La arquitectura sustentable es la arquitectura que busca minimizar el impacto ambiental negativo de los edificios a través de una mayor eficiencia y moderación en el uso de materiales, energía, espacio de desarrollo y el ecosistema en general. La arquitectura sustentable utiliza un enfoque consciente de la conservación de la energía y la ecología en el diseño del entorno construido. [1] [2]
La idea de la sostenibilidad , o diseño ecológico , es garantizar que el uso de los recursos actualmente disponibles no termine teniendo efectos perjudiciales para el bienestar de una sociedad futura o haciendo imposible la obtención de recursos para otras aplicaciones en el largo plazo. [3]
Hasta ahora, el término "sostenibilidad" en relación con la arquitectura se ha considerado principalmente desde el punto de vista de la tecnología de la construcción y sus transformaciones. Más allá de la esfera técnica del " diseño ecológico ", la invención y la experiencia, algunos académicos están empezando a situar la arquitectura dentro de un marco cultural mucho más amplio de la interrelación humana con la naturaleza . La adopción de este marco permite rastrear una rica historia de debates culturales sobre la relación de la humanidad con la naturaleza y el medio ambiente, desde el punto de vista de diferentes contextos históricos y geográficos. [4]
La construcción global representa el 38% de las emisiones globales totales. [5] Si bien las normas de arquitectura y construcción sustentables se han centrado tradicionalmente en reducir las emisiones de carbono operacionales, hasta la fecha existen pocas normas o sistemas establecidos para rastrear y reducir el carbono incorporado. [6] Si bien el acero y otros materiales son responsables de emisiones a gran escala, el cemento por sí solo es responsable del 8% de todas las emisiones. [7]
Los críticos del reduccionismo del modernismo señalaron a menudo el abandono de la enseñanza de la historia de la arquitectura como un factor causal. El hecho de que varios de los principales protagonistas de la desviación del modernismo se formaran en la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Princeton, donde el recurso a la historia siguió siendo parte de la formación en diseño en los años 1940 y 1950, fue significativo. El creciente interés por la historia tuvo un profundo impacto en la educación arquitectónica. Los cursos de historia se volvieron más típicos y regularizados. Con la demanda de profesores conocedores de la historia de la arquitectura, surgieron varios programas de doctorado en escuelas de arquitectura con el fin de diferenciarse de los programas de doctorado en historia del arte, donde previamente se habían formado historiadores de la arquitectura. En los EE. UU., el MIT y Cornell fueron los primeros, creados a mediados de la década de 1970, seguidos por Columbia , Berkeley y Princeton . Entre los fundadores de nuevos programas de historia de la arquitectura se encontraban Bruno Zevi en el Instituto de Historia de la Arquitectura de Venecia, Stanford Anderson y Henry Millon en el MIT, Alexander Tzonis en la Architectural Association , Anthony Vidler en Princeton, Manfredo Tafuri en la Universidad de Venecia, Kenneth Frampton en la Universidad de Columbia y Werner Oechslin y Kurt Forster en la ETH de Zúrich . [8]
La eficiencia energética a lo largo de todo el ciclo de vida de un edificio es el objetivo más importante de la arquitectura sostenible. Los arquitectos utilizan muchas técnicas pasivas y activas diferentes para reducir las necesidades energéticas de los edificios y aumentar su capacidad de capturar o generar su propia energía. [9] Para minimizar los costes y la complejidad, la arquitectura sostenible prioriza los sistemas pasivos para aprovechar la ubicación del edificio con elementos arquitectónicos incorporados, complementándolos con fuentes de energía renovables y luego con recursos de combustibles fósiles solo cuando sea necesario. [10] El análisis del sitio se puede emplear para optimizar el uso de los recursos ambientales locales, como la luz natural y el viento ambiental para la calefacción y la ventilación.
El uso de energía depende muy a menudo de si el edificio obtiene su energía de la red o de una fuente aislada. [11] Los edificios que no están conectados a la red no utilizan la energía proporcionada por los servicios públicos, sino que tienen su propia producción de energía independiente. Utilizan el almacenamiento de electricidad en el sitio, mientras que los edificios conectados a la red devuelven el exceso de electricidad a la red.
A lo largo del tiempo se han desarrollado numerosas estrategias arquitectónicas pasivas, como la disposición de las habitaciones o el tamaño y la orientación de las ventanas de un edificio [9] , la orientación de las fachadas y las calles o la relación entre la altura de los edificios y el ancho de las calles en la planificación urbana [12] .
