de los edificios y reducir el uso de aire acondicionado. Otras maneras probadas en el tiempo por las cuales la gente puede mantenerse fresca y ahorrar dinero y reducir el consumo de energía incluyen la instalación de toldos en la ventana y las persianas exteriores para evitar que la luz del sol golpee la casa, reducir la ganancia de calor de áticos mediante el uso de aislamiento completo y la instalación de rejillas de ventilación en el techo, cerrar puertas y ventanas durante el día para bloquear el calor y abrirlas por la noche, con la instalación de ventiladores de techo, y reducir el uso de aparatos generadores de calor.28 El problema con el empleo de técnicas
alternativas de refrigeración y estrategias en el lugar de trabajo, es que muchos de los edificios existentes no están diseñados para adaptarse a ellas. Los esfuerzos del gobierno japonés para reducir la demanda eléctrica incluyó la recomendación de que los edificios de oficinas pongan los acondicionadores de aire a no menos de 28 °C. Cuando el ahorro de energía se hizo aún más urgente tras el desastre de Fukushima Daiichi de marzo de 2011, el gobierno instituyó la campaña “Super Cool Biz” para alentar a terminar con los códigos de vestimenta que exigen chaquetas y corbatas y, en lugar de eso, usar ropa liviana y fresca.29 Aunque 28 °C puede sonar bastante caluroso para una oficina, Glicksman dice que ha habido una investigación que muestra un efecto de adaptación que tiene en cuenta la naturaleza del entorno de trabajo. Es decir, en un edificio donde el aire está circulando o los trabajadores pueden abrir las ventanas y tener cierto control sobre su ambiente, la temperatura tolerable superior es mayor que en “una caja sellada donde están a merced de lo que el sistema de aire acondicionado está haciendo”.30 De hecho, la aceptación cultural de aire acondicionado es muy variable. Son muy poco frecuentes en los hogares franceses y no tan común en los españoles, dice Lloyd Alter, profesor adjunto en la Escuela de
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Ryerson de Canadá, Universidad de Diseño de Interiores. “En Francia, piensan que el aire acondicionado hace que te enfermes”, explica. “En España, su cultura gira en torno a estar al aire libre y tomar ventaja de ello: Vamos a comer nuestra cena a las 10 de la noche, y nos tomaremos con calma el mediodía”.
Mirando hacia el futuro
Zaelke ve un futuro en el que los gobiernos desempeñarán un papel más importante en el establecimiento de las normas de fabricación, como los japoneses lo están haciendo con su programa Top Runner, rebaja de impuestos para estimular la innovación tecnológica, y programas integrales de etique-
tado, algo así como el LEED (Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental) sistema de clasificación desarrollado por el Green Building Council de EE.UU., para abordar los elementos de climatización más allá de la eficiencia energética cubierta por la calificación de la agencia federales energy star. Él también cree que parte de la respuesta
Nada Nuevo Bajo El Sol
La investigación Biomimicry mira la naturaleza en busca de inspiración y guía en el desarrollo de nuevas tecnologías. El Desafío de Diseño para Estudiantes más reciente en la organización no lucrativa 3,8 Biomimicry Institute, en Missoula, Montana, tuvo el cambio climático como tema y produjo una serie de diseños de refrigeración innovadoras inspirados en la naturaleza. Los ganadores del primer lugar, un grupo de estudiantes de Arte de la Universidad de Isfahan, Irán, diseñaron una estructura de clima caliente inspirada en los caracoles del desierto y sus conchas naturales de enfriamiento. El segundo lugar fue para un grupo de estudiantes de la Universidad de Letonia, que ideó un sistema de sombreado que simula cómo las flores y las estomas se abren y cierran en respuesta a la luz solar. Otros diseños de enfriamiento inspirados en la naturaleza: El ventilador de techo Sycamore. Ideado por dos diseñadores industriales australianos, el ventilador de techo Sycamore es un ventilador de una sola hoja inspirado en el vuelo de la caída de las vainas del árbol sicómoro. El diseño de un extremo de la cuchilla es mucho más grande que el otro, proporciona un medio más eficiente de mover el aire, dicen los diseñadores. El toldo del bosque COMOLEVI. Lofsee Company, Ltd., diseñó un toldo de sombra artificial para imitar ramas naturales de árboles y hojas. Su ventaja: proporciona enfriamiento junto con agradable luz del sol. El sistema de fachada homeostático. La empresa de diseño de Nueva York Decker Yeadon utiliza los músculos y la homeostasis de los sistemas biológicos como la inspiración para su sistema de doble piel de fachada de vidrio para edificios grandes. La fachada se asemeja a una ventana con un remolino de diseño que se abre y se cierra en respuesta a cambios en la temperatura ambiente interior para permitir o denegar el aumento del calor del sol.
"Whirlybird" cuchillas inspiradas en semillas permiten al ventilador de techo Sycamore ofrecer un mayor flujo de aire a velocidades de operación menor que los ventiladores de techo tradicionales.
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El sistema prototipo Fachada Homeostática. Consiste en un diseño de remolinos de núcleo flexible envuelto en un elastómero dieléctrico. El elastómero se expande y contrae en respuesta a señales ambientales tales como la temperatura, cambiando la forma del núcleo y permitiendo entrar más o menos luz.
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está volviendo a una forma de pensar el diseño que prevalecía antes de la llegada de aire acondicionado. “Antes de la energía barata, solíamos hacer un mejor trabajo en el diseño de nuestros edificios”, dice. “Por ejemplo, sabíamos situar un edificio, así que teníamos árboles de hoja caduca que proporcionan sombra durante el verano y árboles de hoja perenne que proporcionan refugio contra el viento”. Pearce afirma que el aire acondicionado ha hecho que los arquitectos se vuelvan perezosos. “El aire acondicionado les ha permitido diseñar edificios basados en conceptos formales sin ningún tipo de respuesta al medio ambiente natural”, dice. “Los arquitectos deberían diseñar edificios cuya forma esté determinada por el conocimiento científico de los procesos naturales en la ubica-
ción del edificio y no por una forma escultural puramente caprichosa”. LaRoche cree que es imperativo para la gente de su profesión lograr un mínimo de impacto ambiental en el diseño de estructuras y tratar de incorporar formas alternativas para que se enfríen. Dice que el HEED (Diseño Eficiente de la Energía del Hogar), el software gratuito desarrollado en la Universidad de California, Los Ángeles, es un buen ejemplo de una herramienta de diseño de energía que puede ser utilizada por cualquier persona.31 “Herramientas como ésta ayudarán a cualquier dueño de una casa o diseñador a producir edificios de bajo consumo”, dice. Por último, afirma LaRoche, la educación arquitectónica es clave para el cambio: “Si los nuevos arquitectos no están capacita-
dos en el diseño de bajo consumo de carbono, edificios de bajo consumo de energía, no pasará nada. Los estudiantes nuevos deben ser entrenados con los nuevos softwares y herramientas que no teníamos apenas un par de años atrás”. Y añade: “Siempre que hacemos refrigeración pasiva en un edificio en vez de refrigeración mecánica, estamos ayudando a nuestro planeta. También es bueno para nuestros bolsillos, y nuestros edificios son culturalmente más sensibles con el medio ambiente que los rodea”.
Richard Dahl, un escritor independiente que vive en Boston, ha contribuido a EHP desde 1995. También escribe periódicamente para el Instituto Tecnológico de Massachusetts.
Artículo Original en Environmental Health Perspectives • volumen 121 | número 1 enero 2013, p. A18–A25.
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