La arquitectura sostenible 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 sostenible utiliza un enfoque consciente de la conservación energética y ecológica en el diseño del entorno construido. [1]
La idea de sostenibilidad , o diseño ecológico , es garantizar que el uso de los recursos actualmente disponibles no acabe teniendo efectos perjudiciales para el bienestar de una sociedad futura o haciendo imposible la obtención de recursos para otras aplicaciones en el largo plazo. [2]
El término "sostenibilidad" en relación con la arquitectura hasta ahora se ha considerado principalmente a través del lente de la tecnología de la construcción y sus transformaciones. Yendo más allá de la esfera técnica del " diseño verde ", la invención y la experiencia, algunos académicos están comenzando a ubicar la arquitectura dentro de un marco cultural mucho más amplio de la interrelación humana con la naturaleza . Adoptar 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. [3]
La construcción global representa el 38% del total de las emisiones globales. [4] Si bien los estándares de arquitectura y construcción sostenibles se han centrado tradicionalmente en reducir las emisiones de carbono operativas, hasta la fecha existen pocos estándares o sistemas para rastrear y reducir el carbono incorporado. [5] Mientras que el acero y otros materiales son responsables de las emisiones a gran escala, el cemento por sí solo es responsable del 8% de todas las emisiones. [6]
Los críticos del reduccionismo del modernismo a menudo señalaron el abandono de la enseñanza de la historia de la arquitectura como un factor causal. Fue significativo el hecho de que varios de los principales actores 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 las décadas de 1940 y 1950. 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 las escuelas de arquitectura para diferenciarse de los programas de doctorado en historia del arte, donde previamente se habían formado historiadores de la arquitectura. En Estados Unidos, el MIT y Cornell fueron los primeros, creados a mediados de los años 1970, seguidos por Columbia , Berkeley y Princeton . Entre los fundadores de los nuevos programas de historia de la arquitectura se encuentran 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 ETH Zürich . [7]
La eficiencia energética durante 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 para capturar o generar su propia energía. [8] Para minimizar el costo y la complejidad, la arquitectura sustentable prioriza los sistemas pasivos para aprovechar la ubicación del edificio con elementos arquitectónicos incorporados, complementándolos con fuentes de energía renovables y luego recursos de combustibles fósiles solo según sea necesario. [9] 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 calefacción y ventilación.
El uso de energía depende muy a menudo de si el edificio obtiene su energía de la red o fuera de ella. [10] Los edificios aislados de la red no utilizan la energía proporcionada por los servicios públicos y, en cambio, tienen su propia producción de energía independiente. Utilizan almacenamiento de electricidad en el sitio, mientras que los sitios conectados a la red inyectan el exceso de electricidad a la red.
A lo largo del tiempo se han desarrollado numerosas estrategias arquitectónicas pasivas. Ejemplos de tales estrategias incluyen la disposición de las habitaciones o el tamaño y orientación de las ventanas de un edificio, [8] y la orientación de fachadas y calles o la relación entre las alturas de los edificios y los anchos de las calles para la planificación urbana. [11]
Un elemento importante y rentable de un sistema eficiente de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) 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 .
Grandes cantidades de energía son expulsadas de los edificios a través de las corrientes 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 el aire viciado y transferir esa energía al agua fría o al aire fresco entrante. La recuperación de energía para usos distintos de la jardinería a partir del abono que sale de los edificios requiere digestores anaeróbicos centralizados .
Los sistemas HVAC 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 tiene algunos efectos importantes en la eficiencia 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 alta masa térmica que retienen el calor de manera efectiva y un aislamiento fuerte que funciona para evitar el escape de calor. Los diseños de bajo consumo energético 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 energético suelen tener una relación superficie-volumen muy baja para minimizar la pérdida de calor. Esto significa que los diseños de edificios extensos con múltiples alas (a menudo considerados más "orgánicos") a menudo se evitan en favor de estructuras más centralizadas. Los edificios tradicionales de clima frío, como los diseños coloniales estadounidenses de saleros , proporcionan un buen modelo histórico para la eficiencia del calor centralizado en un edificio de pequeña escala.
Las ventanas se colocan para maximizar la entrada de luz que genera calor y al mismo tiempo minimizar la pérdida de calor a través del vidrio, un mal aislante. En el hemisferio norte, esto normalmente implica instalar una gran cantidad de ventanas orientadas al sur para recoger 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 acristalamiento con espacios llenos de gas y revestimientos de baja emisividad (baja 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. Los árboles de hoja caduca a menudo se plantan frente a las ventanas para bloquear el exceso de sol en verano con sus hojas, pero permiten el paso de la luz en invierno cuando se caen. Se instalan persianas o estantes de luz para permitir la entrada de la luz del sol 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 de persianas avanzados están automatizados para maximizar la luz natural y monitorear la temperatura interior ajustando su inclinación. [12] Las plantas coníferas o de hoja perenne a menudo se plantan al norte de los edificios para protegerse contra los vientos fríos del norte.
En climas más fríos, los sistemas de calefacción son un foco principal de la arquitectura sostenible porque suelen ser uno de los mayores consumos de energía de los edificios.
En climas más cálidos donde la refrigeración es una preocupación principal, los diseños solares pasivos también pueden ser muy eficaces. Los materiales de construcción de mampostería con alta masa térmica son muy valiosos para retener las temperaturas frescas de la noche durante todo el día. Además, los constructores suelen optar por estructuras extensas de una sola planta para maximizar la superficie y la pérdida de calor. [ cita necesaria ] Los edificios a menudo están diseñados para capturar y canalizar los vientos existentes, particularmente los vientos especialmente fríos que provienen de cuerpos de agua cercanos . Muchas de estas valiosas estrategias son empleadas de alguna manera por 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 su eficiencia: cuando el edificio esté bien aislado, cuando esté ubicado para trabajar con las fuerzas de la naturaleza, cuando se recupere el calor (para usarlo inmediatamente o almacenarlo), cuando el calor Una planta que depende de combustibles fósiles o electricidad tiene una eficiencia superior al 100% y cuando se utiliza 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 oscilan entre el 4% y el 28%. La baja eficiencia de determinados paneles fotovoltaicos puede afectar significativamente al periodo de recuperación de su instalación. [13] Esta baja eficiencia no significa que los paneles solares no sean una alternativa energética viable. En Alemania, por ejemplo, los paneles solares se instalan habitualmente en la construcción de viviendas.
Los techos suelen estar inclinados hacia el sol para permitir que los paneles fotovoltaicos se recopilen con la máxima eficiencia. En el hemisferio norte, una orientación verdaderamente sur maximiza el rendimiento de los paneles solares. Si el verdadero sur no es posible, los paneles solares pueden producir energía adecuada si se alinean dentro de los 30° del sur. Sin embargo, en latitudes más altas, el rendimiento energético invernal se reducirá significativamente si la orientación no es el sur.
Para maximizar la eficiencia en invierno, el colector se puede inclinar por encima de la latitud horizontal +15°. Para maximizar la eficiencia en verano, el ángulo debe ser Latitud -15°. Sin embargo, para una producción máxima anual, el ángulo del panel sobre la horizontal debe ser igual a su latitud. [14]
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 pequeñas turbinas eólicas , 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 pequeña turbina eólica. [15] Las turbinas eólicas comienzan a funcionar cuando los vientos alcanzan las 8 mph, alcanzan la capacidad de producción de energía a velocidades de 32 a 37 mph y se apagan para evitar daños a velocidades superiores a 55 mph. [15] El potencial energético de una turbina eólica es proporcional al cuadrado de la longitud de sus palas y al cubo de la velocidad a la que giran sus palas. Aunque hay turbinas eólicas disponibles que pueden complementar la energía de un solo edificio, debido a estos factores, la eficiencia de la turbina eólica depende en gran medida 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 promedio del viento de más de 15 mph), en lugar de lugares que reciben viento esporádicamente. [16] Se puede instalar una pequeña turbina eólica en un tejado. Los problemas de instalación incluyen la resistencia del techo, la vibración y las turbulencias causadas por el borde del techo. Se sabe que las turbinas eólicas de pequeña escala en los tejados pueden generar entre el 10% y el 25% de la electricidad necesaria para una vivienda doméstica normal. [17] 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 velocidad de 900 vatios a 10.000 vatios a su velocidad del viento probada. [18]
La confiabilidad 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 de reemplazar componentes críticos en una turbina eólica. La incertidumbre sobre la confiabilidad de los componentes a largo plazo tiene un impacto directo en la cantidad de confianza asociada con las estimaciones del costo de la energía (COE). [19]
Los calentadores de agua solares , también llamados sistemas solares de agua caliente sanitaria, pueden ser una forma rentable de generar agua caliente para un hogar. Se pueden utilizar en cualquier clima y el combustible que utilizan (la luz del sol) es gratuito. [20]
Hay dos tipos de sistemas solares de agua: 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. [21] La eficiencia del sistema solar activo de agua es del 35-80%, mientras que un sistema pasivo es del 30-50%, lo que hace que los sistemas solares activos sean más potentes. [22]
También existen dos tipos de circulación, sistemas de circulación directa y sistemas de circulación indirecta. Los sistemas de circulación directa hacen circular el agua sanitaria 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 sanitaria.
Los dos tipos más comunes de paneles colectores son los de placa plana y los de tubo de vacío. Los dos 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 eficiente). Con estas eficiencias más altas, los colectores solares de tubos de vacío también pueden producir calefacción de espacios a temperaturas más altas e incluso temperaturas más altas para los sistemas de enfriamiento por absorción. [23]
Los calentadores de agua de resistencia eléctrica habituales en los hogares hoy en día tienen una demanda eléctrica de alrededor de 4500 kW·h/año. Con el uso de colectores solares el consumo de energía se reduce a la mitad. El costo inicial de instalar colectores solares es alto, pero con el ahorro anual de energía, los períodos de recuperación son relativamente cortos. [23]
Las bombas de calor de fuente de aire (ASHP) pueden considerarse acondicionadores de aire reversibles. Al igual que un acondicionador de aire, un ASHP puede tomar calor de un espacio relativamente frío (por ejemplo, una casa a 70 °F) y descargarlo en un lugar caliente (por ejemplo, afuera a 85 °F). Sin embargo, a diferencia de un acondicionador de aire, el condensador y el evaporador de un ASHP pueden intercambiar funciones y absorber el calor del aire fresco del exterior y verterlo en una casa cálida.
Las bombas de calor de aire son económicas en comparación con otros sistemas de bombas de calor. A medida que la eficiencia de las bombas de calor de fuente de aire disminuye cuando la temperatura exterior es muy fría o muy caliente; por lo tanto, se utilizan con mayor eficacia en climas templados. [23] Sin embargo, contrariamente a lo que se esperaba anteriormente, también han demostrado ser adecuados para regiones con temperaturas exteriores frías, como Escandinavia o Alaska. [24] [25] 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 la ASHP la bomba de calor dominante. tecnología. [25] De manera similar, las suposiciones anteriores de que los ASHP solo funcionarían bien en edificios completamente aislados han demostrado ser erróneas: incluso los edificios antiguos, parcialmente aislados, pueden modernizarse con ASHP y, por lo tanto, reducir considerablemente su demanda de energía. [26]
También se han estudiado los efectos de las EAHP ( bombas de calor de aire de escape ) en las regiones antes mencionadas y se han obtenido 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 ACS ( agua caliente sanitaria ), calefacción y suministro de aire caliente. En países más fríos, un EAHP puede recuperar entre 2 y 3 veces más energía que un sistema de intercambio aire-aire. [27] Un estudio de 2022 sobre las reducciones de emisiones proyectadas en la región sueca de Kymenlaakso exploró el aspecto de modernizar los edificios de apartamentos existentes (de diferentes edades) con sistemas EAHP. Se eligieron edificios seleccionados en las ciudades de Kotka y Kouvola, y sus emisiones de carbono proyectadas disminuyeron en aproximadamente 590 tCO2 y 944 tCO2 respectivamente, con un período de amortización de 7 a 13 años. [28] Sin embargo, es importante señalar que los sistemas EAHP pueden no producir resultados favorables si se instalan en un edificio que exhibe tasas 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 recortes razonables a las emisiones de carbono (ver EAHP ).
Las bombas de calor geotérmicas (o geotérmicas) ofrecen una alternativa eficiente. La diferencia entre las dos bombas de calor es que la fuente terrestre tiene uno de sus intercambiadores de calor colocados bajo tierra, generalmente en una disposición horizontal o vertical. La fuente terrestre aprovecha las temperaturas suaves y relativamente constantes bajo tierra, lo que significa que su eficiencia puede ser mucho mayor que la de una bomba de calor de fuente de aire. El intercambiador de calor enterrado generalmente necesita una superficie considerable. Los diseñadores los han colocado en un área abierta al lado del edificio o debajo de un estacionamiento.
Las bombas de calor de fuente terrestre Energy Star pueden ser entre un 40% y un 60% más eficientes que sus contrapartes de fuente de aire. También son más silenciosos y también se pueden aplicar a otras funciones como el calentamiento de agua caliente sanitaria. [23]
En términos de costo inicial, el sistema de bomba de calor geotérmico cuesta aproximadamente el doble que la instalación de una bomba de calor geotérmica estándar. Sin embargo, los costos iniciales pueden verse más que compensados por la disminución de los costos de energía. La reducción de los costes energéticos es especialmente evidente en zonas con veranos típicamente calurosos e inviernos fríos. [23]
Otros tipos de bombas de calor son las de agua-tierra y las de aire-tierra. Si el edificio está ubicado cerca de una masa de agua, el estanque o lago podría usarse como fuente de calor o sumidero. Las bombas de calor aire-tierra hacen circular el aire del edificio a través de conductos subterráneos. Con mayores requisitos de potencia de ventilador y una transferencia de calor ineficiente, las bombas de calor aire-tierra generalmente no son prácticas para construcciones importantes.
El enfriamiento radiativo pasivo durante el día aprovecha la frialdad extrema del espacio exterior como fuente de energía renovable para lograr el enfriamiento diurno. [29] 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 los techos, lo que puede reducir significativamente demanda de energía y costos dedicados a la refrigeración. [30] [31] Estas superficies de enfriamiento se pueden aplicar como paneles orientados al cielo, similar a otras fuentes de energía renovables como los paneles de energía solar , lo que los hace fáciles de integrar en el diseño arquitectónico. [32]
Una aplicación de enfriamiento radiativo pasivo durante el día en un techo puede duplicar el ahorro de energía de un techo blanco [33] y, cuando se aplica como una superficie multicapa al 10% del techo de un edificio, puede reemplazar el 35% del aire acondicionado utilizado durante las horas más calurosas del día. . [34] Las aplicaciones de refrigeración radiativa diurna para la refrigeración de espacios interiores están creciendo con un "tamaño de mercado estimado de ~$27 mil millones en 2025". [35]
Algunos ejemplos de materiales de construcción sostenibles incluyen mezclilla reciclada o aislamiento de fibra de vidrio soplado, madera recolectada de manera sostenible, Trass , linóleo , [36] lana de oveja, cáñamo , hormigón romano , [37] paneles hechos de hojuelas de papel, tierra cocida, tierra apisonada. , arcilla, vermiculita, lino, sisal, pastos marinos, granos de arcilla expandida, coco, placas de fibra de madera, arenisca cálcica, piedra y roca obtenidas localmente y bambú , que es una de las plantas leñosas más fuertes y de más rápido crecimiento , y no es tóxica. colas y pinturas con bajo contenido de COV . Los suelos de bambú pueden ser útiles en espacios ecológicos ya que ayudan a reducir las partículas contaminantes en el aire. [38] La cubierta vegetal o escudo sobre las envolventes de los edificios también ayuda en lo mismo. El papel fabricado o fabricado con madera de bosque es supuestamente cien por cien reciclable, por lo que regenera y ahorra casi toda la madera de bosque que se extrae durante su proceso de fabricación. Existe un potencial subutilizado para almacenar carbono sistemáticamente en el entorno construido. [39]
Los productos de madera laminada, la paja y la piedra son materiales de construcción con bajas emisiones de carbono y con un gran potencial de escalabilidad. Los productos de madera pueden secuestrar carbono, mientras que la piedra tiene una energía de extracción baja. La paja, incluida la construcción con fardos de paja , secuestra carbono y al mismo tiempo proporciona un alto nivel de aislamiento. Los usos de la madera, la paja y la piedra en la arquitectura sostenible fueron el tema de una importante exposición en el Museo del Diseño del Reino Unido. [40]
La arquitectura sostenible a menudo incorpora 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 estructuras antiguas para satisfacer nuevas necesidades y evitar un desarrollo innecesario. Cuando sea apropiado, se utilizan materiales recuperados y de salvamento arquitectónico. Cuando se derriban edificios más antiguos, con frecuencia la madera buena se recupera, se renueva y se vende como piso. Cualquier piedra de buena dimensión se recupera de manera similar. También se reutilizan muchas otras piezas, como puertas, ventanas, repisas y herrajes, lo que reduce el consumo de bienes nuevos. Cuando se emplean nuevos materiales, los diseñadores ecológicos buscan materiales que se repongan rápidamente, como el bambú , que puede cosecharse para uso comercial después de sólo seis años de crecimiento, el sorgo o la paja de trigo, los cuales son materiales de desecho que pueden prensarse para obtener paneles, o alcornoque , en los que sólo se retira la corteza exterior para su uso, preservando así el árbol. Cuando sea posible, los materiales de construcción pueden obtenerse del propio sitio; por ejemplo, si se construye una nueva estructura en una zona boscosa, la madera de los árboles que se cortaron para dejar espacio al edificio se reutilizaría como parte del edificio mismo. Para el aislamiento en envolventes de edificios, también se está investigando el uso de materiales más experimentales, como "desperdicios de lana de oveja" junto con otras fibras de desecho procedentes de operaciones textiles y agroindustriales, y estudios recientes sugieren que el aislamiento reciclado es eficaz para fines arquitectónicos. [41]
Siempre que sea posible, se utilizan materiales de construcción de bajo impacto: por ejemplo, el aislamiento puede estar hecho de materiales con bajo contenido de VOC ( compuestos orgánicos volátiles ), como mezclilla reciclada o aislamiento de celulosa , en lugar de materiales aislantes del edificio que pueden contener materiales cancerígenos o tóxicos como como formaldehído. Para desalentar el daño de los insectos, estos materiales aislantes alternativos pueden tratarse con ácido bórico . Se pueden utilizar pinturas orgánicas o a base de leche. [42] 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 (incluidos el formaldehído, el arsénico y el asbesto) se producen de forma natural y no carecen de antecedentes de uso con las mejores intenciones. Un estudio de las emisiones de materiales realizado por el estado de California ha demostrado que hay algunos materiales ecológicos que tienen emisiones sustanciales, mientras que algunos materiales más "tradicionales" en realidad emiten menos. Por tanto, el tema de las emisiones debe investigarse detenidamente antes de concluir que los materiales naturales son siempre las alternativas más saludables para los ocupantes y para la Tierra. [43]
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 baja solubilidad en agua, y se sospecha que causan síntomas del tipo del 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 el interior 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 que comparó tres productos ecológicos y sus homólogos no ecológicos encontró que, aunque tanto los productos ecológicos como los no ecológicos emitían niveles de COV , la cantidad e intensidad de los COV emitidos por los productos ecológicos eran mucho más seguros y cómodos para la exposición humana. [44]
Los materiales de construcción de uso común, como la madera, requieren una deforestación que, sin el cuidado adecuado, es insostenible. En octubre de 2022, investigadores del MIT han realizado avances en células de Zinnia elegans cultivadas en laboratorio que adquieren características específicas en condiciones bajo su control. Estas características incluyen la “forma, el grosor [y] la rigidez”, así como las propiedades mecánicas que pueden imitar a la madera. [45] David N. Bengston del USDA sugiere que esta alternativa sería más eficiente que la recolección de madera tradicional, con desarrollos futuros que potencialmente ahorrarían energía en el transporte y conservarían los bosques. Sin embargo, Bengston señala que este avance cambiaría paradigmas y plantea nuevas cuestiones económicas y ambientales, como los empleos de las comunidades que dependen de la madera o cómo la conservación afectaría los incendios forestales. [46]
A pesar de la importancia de los materiales para la sostenibilidad general de la construcción, cuantificar y evaluar la sostenibilidad de los materiales de construcción ha resultado difícil. Hay 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, estándares y certificaciones competitivas, inconsistentes y a menudo imprecisas . Esta discordia ha llevado tanto a la confusión entre los consumidores y compradores comerciales como a la incorporación de criterios de sostenibilidad inconsistentes en programas de certificación de edificios más grandes como LEED . Se han hecho varias propuestas con respecto a la racionalización del panorama de estandarización de materiales de construcción sostenibles. [47]
El modelado de información de construcción (BIM) se utiliza para ayudar a permitir el diseño sostenible al permitir a arquitectos e ingenieros integrar y analizar el rendimiento del edificio.[5] Los servicios BIM, incluido el modelado conceptual y topográfico, ofrecen un nuevo canal para la construcción ecológica con disponibilidad sucesiva e inmediata de información del proyecto internamente coherente 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 sostenible desde el principio del proceso de diseño, para pronosticar las implicaciones de sostenibilidad de los materiales de construcción , la orientación, el acristalamiento y otros factores físicos, a fin de identificar un enfoque sostenible que cumpla con los requisitos específicos de un proyecto.
Las normas y estándares se han formalizado mediante sistemas de calificación basados en el desempeño, por ejemplo LEED [48] y Energy Star para hogares. [49] Definen los puntos de referencia que deben cumplirse y proporcionan métricas y pruebas para cumplir esos puntos de referencia. Depende de las partes involucradas en el proyecto determinar el mejor enfoque para cumplir con esos estándares.
Dado que la consultoría en construcción sostenible a menudo se asocia con una prima de costos, organizaciones como Architects Assist apuntan a la igualdad de acceso al diseño sostenible y residente. [50]
Un aspecto central y a menudo ignorado de la arquitectura sostenible es la ubicación de los edificios. [51] Aunque la estructura ambiental ideal de una casa u oficina a menudo se concibe como un lugar aislado, este tipo de ubicación suele ser perjudicial para el medio ambiente. En primer lugar, estas estructuras a menudo sirven como vanguardias inconscientes de la expansión suburbana . En segundo lugar, suelen aumentar el consumo de energía necesario para el transporte y provocan emisiones automáticas innecesarias. Idealmente, la mayoría de los edificios deberían evitar la expansión suburbana en favor del tipo de desarrollo urbano ligero articulado por el movimiento Nuevo Urbanista . [52] Una zonificación cuidadosa de uso mixto puede hacer que las áreas comerciales, residenciales y de industria ligera sean más accesibles para quienes viajan a pie, en bicicleta o en transporte público, como se propone en los Principios de Urbanismo Inteligente . El estudio de la permacultura , en su aplicación holística, también puede ser de gran ayuda en la colocación adecuada de los edificios que minimice el consumo de energía y trabaje con el entorno en lugar de contra él, especialmente en zonas rurales y boscosas.
Los edificios sostenibles buscan formas de conservar el agua . Un diseño estratégico para el ahorro de agua que incorporan los edificios ecológicos son los techos verdes . Los techos verdes tienen vegetación en la azotea que captura el agua de drenaje pluvial. Esta función no sólo recoge el agua para usos posteriores, sino que también sirve como un buen aislante que puede contribuir al efecto de isla de calor urbana . [38] Otro diseño estratégico para la eficiencia hídrica es el tratamiento de las aguas residuales para que puedan reutilizarse nuevamente. [53]
El urbanismo sostenible lleva acciones más allá de la arquitectura sostenible y ofrece una visión más amplia de la sostenibilidad. Las soluciones típicas incluyen el parque ecoindustrial (EIP), la agricultura urbana , etc. El programa internacional que recibe apoyo incluye la Red de Desarrollo Urbano Sostenible, [54] respaldada por ONU-HABITAT, y Eco2 Cities, [55] respaldada 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 . [56] [57] Esto en contraste con la arquitectura modernista y globalmente uniforme , además de apoyarse en urbanizaciones solitarias y expansión suburbana . [58] Ambas tendencias comenzaron en la década de 1980. El Premio de Arquitectura Driehaus es un galardón que reconoce los esfuerzos en el Nuevo Urbanismo y la Nueva Arquitectura Clásica, y está dotado con una dotación económica dos veces mayor que la del modernista Premio Pritzker . [59]
Los residuos toman la forma de materiales gastados o inútiles generados en hogares y empresas, procesos de construcción y demolición, e industrias manufactureras y agrícolas. Estos materiales se clasifican en términos generales como desechos sólidos municipales, desechos de construcción y demolición (C&D) y subproductos industriales o agrícolas. [60] La arquitectura sostenible se centra en el uso in situ de la gestión de residuos , incorporando elementos como sistemas de aguas grises para su uso en parterres de jardín y sanitarios de compostaje para reducir las aguas residuales. Estos métodos, cuando se combinan con el compostaje de desechos de alimentos en el sitio y el reciclaje fuera del sitio, pueden reducir los desechos de una casa a una pequeña cantidad de desechos de envases .
{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )El enfriamiento radiativo es una tecnología renovable que promete alcanzar 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 recolecta frío del espacio exterior como una nueva fuente de energía renovable.
En consecuencia, diseñar y fabricar un PDRC eficiente con una reflectancia solar suficientemente alta (𝜌¯solar) (λ ~ 0,3–2,5 μm) para minimizar la ganancia de calor solar y, simultáneamente, una fuerte emitancia térmica LWIR (ε¯LWIR) para maximizar la pérdida de calor radiativo es altamente deseable.
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.
El enfriamiento radiativo es una tecnología renovable que puede complementar o reemplazar parcialmente las tecnologías de enfriamiento actuales.
{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )