LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

Diseño de edificios basados en las condiciones climáticas, aprovechando los recursos naturales disponibles (sol, vegetación, lluvia, viento, …), para disminuir los impactos ambientales, e intentando reducir los consumos de energía.

CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE

El término Construcción Sostenible no sólo abarca los edificios propiamente dichos, sino que también tiene en cuenta su entorno y la manera como éstos conforman la ciudad

URBANISMO BIOCLIMÁTICO

Cada clima y lugar induce a una planificación diferente; buscar los condicionantes del lugar, evaluar las necesidades térmicas, estudio del sol y del viento y proponer el diseño urbano son los objetivos del urbanismo bioclimático

1. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

Desarrollarse de forma sostenible quiere decir que cubriremos las necesidades que impongan el desarrollo de la sociedad, pero sin poner en riesgo el posible desarrollo de las generaciones venideras.

La energía del sol es inagotable y, por tanto, sostenible, y todas las formas de energía derivadas del sol, como el viento, la energía hidráulica o la biomasa, lo son igualmente. Sin embargo, en la actualidad es imposible cubrir todas nuestras necesidades con energías renovables, no porque sean insuficientes, sino porque no sabemos cómo captarlas y transformarlas adecuadamente.

La solución es seguir investigando en arquitectura bioclimática, en el aprovechamiento de los recursos renovables, haciendo que los edificios sean menos dependientes de la energía en general, que necesiten menos para cubrir sus necesidades mejorando la energía solar fotovoltaica, evitará el calentamiento global, la desaparición de recursos y la destrucción del medio ambiente.

Si un edifico se aísla más y mejor gastará menos energía en calefacción, si se protegen sus huecos de la radiación solar del verano gastará menos en la refrigeración. Si se diseña su envolvente de forma que capte directamente energía natural, como calor solar o frescor nocturno, el edificio se convertirá en productor de energía no contaminante. De este modo, reduciendo la dependencia energética, los recursos energéticos globales se gastarán más lentamente y nuestro horizonte de viabilidad y desarrollo será mayor.

Responsable: Javier Neila

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1.1. ENVOLVENTES VEGETALES

La integración de elementos vegetales en los edificios es una estrategia bioclimática tradicional que desde siempre ha caracterizado la arquitectura vernácula de muchos lugares del mundo. El creciente interés en la incorporación de los elementos vegetales en los cerramientos ha llevado en los últimos anos a un desarrollo de múltiples soluciones técnicas.

El grupo de investigación ABIO desarrolla desde hace más de veinte años una línea de investigación dirigida a la optimización del comportamiento energético de las envolventes vegetales en los edificios. En 1994 los investigadores del grupo ABIO participaron en la construcción de la primera cubierta ecológica en España. En 1996 se desarrolló en Madrid una primera cubierta ecológica monitorizada, donde se estudiaron distintas soluciones constructivas, materiales y especies vegetales y su comportamiento energético. Desde entonces se han desarrollado diferentes soluciones constructivas tanto para cubierta como para fachada que se han ensayados en demostradores a escala natural instalados en diferentes Países, con el objetivo de cuantificar sus beneficios energéticos.

Los últimos desarrollos están caracterizados por sistemas industrializados, ligeros, fáciles de montar, de bajo coste, mantenimiento e impacto ambiental. En esta misma línea de trabajo se está investigando en la caracterización del comportamiento termo físico del elemento vegetal, a través de ensayos de laboratorio, análisis computacional energético y monitorización. Además se está trabajando en el análisis  del comportamiento energético global de envolventes vegetales aplicadas a cerramientos con un elevado nivel de aislamiento, que respondan a los actuales requerimientos normativos, y en la implementación de modelos predictivos de dicho comportamiento.

Responsable: Francesca Olivieri

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1.2. ACUMULACIÓN DE ENERGIA

Ahorro energético y eficiencia energética son dos conceptos inseparables dentro de los beneficios y mejoras que puede aportar la arquitectura bioclimática. La conservación de la energía captada o generada en el interior de la edificación es a su vez un factor clave para una gestión energética eficiente.

En el Grupo ABIO se trabaja en el desarrollo y aplicación de estrategias bioclimáticas que puedan materializarse como sistemas de almacenamiento de energía fundamentalmente pasivos.

El almacenamiento de energía y la estabilidad de la temperatura dependen de la masa térmica. Para complementar la acumulación sensible que de por sí aportan los materiales de construcción, se investiga en la incorporación de sistemas de acumulación en modo latente, aprovechando la energía de los materiales de cambio de fase (PCM, phase change materials) durante su proceso de cambio de estado.

Se han desarrollado hasta el momento diversas aplicaciones, para pavimentos y revestimientos interiores, orientadas a la mejora del acondicionamiento, con incorporación de material de cambio de fase micro y macro encapsulado. Estos sistemas permiten conseguir un importante ahorro energético al reducir el consumo de energía para la climatización, mediante el almacenamiento de la energía solar y ambiental y su posterior reutilización.

Responsable: Carolina Hernández

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1.3. OPTIMIZACIÓN DE ILUMINACIÓN NATURAL

Se estudian distintos elementos de la arquitectura, para el mejoramiento de la iluminación natural interior.

La base, son estudios experimentales con numerosas publicaciones sobre el clima luminoso. Se está preparando para su construcción, una ventana industrializable con elementos para captar y distribuir la luz natural de forma óptima, proporcionando protección del soleamiento y reducción de las pérdidas de calor.

Constituida por tres partes: superior, para iluminar mediante la reflexión de la luz natural en bandeja de captación, con aberturas practicables para ventilación; central, para proporcionar visuales, iluminación natural y ventilación, protección solar y redireccionamiento de la iluminación natural;  inferior, para acumular y transmitir energía térmica, acorde con las condiciones ambientales. Adaptada a las condiciones climáticas de la península ibérica, su diseño responde al cambio estacional con elementos de captación de luz natural a través de los vidrios, y de protección solar para evitar sobrecalentamiento en la mayor parte del año.

Esta ventana está constituida por dos superficies: la exterior con los elementos de control solar y térmico (de materiales ligeros, aislantes y colores claros) y la interior -en la parte superior y central- de vidrio, con dobles lunas y cámara de argón y, -en la parte inferior-  vidrio y materiales acumuladores de calor y de transmisión con desfase térmico. Actualmente se está ajustando -resultado de los análisis lumínicos, térmicos y acústicos-, a continuación, se instalará en una vivienda de demostración, para obtener conclusiones y recomendaciones que mejoren la edificación, considerando la sostenibilidad y la industrialización.

Responsable: Pilar Oteiza

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2. CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE

Cuando se habla de sostenibilidad en la construcción se suelen considerar tres grandes aspectos: el económico, organizando ciudades para la producción de riqueza, el ambiental, cuidando el entorno para conseguir el máximo respeto al medio ambiente y calidad de vida, y el social, procurando combatir la exclusión social.

Sin intentar ser exhaustivos, la construcción sostenible podría concretarse en:

ASPECTOS ECONÓMICOS

-Dotación de infraestructuras y servicios para el desarrollo de nueva zonas que incrementen la calidad de vida de los ciudadanos.

– Innovación en la calidad del parque edificatorio.

– Movilidad sostenible, creando así estilos de vida menos intensivos en el uso de recursos.

ASPECTOS AMBIENTALES

– Ahorro y eficiencia en el uso de la energía, con diseños innovadores y eficientes y uso de energías renovables.

– Ahorro de recursos ligados a la construcción, con nuevos materiales y sistemas constructivos, reciclado y reutilización.

– Disminución de las emisiones, vertidos y residuos y protección de la biodiversidad.

ASPECTOS SOCIALES

– Integración de criterios sociales en el urbanismo, mediante la eliminación de barreras para los discapacitados y una buena red de comunicación que facilite la movilidad y propicie la conciliación de la vida familiar con el trabajo.

– Mejora de la calidad del aire de las ciudades y disminución del ruido.

– Favorecer el acceso a la vivienda a todos los colectivos.

– Adaptación de los edificios a las nuevas tecnologías de la sociedad de la información.

Por supuesto, estos tres aspectos deben ser considerados igualmente para el parque edificatorio existente, mediante su mejora y rehabilitación.

El grupo Arquitectura Bioclimática en un Entorno Sostenible (ABIO) está investigando principalmente en aspectos ambientales, sin dejar de lado los otros dos, a través no solo de las 7 líneas que se desarrollan a continuación, sino también de lo expuesto en los apartados 1 y 3 arquitectura y urbanismo bioclimáticos.

Responsable: Cesar Bedoya

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2.1.   METODOLOGÍA Y HERRAMIENTAS DE EVALUACIÓN

La línea “Metodología y herramientas de evaluación de la sostenibilidad en edificios” trata de proporcionar al sector de la edificación una metodología y herramienta actualizada y homologable internacionalmente que permita, de forma objetiva, la evaluación de la sostenibilidad de los edificios, difundiendo a su vez los principios y buenas prácticas para su diseño y construcción.

La mayoría de los sistemas de evaluación mezclan los dos tipos diferentes de información; medidas incorporadas al proyecto y los impactos asociados a las medidas. Esto conduce a estos sistemas a un intento de resolver dos funciones en una: Guiar a los promotores y proyectistas en el intento de diseñar edificios de alto rendimiento (Guia de diseño) y evaluar el rendimiento del edificio de la forma más objetiva posible (Herramienta de evaluación)

La investigación metodológica esta basada en una aproximación al análisis de ciclo de vida en cada fase y consiste en evaluar la reducción de los impactos del edificio y su emplazamiento por la implementación de medidas, tanto en estrategias de diseño como en factores de rendimiento,  agrupadas estas medidas en una lista de criterios de sostenibilidad.

Responsable: Manuel Macías

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2.2.   ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA

El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) es una metodología que permite sistematizar la adquisición y generación de información y objetiviza las decisiones a tomar hacia un deseable desarrollo sostenible. La norma UNE-EN ISO 14.040:2006 define el ACV como: “una técnica para evaluar los aspectos medioambientales y los potenciales impactos asociados con un producto mediante la recolección de un inventario de las entradas y salidas relevantes de un sistema; la evaluación de los potenciales impactos medioambientales asociados con esas entradas y salidas; y la interpretación de los resultados de las fases de análisis y evaluación de impacto de acuerdo con los objetivos del estudio”.

El grupo de investigación de Arquitectura Bioclimática en un Entorno Sostenible (ABIO) ha desarrollado en los últimos años una línea de investigación específicamente dirigida a la aplicación de la metodología de ACV al sector de la construcción, participando en varios proyectos y contratos de investigación relacionados con la aplicación del ACV a diferentes niveles, desde la escala más básica hasta el análisis global de la edificación. Por otra parte, cabe destacar la intervención en los diferentes foros de desarrollo metodológico y la contribución a los grupos de trabajo de la futura norma europea de construcción sostenible.

Responsable: Beatriz  Rivela

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2.3.   REHABILITACIÓN ENERGETICA

En el momento actual, en el que el suelo libre disponible en las ciudades es prácticamente nulo, la rehabilitación se contempla como la actividad constructora con mayor trascendencia para el futuro.

La rehabilitación supone una recuperación de las ciudades, con el consiguiente bienestar de los ciudadanos, ahorro de energía y nuevos modos de negocio. Desde Europa se comienza a fomentar la rehabilitación energética, a través de programas como “Retrofitting of Social Housing” o el programa de Energía del FP7 para la rehabilitación de distritos y de centros históricos.

La rehabilitación presenta ventajas adicionales frente al propio ahorro energético, puesto que se traduce igualmente en un ahorro de materiales de construcción, evitando por lo tanto el impacto ambiental que sería generado en sus procesos de fabricación. Ante este panorama, la rehabilitación se convierte en la única actividad arquitectónica sostenible. Rehabilitar será la actividad del futuro y hacerlo con criterios de eficacia energética, de conservación de recursos y de sostenibilidad desde el punto de vista de los materiales, el agua y la energía, será una necesidad imperativa.

La reconstrucción de la ciudad es cada vez más la solución prioritaria para las tan demandadas soluciones de sostenibilidad integral, de eficiencia energética y de reducción del impacto en el medio ambiente.

Responsable: Carmen Sánchez-Guevara

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2.4.   INTEGRACIÓN ARQUITECTONICA DE ENERGÍAS RENOVABLES

El proyecto arquitectónico actual exige una utilización racional de los recursos; la arquitectura vanguardista manifiesta nuevas formas de rigor técnico, así como nuevas soluciones espaciales y formales, asegurándose en la construcción el mínimo uso de materiales y el máximo empleo de energías renovables.

 

Las energías renovables son inagotables, limpias y de uso autogestionado (utilizadas en el lugar de producción).  Existen muchas fuentes de energías renovables y se complementan entre sí favoreciendo la integración entre ellas, algunas nuevas y más o menos a nuestro alcance, sometidas a procesos de renovación tecnológica o diversificación de sus sistemas de aprovechamiento.

 

En esta dirección, el objetivo principal de esta línea es investigar y desarrollar soluciones arquitectónicas para capacitar cualquier construcción que, empleando la fuente renovable que según convenga, capture la mayor cantidad de energía, la almacene en su interior y pueda distribuirla en el momento adecuado.  El aprovechamiento de la energía solar entre otros, es parte de los trabajos que el grupo ABIO desarrolla; tanto de sistemas pasivos (integración de materiales de cambio de fase) como sistemas activos (sistemas térmicos y fotovoltaicos), que al final se traducen en diseño de sistemas constructivos, instalaciones y sistemas de control convertidos al espacio construido.


Responsable: Isabel Cerón

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2.5.   SIMULACIÓN ENERGÉTICA

El cálculo teórico del comportamiento energético se aborda hoy en día mediante programas de simulación energética.

La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con él, con la finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias, dentro de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto de ellos, para el funcionamiento del sistema.

Para analizar la eficiencia energética de los edificios, es imprescindible la realización de estudios que ayuden a conocer los orígenes de los costes energéticos asociados al uso de los edificios. Para realizar estos estudios es fundamental la simulación de edificios y estrategias, ya que permite realizar análisis globales y paramétricos relativamente rápidos, encaminados a la optimización de la respuesta del edifico bajo las variaciones de las cargas exteriores y interiores.

Teniendo en cuenta el vacío actual que existe sobre las herramientas reconocidas en cuanto a la introducción de soluciones bioclimáticas o pasivas, parece cuanto menos interesante poder utilizar herramientas en su mayoría capacitadas para modelar de forma más completa, exhaustiva, e incluso más práctica a nivel geométrico, aunque supongan un aprendizaje inicial más profundo y detenido que con las herramientas que nos ofrece la normativa vigente.

Responsable: Elena Cuerda y Lorenzo Olivieri

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2.6.   ARQUITECTURA DE EMISIONES 0

La Unión Europea tiene prevista aplicar una directiva de ahorro energético, que en el plazo de diez años obligue a las nuevas edificaciones a construirse con criterios de energía cero. Por ese motivo, nuestro grupo de investigación ha iniciado trabajos encaminados a proporcionar soluciones innovadoras en el campo de la construcción y a desarrollar metodologías de actuación, encaminadas a ese fin. 

La arquitectura de emisiones cero está íntimamente relacionada con este objetivo de edificios que consuman menos de lo que producen, pero es un concepto más rico, ya que el objetivo final es el mismo, evitar la contaminación del medio ambiente, pero ampliando el análisis del problema a la energía embebida en los materiales. Por ello, nuestra línea de investigación va encaminada al desarrollo de edificios de emisiones de CO2 cero, con el empleo de materiales que hayan producido poco CO2 en su ciclo de vida y con el fomento de materiales consumidores o retenedores de este contaminante atmosférico.

El vínculo  de esta línea con la de Análisis de Ciclo de Vida y la de Nuevos Materiales, es muy íntima, pero dando a la investigación un carácter global e integrador dentro del edificio.

Responsable: Javier Neila

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2.7.   NUEVOS MATERIALES

El grupo ABIO trabaja en el desarrollo y aplicación de nuevos materiales o en la combinación novedosa de materiales que aporten mejoras y beneficios medioambientales a los edificios.

Las líneas actuales de desarrollo de esos nuevos materiales son las de sumideros de CO2, materiales absorbentes y reguladores de humedad ambiente, nuevos materiales sostenibles, materiales con muy baja carga energética, nueva generación de materiales aislantes y nuevos productos que incorporen materiales de cambio de fase.

El objetivo de esta línea de investigación es diseñar soluciones y estrategias bioclimáticas consecuentes consigo mismas, que se resuelvan con materiales sostenibles que, en muchos casos no existen en el mercado.

Responsable: Consuelo Acha

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3. URBANISMO BIOCLIMÁTICO

El objetivo del urbanismo bioclimático es el de considerar el clima, el sol y el viento en el diseño del planeamiento urbano. Cada clima y lugar induce a una planificación diferente; buscar los condicionantes del lugar, evaluar las necesidades térmicas, estudio del sol y del viento y proponer el diseño urbano son los objetivos del urbanismo bioclimático.

Esta línea de investigación busca un trazado viario estructurante que responda a criterios de soleamiento y viento (jerarquización y sección transversal), con calles adaptadas a la topografía, buscando las orientaciones optimas de soleamiento y viento, con zonas verdes adecuadas a las necesidades de humedad y evaporación ambiental (en superficie, conexión y especies vegetales apropiadas), con una morfología urbana de manzanas que generen fachadas bien orientadas y adecuada proporción de patios de manzana según el clima, con una parcelación que genere edificios con fachadas y patios bien orientados y una tipología edificatoria diversa y adecuada a las condiciones del sol y viento del lugar.

Responsable: Ester Higueras

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3.1. PLANIFICACIÓN SOLAR

El objetivo de esta línea de investigación es el aprovechamiento de la radicación solar que incide sobre las ciudades mediante el estudio exhaustivo del comportamiento de cubiertas y fachadas. El resultado final será el ahorro y la generación de energía gracias al sol desde la planificación urbanística. El ahorro de  energía mediante un buen diseño bioclimático adaptado a las necesidades locales y a la morfología urbana.  La generación de energía en la ciudad, tanto térmica como fotovoltaica, mediante el uso eficiente de paneles y captadores incorporados a las edificaciones.

Las ciudades pueden generar su propia energía limpia y gestionar mejor los consumos, con mayor eficacia energética, sin macro inversiones, sin traslados de energía, sin impactos sobre el paisaje, garantizando la conservación y mantenimiento de los equipos. Para ello, un correcto análisis a través de un estudio del potencial solar permitirá a los ayuntamientos conocer las posibilidades que les da la ciudad consolida, sin tener que esperar decenios los resultados de un nuevo planeamiento.

En la actualidad se está realizando el estudio del potencial solar de la ciudad de Vitoria-Gasteiz financiado por el proyecto europeo POLIS. 

Responsable: Ester Higueras

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3.2. GESTIÓN DE AGUA

El crecimiento demográfico del medio urbano, asociado a los nuevos modelos de comportamiento social frente al agua, está propiciando un aumento considerable del consumo de este recurso.  Por ello, es necesaria una revisión, no sólo de los hábitos de conducta, sino también de los modelos de planeamiento urbano, de las metodologías proyectuales y de la integración de mecanismos que desde la fase de diseño favorezcan un aprovechamiento óptimo de los recursos hídricos.

La línea de investigación de gestión del agua, se plantea desde el estudio de medidas y sistemas que favorezcan una correcta gestión integral del ciclo del agua, especialmente sobre el área de influencia del medio urbano. Para ello, el trabajo se organiza desde diferentes escalas de intervención, permitiendo la actuación sobre los hábitos de conducta del usuario, la incorporación de medidas de diseño arquitectónicas y la integración de sistemas de gestión urbanas.

Las principales estrategias de estudio asociadas a la gestión del agua, se desarrollan en los siguientes ámbitos: reutilización de agua de lluvia; reducción del consumo; optimización de sistemas de riego; depuración y disminución de evaporación en piscinas, reutilización de aguas grises, depuración de aguas residuales y sistemas de calidad del agua.

Responsable: Cesar Bedoya

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