Un elemento importante y rentable de un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) eficiente es un edificio bien aislado . Un edificio más eficiente requiere menos energía para generar o disipar calor, pero puede requerir más capacidad de ventilación para expulsar el aire interior contaminado .
Los edificios eliminan cantidades significativas de energía a través de los flujos de agua, aire y compost . Las tecnologías de reciclaje de energía in situ listas para usar pueden recuperar eficazmente la energía del agua caliente residual y del aire viciado y transferir esa energía al agua fría o al aire fresco entrantes. La recuperación de energía para usos distintos a la jardinería a partir del compost que sale de los edificios requiere digestores anaeróbicos centralizados .
Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado funcionan con motores. El cobre , a diferencia de otros conductores metálicos, ayuda a mejorar la eficiencia energética de los motores, mejorando así la sostenibilidad de los componentes eléctricos de los edificios.
La orientación del sitio y del edificio tienen algunos efectos importantes en la eficiencia del sistema HVAC de un edificio.
El diseño de edificios solares pasivos permite que los edificios aprovechen la energía del sol de manera eficiente sin el uso de ningún mecanismo solar activo , como células fotovoltaicas o paneles solares de agua caliente . Por lo general, los diseños de edificios solares pasivos incorporan materiales con una gran masa térmica que retienen el calor de manera eficaz y un fuerte aislamiento que funciona para evitar la fuga de calor. Los diseños de bajo consumo de energía también requieren el uso de protección solar, mediante toldos, persianas o contraventanas, para aliviar la ganancia de calor solar en verano y reducir la necesidad de refrigeración artificial. Además, los edificios de bajo consumo de energía suelen tener una relación superficie-volumen muy baja para minimizar la pérdida de calor. Esto significa que los diseños de edificios de múltiples alas en expansión (que a menudo se consideran más "orgánicos") a menudo se evitan en favor de estructuras más centralizadas. Los edificios tradicionales de clima frío, como los diseños de caja de sal coloniales estadounidenses, proporcionan un buen modelo histórico para la eficiencia de la calefacción centralizada en un edificio de pequeña escala.
Las ventanas se colocan para maximizar la entrada de luz que crea calor y minimizar la pérdida de calor a través del vidrio, un aislante deficiente. En el hemisferio norte , esto generalmente implica instalar una gran cantidad de ventanas orientadas al sur para captar el sol directo y restringir severamente la cantidad de ventanas orientadas al norte. Ciertos tipos de ventanas, como las ventanas con aislamiento de doble o triple vidrio con espacios llenos de gas y revestimientos de baja emisividad (low-E) , brindan un aislamiento mucho mejor que las ventanas de vidrio de un solo panel. Prevenir el exceso de ganancia solar mediante dispositivos de protección solar en los meses de verano es importante para reducir las necesidades de refrigeración. A menudo se plantan árboles de hoja caduca frente a las ventanas para bloquear el sol excesivo en verano con sus hojas, pero dejar pasar la luz en invierno cuando se les caen las hojas. Se instalan rejillas o estantes de luz para permitir que la luz solar entre durante el invierno (cuando el sol está más bajo en el cielo) y mantenerla afuera en el verano (cuando el sol está alto en el cielo). Tienen listones como contraventanas y reflejan la luz y la radiación para reducir el deslumbramiento en el espacio interior. Los sistemas avanzados de lamas están automatizados para maximizar la luz natural y controlar la temperatura interior ajustando su inclinación. [13] A menudo se plantan plantas coníferas o de hoja perenne al norte de los edificios para protegerse de los vientos fríos del norte.
En climas más fríos, los sistemas de calefacción son un foco principal de la arquitectura sustentable porque suelen ser uno de los mayores consumidores de energía en los edificios.
En climas más cálidos, donde la refrigeración es una preocupación primordial, los diseños solares pasivos también pueden ser muy eficaces. Los materiales de construcción de mampostería con una alta masa térmica son muy valiosos para retener las temperaturas frías de la noche durante el día. Además, los constructores a menudo optan por estructuras extensas de una sola planta para maximizar la superficie y la pérdida de calor. [ cita requerida ] Los edificios a menudo se diseñan para capturar y canalizar los vientos existentes, en particular los vientos especialmente fríos que provienen de los cuerpos de agua cercanos . Muchas de estas valiosas estrategias se emplean de alguna manera en la arquitectura tradicional de las regiones cálidas, como los edificios de las misiones del suroeste.
En climas con cuatro estaciones, un sistema energético integrado aumentará en eficiencia: cuando el edificio esté bien aislado, cuando esté situado para trabajar con las fuerzas de la naturaleza, cuando se recaptura el calor (para ser utilizado inmediatamente o almacenado), cuando la planta de calor que depende de combustibles fósiles o electricidad tenga una eficiencia superior al 100% y cuando se utilice energía renovable .
Los dispositivos solares activos , como los paneles solares fotovoltaicos, ayudan a proporcionar electricidad sostenible para cualquier uso. La producción eléctrica de un panel solar depende de la orientación, la eficiencia, la latitud y el clima (la ganancia solar varía incluso en la misma latitud). Las eficiencias típicas de los paneles fotovoltaicos disponibles comercialmente varían entre el 4 % y el 28 %. La baja eficiencia de ciertos paneles fotovoltaicos puede afectar significativamente el período de recuperación de su instalación. [14] Esta baja eficiencia no significa que los paneles solares no sean una alternativa energética viable. En Alemania, por ejemplo, los paneles solares se instalan comúnmente en la construcción de viviendas residenciales.
Los tejados suelen estar inclinados hacia el sol para permitir que los paneles fotovoltaicos recopilen la energía con la máxima eficiencia. En el hemisferio norte, una orientación orientada al sur maximiza el rendimiento de los paneles solares. Si no es posible hacerlo, los paneles solares pueden producir la energía adecuada si se alinean a menos de 30° del sur. Sin embargo, en latitudes más altas, el rendimiento energético invernal se reducirá significativamente si la orientación no es hacia el sur.
Para maximizar la eficiencia en invierno, el colector puede estar inclinado sobre la horizontal en una latitud de +15°. Para maximizar la eficiencia en verano, el ángulo debe ser de -15°. Sin embargo, para una producción anual máxima, el ángulo del panel sobre la horizontal debe ser igual a su latitud. [15]
El uso de turbinas eólicas de tamaño insuficiente para la producción de energía en estructuras sostenibles requiere la consideración de muchos factores. Al considerar los costos, los sistemas eólicos pequeños son generalmente más caros que las turbinas eólicas más grandes en relación con la cantidad de energía que producen. Para las turbinas eólicas pequeñas , los costos de mantenimiento pueden ser un factor decisivo en sitios con capacidades marginales de aprovechamiento del viento. En sitios con poco viento, el mantenimiento puede consumir gran parte de los ingresos de una turbina eólica pequeña. [16] Las turbinas eólicas comienzan a funcionar cuando los vientos alcanzan los 8 mph, alcanzan la capacidad de producción de energía a velocidades de 32-37 mph y se apagan para evitar daños a velocidades superiores a 55 mph. [16] El potencial energético de una turbina eólica es proporcional al cuadrado de la longitud de sus aspas y al cubo de la velocidad a la que giran sus aspas. Aunque hay turbinas eólicas disponibles que pueden complementar la energía para un solo edificio, debido a estos factores, la eficiencia de la turbina eólica depende mucho de las condiciones del viento en el sitio de construcción. Por estas razones, para que las turbinas eólicas sean eficientes, deben instalarse en lugares que se sabe que reciben una cantidad constante de viento (con velocidades medias de viento de más de 15 mph), en lugar de lugares que reciben viento esporádicamente. [17] Una turbina eólica pequeña se puede instalar en un tejado. Los problemas de instalación incluyen la resistencia del tejado, la vibración y la turbulencia causada por el borde del tejado. Se sabe que las turbinas eólicas de tejado a pequeña escala pueden generar energía desde el 10% hasta el 25% de la electricidad requerida por una vivienda doméstica normal. [18] Las turbinas para uso a escala residencial suelen tener entre 7 pies (2 m) y 25 pies (8 m) de diámetro y producen electricidad a una tasa de 900 vatios a 10.000 vatios a su velocidad de viento probada. [19]
La fiabilidad de los sistemas de turbinas eólicas es importante para el éxito de un proyecto de energía eólica. Las averías imprevistas pueden tener un impacto significativo en la rentabilidad de un proyecto debido a las dificultades logísticas y prácticas que supone sustituir componentes críticos de una turbina eólica. La incertidumbre con respecto a la fiabilidad de los componentes a largo plazo tiene un impacto directo en el grado de confianza asociado a las estimaciones del coste de la energía (COE). [20]
Los calentadores de agua solares , también llamados sistemas de agua caliente sanitaria solar, pueden ser una forma rentable de generar agua caliente para un hogar. Pueden utilizarse en cualquier clima y el combustible que utilizan (luz solar) es gratuito. [21]
Existen dos tipos de sistemas de agua solar: activos y pasivos. Un sistema de colector solar activo puede producir entre 80 y 100 galones de agua caliente por día. Un sistema pasivo tendrá una capacidad menor. [22] La eficiencia del sistema de agua solar activo es del 35 al 80 %, mientras que la de un sistema pasivo es del 30 al 50 %, lo que hace que los sistemas solares activos sean más potentes. [23]
También existen dos tipos de circulación: los sistemas de circulación directa y los sistemas de circulación indirecta. Los sistemas de circulación directa hacen circular el agua de uso doméstico a través de los paneles. No deben utilizarse en climas con temperaturas bajo cero. La circulación indirecta hace circular glicol o algún otro fluido a través de los paneles solares y utiliza un intercambiador de calor para calentar el agua de uso doméstico.
Los dos tipos más comunes de paneles colectores son los de placa plana y los de tubos de vacío. Ambos funcionan de manera similar, excepto que los tubos de vacío no pierden calor por convección, lo que mejora enormemente su eficiencia (entre un 5% y un 25% más). Con estas eficiencias más altas, los colectores solares de tubos de vacío también pueden producir calefacción de espacios a mayor temperatura, e incluso temperaturas más altas para los sistemas de refrigeración por absorción. [24]
Los calentadores de agua con resistencia eléctrica que son comunes en los hogares hoy en día tienen una demanda eléctrica de alrededor de 4500 kW·h/año. Con el uso de colectores solares, el uso de energía se reduce a la mitad. El costo inicial de instalar colectores solares es alto, pero con los ahorros de energía anuales, los períodos de recuperación son relativamente cortos. [24]
Las bombas de calor de fuente de aire (ASHP) pueden considerarse como acondicionadores de aire reversibles. Al igual que un acondicionador de aire, una ASHP puede tomar calor de un espacio relativamente frío (por ejemplo, una casa a 70 °F) y volcarlo en un lugar cálido (por ejemplo, el exterior a 85 °F). Sin embargo, a diferencia de un acondicionador de aire, el condensador y el evaporador de una ASHP pueden intercambiar funciones y absorber calor del aire exterior frío y volcarlo en una casa cálida.
Las bombas de calor de fuente de aire son económicas en comparación con otros sistemas de bombas de calor. Como la eficiencia de las bombas de calor de fuente de aire disminuye cuando la temperatura exterior es muy fría o muy caliente, se utilizan de manera más eficiente en climas templados. [24] Sin embargo, contrariamente a las expectativas anteriores, también han demostrado ser adecuadas para regiones con temperaturas exteriores frías, como Escandinavia o Alaska. [25] [26] En Noruega, Finlandia y Suecia, el uso de bombas de calor ha crecido fuertemente en las últimas dos décadas: en 2019, había entre 15 y 25 bombas de calor por cada 100 habitantes en estos países, siendo las bombas de calor de aire a presión la tecnología de bomba de calor dominante. [26] De manera similar, las suposiciones anteriores de que las bombas de calor de aire a presión solo funcionarían bien en edificios completamente aislados han demostrado ser erróneas: incluso los edificios antiguos, parcialmente aislados, pueden modernizarse con bombas de calor de aire a presión y, por lo tanto, reducir considerablemente su demanda energética. [27]
Los efectos de las EAHP ( bombas de calor de aire de escape ) también se han estudiado en las regiones mencionadas anteriormente y han mostrado resultados prometedores. Una bomba de calor de aire de escape utiliza electricidad para extraer calor del aire de escape que sale de un edificio, redirigiéndolo hacia el ACS ( agua caliente sanitaria ), la calefacción de espacios y el calentamiento del aire de suministro. En los países más fríos, una EAHP puede recuperar alrededor de 2 a 3 veces más energía que un sistema de intercambio aire-aire. [28] Un estudio de 2022 sobre las reducciones de emisiones proyectadas en la región de Kymenlaakso en Suecia exploró el aspecto de la modernización de los edificios de apartamentos existentes (de diferentes edades) con sistemas EAHP. Se eligieron edificios seleccionados en las ciudades de Kotka y Kouvola, y se proyecta que sus emisiones de carbono disminuirán en aproximadamente 590 tCO2 y 944 tCO2 respectivamente, con un período de amortización de 7 a 13 años. [29] Sin embargo, es importante señalar que los sistemas EAHP pueden no producir resultados favorables si se instalan en un edificio que exhibe índices de salida de gases de escape o consumo de electricidad incompatibles. En este caso, los sistemas EAHP pueden aumentar las facturas de energía sin proporcionar reducciones razonables a las emisiones de carbono (véase EAHP ).
Las bombas de calor geotérmicas (o geotermales) ofrecen una alternativa eficiente. La diferencia entre ambas bombas de calor es que la geotérmica tiene uno de sus intercambiadores de calor ubicado bajo tierra, generalmente en una disposición horizontal o vertical. La geotérmica aprovecha las temperaturas relativamente constantes y suaves del subsuelo, lo que significa que su eficiencia puede ser mucho mayor que la de una bomba de calor aerotérmica. El intercambiador de calor subterráneo generalmente necesita una cantidad considerable de área. Los diseñadores los han ubicado en un área abierta junto al edificio o debajo de un estacionamiento.
Las bombas de calor geotérmicas con certificación Energy Star pueden ser entre un 40% y un 60% más eficientes que sus contrapartes de fuente de aire. También son más silenciosas y pueden utilizarse para otras funciones, como calentar agua para uso doméstico. [24]
En términos de costo inicial, el sistema de bomba de calor geotérmica cuesta aproximadamente el doble que una bomba de calor aerotérmica estándar. Sin embargo, los costos iniciales pueden ser más que compensados por la disminución de los costos de energía. La reducción de los costos de energía es especialmente evidente en áreas con veranos típicamente calurosos e inviernos fríos. [24]
Otros tipos de bombas de calor son las de agua y las de aire y tierra. Si el edificio está ubicado cerca de un cuerpo de agua, el estanque o lago podría usarse como fuente o disipador de calor. Las bombas de calor de aire y tierra hacen circular el aire del edificio a través de conductos subterráneos. Debido a que requieren mayor potencia de los ventiladores y a que la transferencia de calor es ineficiente, las bombas de calor de aire y tierra generalmente no son prácticas para construcciones importantes.
El enfriamiento radiativo diurno pasivo aprovecha el frío extremo del espacio exterior como una fuente de energía renovable para lograr un enfriamiento diurno. [30] Al tener una alta reflectancia solar para reducir la ganancia de calor solar y una fuerte transferencia de calor por radiación térmica infrarroja de onda larga (LWIR) , las superficies de enfriamiento radiativo diurno pueden lograr un enfriamiento subambiental para espacios interiores y exteriores cuando se aplican a techos, lo que puede reducir significativamente la demanda de energía y los costos dedicados al enfriamiento. [31] [32] Estas superficies de enfriamiento se pueden aplicar como paneles orientados al cielo, similares a otras fuentes de energía renovable como los paneles de energía solar , lo que los hace para una integración simple en el diseño arquitectónico. [33]
Una aplicación pasiva de refrigeración radiactiva diurna en un techo puede duplicar el ahorro energético de un techo blanco [34] y, cuando se aplica como una superficie multicapa en el 10 % del techo de un edificio, puede reemplazar el 35 % del aire acondicionado utilizado durante las horas más calurosas del día. [35] Las aplicaciones de refrigeración radiactiva diurna para la refrigeración de espacios interiores están creciendo y se estima que el "tamaño del mercado será de aproximadamente 27 mil millones de dólares en 2025". [36]
Algunos ejemplos de materiales de construcción sostenibles incluyen mezclilla reciclada o aislamiento de fibra de vidrio insuflado, madera cosechada de manera sostenible, Trass , linóleo , [37] lana de oveja, hormigón de cáñamo , hormigón romano , [38] paneles hechos de copos de papel, tierra cocida, tierra apisonada, arcilla, vermiculita, lino, sisal, pastos marinos, granos de arcilla expandida, coco, placas de fibra de madera, arenisca de calcio, piedra y roca obtenidas localmente y bambú , que es una de las plantas leñosas más fuertes y de crecimiento más rápido , y pegamentos y pinturas no tóxicos de bajo contenido de COV . Los pisos de bambú pueden ser útiles en espacios ecológicos ya que ayudan a reducir las partículas contaminantes en el aire. [39] La cubierta vegetal o escudo sobre las envolturas de los edificios también ayuda en lo mismo. El papel que se fabrica o fabrica a partir de madera forestal supuestamente es cien por ciento reciclable, por lo que regenera y ahorra casi toda la madera forestal que toma durante su proceso de fabricación. Existe un potencial infrautilizado para almacenar sistemáticamente carbono en el entorno construido. [40]
El uso de materiales de construcción naturales por sus cualidades sostenibles es una práctica que se observa en la arquitectura vernácula . Los estilos arquitectónicos regionales se desarrollan a lo largo de generaciones, utilizando materiales locales. Esta práctica reduce las emisiones de transporte y producción. [41] Las fuentes regenerativas, el uso de material de desecho y la capacidad de reutilización son cualidades sostenibles de la madera, la paja, la piedra y la arcilla. Los productos de madera laminada, la paja y la piedra son materiales de construcción con bajo contenido de carbono con un gran potencial de escalabilidad. Los productos de madera pueden secuestrar carbono, mientras que la piedra tiene una baja energía de extracción. La paja, incluida la construcción con fardos de paja , secuestra carbono al tiempo que proporciona un alto nivel de aislamiento. El alto rendimiento térmico de los materiales naturales contribuye a regular las condiciones interiores sin el uso de tecnologías modernas. [41]
Los usos de madera, paja y piedra en la arquitectura sostenible fueron el tema de una importante exposición en el Museo de Diseño del Reino Unido. [42]
La arquitectura sostenible incorpora a menudo el uso de materiales reciclados o de segunda mano, como madera recuperada y cobre reciclado . La reducción en el uso de nuevos materiales crea una reducción correspondiente en la energía incorporada (energía utilizada en la producción de materiales). A menudo, los arquitectos sostenibles intentan modernizar las estructuras antiguas para satisfacer nuevas necesidades con el fin de evitar un desarrollo innecesario. El salvamento arquitectónico y los materiales recuperados se utilizan cuando es apropiado. Cuando se derriban edificios antiguos, con frecuencia se recupera cualquier madera en buen estado, se renueva y se vende como suelo. De manera similar, se recupera cualquier piedra dimensional en buen estado . También se reutilizan muchas otras piezas, como puertas, ventanas, repisas y herrajes, lo que reduce el consumo de nuevos bienes. Cuando se emplean nuevos materiales, los diseñadores ecológicos buscan materiales que se repongan rápidamente, como el bambú , que se puede cosechar para uso comercial después de solo seis años de crecimiento, el sorgo o la paja de trigo, que son materiales de desecho que se pueden prensar en paneles, o el alcornoque , en el que solo se quita la corteza exterior para su uso, preservando así el árbol. Cuando sea posible, los materiales de construcción pueden obtenerse del propio lugar; por ejemplo, si se construye una nueva estructura en una zona boscosa, la madera de los árboles que se cortaron para hacer espacio para el edificio se reutilizaría como parte del edificio mismo. Para el aislamiento de las envolventes de los edificios, también se están investigando materiales más experimentales, como “lana de oveja desechada” junto con otras fibras desechadas procedentes de operaciones textiles y agroindustriales, y estudios recientes sugieren que el aislamiento reciclado es eficaz para fines arquitectónicos. [43]
Siempre que sea posible, se utilizan materiales de construcción de bajo impacto: por ejemplo, el aislamiento puede estar hecho de materiales que emitan poco COV ( compuestos orgánicos volátiles ), como el denim reciclado o el aislamiento de celulosa , en lugar de los materiales de aislamiento de edificios que pueden contener materiales cancerígenos o tóxicos, como el formaldehído. Para desalentar el daño de los insectos, estos materiales de aislamiento alternativos pueden tratarse con ácido bórico . Se pueden utilizar pinturas orgánicas o a base de leche. [44] Sin embargo, una falacia común es que los materiales "verdes" siempre son mejores para la salud de los ocupantes o el medio ambiente. Muchas sustancias nocivas (incluido el formaldehído, el arsénico y el amianto) se producen de forma natural y no carecen de antecedentes de uso con las mejores intenciones. Un estudio de las emisiones de los materiales realizado por el estado de California ha demostrado que hay algunos materiales verdes que tienen emisiones sustanciales, mientras que algunos materiales más "tradicionales" en realidad emitían menos. Por lo tanto, el tema de las emisiones debe investigarse cuidadosamente antes de concluir que los materiales naturales son siempre las alternativas más saludables para los ocupantes y para la Tierra. [45]
Los compuestos orgánicos volátiles (COV) se pueden encontrar en cualquier ambiente interior y provienen de una variedad de fuentes diferentes. Los COV tienen una alta presión de vapor y una baja solubilidad en agua, y se sospecha que causan síntomas similares al síndrome del edificio enfermo . Esto se debe a que se sabe que muchos COV causan irritación sensorial y síntomas del sistema nervioso central característicos del síndrome del edificio enfermo, las concentraciones de COV en interiores son más altas que en la atmósfera exterior y, cuando hay muchos COV presentes, pueden causar efectos aditivos y multiplicativos.
Por lo general, se considera que los productos ecológicos contienen menos COV y son mejores para la salud humana y ambiental. Un estudio de caso realizado por el Departamento de Ingeniería Civil, Arquitectónica y Ambiental de la Universidad de Miami, en el que se compararon tres productos ecológicos y sus contrapartes no ecológicas, concluyó que, si bien tanto los productos ecológicos como las contrapartes no ecológicas emitían niveles de COV, la cantidad e intensidad de los COV emitidos por los productos ecológicos eran mucho más seguras y cómodas para la exposición humana. [46]
Los materiales de construcción de uso común, como la madera, requieren una deforestación que, sin el cuidado adecuado, es insostenible. A partir de octubre de 2022, los investigadores del MIT han realizado avances en células de Zinnia elegans cultivadas en laboratorio que adquieren características específicas en condiciones que pueden controlar. Estas características incluyen la “forma, el grosor [y] la rigidez”, así como las propiedades mecánicas que pueden imitar a la madera. [47] David N. Bengston, del USDA, sugiere que esta alternativa sería más eficiente que la recolección tradicional de madera, y que los desarrollos futuros podrían ahorrar energía en el transporte y conservar los bosques. Sin embargo, Bengston señala que este avance cambiaría los paradigmas y plantearía nuevas cuestiones económicas y ambientales, como los puestos de trabajo de las comunidades que dependen de la madera o cómo la conservación afectaría a los incendios forestales. [48]
A pesar de la importancia de los materiales para la sostenibilidad general de los edificios, cuantificar y evaluar la sostenibilidad de los materiales de construcción ha resultado difícil. Existe poca coherencia en la medición y evaluación de los atributos de sostenibilidad de los materiales, lo que da como resultado un panorama actual plagado de cientos de etiquetas ecológicas, normas y certificaciones que compiten entre sí, son inconsistentes y a menudo imprecisas . Esta discordia ha provocado confusión entre los consumidores y los compradores comerciales y la incorporación de criterios de sostenibilidad inconsistentes en programas de certificación de edificios más amplios, como LEED . Se han hecho varias propuestas con respecto a la racionalización del panorama de estandarización para los materiales de construcción sustentables. [49]
El modelado de información de construcción (BIM) se utiliza para facilitar el diseño sostenible, permitiendo a los arquitectos e ingenieros integrar y analizar el rendimiento de los edificios.[5] Los servicios BIM, que incluyen el modelado conceptual y topográfico, ofrecen un nuevo canal para la construcción ecológica con disponibilidad sucesiva e inmediata de información del proyecto coherente internamente y confiable. BIM permite a los diseñadores cuantificar los impactos ambientales de los sistemas y materiales para respaldar las decisiones necesarias para diseñar edificios sostenibles.
Se puede contratar a un consultor de construcción sustentable en las primeras etapas del proceso de diseño para pronosticar las implicaciones de sustentabilidad de los materiales de construcción , la orientación, el acristalamiento y otros factores físicos, a fin de identificar un enfoque sustentable que cumpla con los requisitos específicos de un proyecto.
Las normas y estándares se han formalizado mediante sistemas de clasificación basados en el rendimiento, por ejemplo, LEED [50] y Energy Star para viviendas. [51] Definen los puntos de referencia que se deben cumplir y proporcionan métricas y pruebas para cumplir con esos puntos de referencia. Depende de las partes involucradas en el proyecto determinar el mejor enfoque para cumplir con esos estándares.
Como la consultoría de construcción sustentable a menudo se asocia con un costo adicional, organizaciones como Architects Assist buscan la equidad en el acceso al diseño sustentable y para residentes. [52]
Un aspecto central y a menudo ignorado de la arquitectura sustentable es la ubicación de los edificios. [53] Aunque la estructura ambiental ideal de una casa u oficina a menudo se imagina como un lugar aislado, este tipo de ubicación suele ser perjudicial para el medio ambiente. En primer lugar, estas estructuras a menudo sirven como las líneas de frente inconscientes de la expansión suburbana . En segundo lugar, generalmente aumentan el consumo de energía necesario para el transporte y conducen a emisiones innecesarias de los automóviles. Idealmente, la mayoría de los edificios deberían evitar la expansión suburbana en favor del tipo de desarrollo urbano ligero articulado por el movimiento New Urbanist . [54] Una zonificación cuidadosa de uso mixto puede hacer que las áreas comerciales, residenciales e industriales ligeras sean más accesibles para quienes viajan a pie, en bicicleta o en transporte público, como se propone en los Principios del Urbanismo Inteligente . El estudio de la permacultura , en su aplicación holística, también puede ayudar en gran medida a la ubicación adecuada de los edificios que minimice el consumo de energía y trabaje con el entorno en lugar de en su contra, especialmente en zonas rurales y forestales.
Los edificios sostenibles buscan formas de conservar el agua . Un diseño estratégico de ahorro de agua que incorporan los edificios ecológicos son los techos verdes . Los techos verdes tienen vegetación en el techo que captura el agua de drenaje pluvial. Esta función no solo recoge el agua para usos posteriores, sino que también sirve como un buen aislante que puede ayudar a reducir el efecto de isla de calor urbano . [39] Otro diseño estratégico de eficiencia hídrica es el tratamiento de las aguas residuales para que puedan reutilizarse. [55]
El urbanismo sostenible va más allá de la arquitectura sostenible y tiene una visión más amplia de la sostenibilidad. Las soluciones típicas incluyen parques ecoindustriales (PEI), agricultura urbana , etc. Entre los programas internacionales que reciben apoyo se encuentran la Red de Desarrollo Urbano Sostenible [56] , apoyada por ONU-Hábitat, y Eco2 Cities [57] , apoyada por el Banco Mundial.
Al mismo tiempo, los movimientos recientes del Nuevo Urbanismo , la Nueva Arquitectura Clásica y la arquitectura complementaria promueven un enfoque sostenible hacia la construcción, que aprecia y desarrolla el crecimiento inteligente , la tradición arquitectónica y el diseño clásico . [58] [59] Esto en contraste con la arquitectura modernista y globalmente uniforme , además de apoyarse en las urbanizaciones solitarias y la expansión suburbana . [60] Ambas tendencias comenzaron en la década de 1980. El Premio de Arquitectura Driehaus es un premio que reconoce los esfuerzos en el Nuevo Urbanismo y la Nueva Arquitectura Clásica, y está dotado con un premio en dinero dos veces mayor que el del Premio Pritzker modernista . [61]
Los residuos toman la forma de materiales usados o inútiles generados por hogares y empresas, procesos de construcción y demolición e industrias manufactureras y agrícolas. Estos materiales se clasifican libremente como residuos sólidos urbanos, escombros de construcción y demolición (C&D) y subproductos industriales o agrícolas. [62] La arquitectura sustentable se centra en el uso in situ de la gestión de residuos , incorporando cosas como sistemas de aguas grises para su uso en canteros de jardines y sanitarios de compostaje para reducir las aguas residuales. Estos métodos, cuando se combinan con el compostaje de residuos de alimentos in situ y el reciclaje fuera del sitio, pueden reducir los residuos de una casa a una pequeña cantidad de residuos de envases .
{{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )El enfriamiento radiativo es una tecnología renovable que promete cumplir este objetivo. Es una estrategia de enfriamiento pasivo que disipa el calor a través de la atmósfera hacia el universo. El enfriamiento radiativo no consume energía externa, sino que aprovecha el frío del espacio exterior como una nueva fuente de energía renovable.
En consecuencia, es muy deseable diseñar y fabricar PDRC eficiente con una reflectancia solar suficientemente alta (𝜌¯solar) (λ ~ 0,3–2,5 μm) para minimizar la ganancia de calor solar y, al mismo tiempo, una fuerte emitancia térmica LWIR (ε¯LWIR) para maximizar la pérdida de calor radiativo. Cuando el calor radiativo entrante del Sol se equilibra con la emisión de calor radiativo saliente, la temperatura de la Tierra puede alcanzar su estado estable.
La refrigeración radiativa es una tecnología renovable que puede complementar o reemplazar parcialmente las tecnologías de refrigeración actuales.
{{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )