100 Proyectos de Arquitectura Sostenible - Complejo Residencial “Biosfera XXI”

Complejo Residencial “Biosfera XXI” 

(Prototipo Kayzen)

2003

Biosfera XXI S.L. 

Betera. Valencia

154’90  m2  (cada una de las viviendas)

(ampliable a 165’80 m2 y 176’65 m2)

160.390 euros

1. Objetivos más importantes

- Construir un prototipo de vivienda bioclimática que se comporte perfectamente en cualquier zona climática española. Es decir, una vivienda que pueda autorregularse térmicamente en cualquier clima, y que, por tanto, disponga de una alta capacidad para generar calor, y generar fresco, tan solo por su estructura arquitectónica. Del mismo modo, la vivienda debe disponer de dispositivos naturales para reducir, si fuera necesario, la humedad del aire interior.

- Diseñar una vivienda flexible con diseño singular, y que pueda ampliar o reducir el número de estancias, de forma sencilla, manteniendo su percepción formal. 

- Realizar un modelo de vivienda que pueda promoverse de forma masiva, y que permita una sencilla personalización. Es decir, cada posible comprador tendría una vivienda única.

- Proyectar una vivienda que pueda ser completamente industrializada, y la mayoría de sus componentes puedan ser prefabricados. 

- Demostrar que el sistema de calefacción mas económica y eficaz para una vivienda bioclimática es a base de radiadores eléctricos, con tarifa nocturna. 

2. Solución Arquitectónica

Para cumplir con los ambiciosos objetivos resulta crucial la elección de la tipología arquitectónica adecuada. Para mantenerse caliente, la vivienda debe tener un factor de forma compacto, y debe disponer de una amplia superficie acristalada al sur (con las adecuadas protecciones solares). Para mantenerse fresca debe disponer de espacios muy altos, patios interiores cubiertos, y formas inclinadas en la cubierta que permita una rápida evacuación del aire interior. 

Como resultado se ha obtenido una solución arquitectónica sencilla y singular, que a la vez, permite un alto grado de flexibilidad, ya que el propietario puede ampliar y reducir la vivienda a su antojo. Esta flexibilidad queda patente en las terrazas norte del primer piso y, a pesar de que usuario puede realizar modificaciones arbitrarias, la impronta visual, y la estructura arquitectónica permanece intacta. 

Por último hay que decir que la estructura arquitectónica propuesta permite un elevado nivel de personalización, hasta tal punto que todas las viviendas construidas peden ser diferentes entre sí. De este modo, cada usuario puede disponer de una vivienda única. 

Inicialmente se han construido 8 viviendas diferentes, y en total se tiene previsto construir unas 100 viviendas repartidas a lo largo del territorio español, y así verificar su perfecto comportamiento bioclimático, sea cual sea su ubicación.

3. Análisis Sostenible

1. Optimización de recursos

1.1. Recursos Naturales. Se aprovechan al máximo recursos tales como el sol (para generar el agua caliente sanitaria, y proporcionar iluminación natural a todas las viviendas), la brisa, la tierra (para refrescar las viviendas), el agua de lluvia (para riego del jardín), brezo para las protecciones solares de las cubiertas ajardinadas….. Por otro lado, se han instalado dispositivos economizadores de agua en los grifos, duchas y cisternas del complejo.

1.2. Recursos fabricados. Los materiales empleados se aprovechan al máximo, disminuyendo posibles residuos, mediante un correcto proyecto, y una gestión eficaz. Se ha potenciado el uso de paneles sándwich a base de diferentes tipos de tableros (Viroc, Trespa, Contrachapado de abedul, chapa de zinc,…). La mayoría de los elementos arquitectónicos utilizados se han realizado en fábrica, por lo que el nivel de aprovechamiento de los recursos utilizados en máximo. Incluso la estructura de las viviendas se ha realizado a base de paneles prefabricados de hormigón armado aligerado (muros y forjados). 

1.3. Recursos recuperados, reutilizados y reciclados. 

La gran mayoría de los materiales del edificio pueden ser recuperables (panales prefabricados de hormigón, panales de cubierta, paneles de paredes exteriores, paneles de separación interiores, solados, carpinterías, vidrios, vigas de madera, vigas metálicas, cubierta, pasarelas, armarios, recubrimientos de madera, protecciones solares, sanitarios,…).

Por otro lado, se ha potenciado la utilización de materiales reciclados y reciclables, tales como: tuberías de agua de polipropileno, tuberías de desagüe de polietileno, tableros de madera aglomerada OSB para puertas interiores, tableros de madera contrachapada para recubrimientos, vidrios reciclados para encimeras de la cocina y ventanas, etc…

2. Disminución del consumo energético

2.1. Construcción.

El edificio se ha construido con un consumo energético mínimo. Los materiales utilizados se han fabricado con una cantidad mínima de energía. 

2.2. Uso. 

Debido a sus características bioclimáticas, las viviendas tienen un consumo energético convencional muy bajo. Las viviendas se calientan por efecto invernadero y acumuladores eléctricos con tarifa nocturna. El agua caliente se genera por medio de los captores solares térmicos integrados en la fachada sur del conjunto. 

Las viviendas se refrescan mediante sistemas arquitectónicos geotérmicos, y no necesitan sistemas mecánicos de acondicionamiento, por lo que no hay consumo energético.

El hecho de que la vivienda sea bioclimática y perfectamente aislada, hace que la calefacción eléctrica sea la mejor opción. Al utilizar la tarifa nocturna, el coste económico se reduce a la mitad. Por tratarse de una vivienda bioclimática, vuelve a bajar a más de la mitad. Y además hay que descontar lo costes de las instalaciones convencionales de calefacción, mas el coste de la superficie construida necesaria.

2.3. Desmontaje

La gran mayoría de los materiales utilizados pueden recuperarse con facilidad (una vez superada la vida útil del edificio), para volverse a utilizar en la construcción de otro edificio (estructura, paneles de fachada, paneles interiores, solados, carpinterías, vidrios, vigas de madera, vigas metálicas, cubierta, pasarelas, armarios, recubrimientos de madera, protecciones solares, pérgolas de brezo, sanitarios,…). 

3. Utilización de fuentes energéticas alternativas

La energía utilizada es de dos tipos: solar térmica (captores solares para producir el A.C.S.), y geotérmica (sistema arquitectónico para refrescar el aire, aprovechando las bajas temperaturas existentes bajo tierra, en las galerías subterráneas debajo de los garajes). 

4. Disminución de residuos y emisiones

Las viviendas no generan ningún tipo de emisiones, y tampoco generan ningún tipo de residuos, excepto orgánicos. 

5. Mejora de la salud y el bienestar humanos

Todos los materiales empleados son ecológicos y saludables, y no tienen ningún tipo de emisiones que puedan afectar la salud humana. Del mismo modo, las viviendas se ventilan de forma natural, y aprovechan al máximo la iluminación natural, lo que crea un ambiente saludable y proporciona la mejor calidad  de vida posible a los ocupantes del edificio.

6. Disminución del precio del edificio y su mantenimiento

Las viviendas han sido proyectadas de forma racional, eliminando partidas superfluas, innecesarias o gratuitas, lo cual permite su construcción a un precio convencional, a pesar del equipamiento ecológico que incorpora. Del mismo modo, las viviendas son muy fáciles de mantener: limpieza habitual, y tratamiento bianual de la madera a base de aceites vegetales.

4. Características Bioclimáticas

1.1. Sistemas de generación de calor

La vivienda se calienta por si misma, de dos modos: 1. Evitando enfriarse: debido a su alto aislamiento térmico, y la correcta disposición de las superficies vidriadas. 2. Debido a su cuidadoso y especial diseño bioclimático, y su perfecta orientación N-S, la vivienda se calienta por efecto invernadero, radiación solar directa, y calefacción por medio de acumuladores eléctricos de tarifa nocturna; y permanece caliente durante mucho tiempo, debido a su alta inercia térmica.

1.2. Sistemas de generación de fresco

La vivienda se refresca por sí misma, de tres modos: 1.  Evitando calentarse: disponiendo la mayor parte de la superficie vidriada al sur (disponiendo de protecciones solares para la radiación solar directa e indirecta) y al norte, y disponiendo un aislamiento adecuado. 2. Refrescándose mediante un sistema de enfriamiento arquitectónico de aire por medio de galerías subterráneas.  Por otro lado, debido a la alta inercia térmica del edificio, el fresco acumulado durante la noche, se mantiene durante la práctica totalidad del día siguiente. 3. Evacuando el aire caliente al exterior de la vivienda, a través de las ventanas superiores del patio cubierto central. La forma inclinada de la cubierta potencia la convección natural y proporciona un efectivo “efecto chimenea” para extraer el aire caliente del interior de la vivienda. Del mismo modo, el aire caliente de las estancias superiores se evacua por medio de chimeneas solares metálicas ubicadas en la cubierta ajardinada.

3. Sistemas de acumulación (calor o fresco)

El calor generado durante el día en invierno se acumula en los forjados y en los muros de carga, manteniendo caliente la vivienda durante la noche. Del mismo modo, el fresco generado durante la noche en verano se acumula en los forjados y en los muros de carga, manteniendo fresca la vivienda durante el día. La cubierta ajardinada de alta inercia térmica, refuerza este proceso. 

4. Sistemas de transferencia (calor o fresco). 

El calor generado por efecto invernadero y radiación natural se reparte en forma de aire caliente por todo el edificio desde el invernadero central.  El calor acumulado en los muros de carga se transmite a las estancias laterales por radiación. 

El aire fresco generado en las galerías subterráneas se reparte por la vivienda por medio de un conjunto de rejillas repartidas en el forjado de la vivienda. Por otro lado, el aire fresco asciende por el patio central y recorre todas las estancias atravesando las rejillas de las puertas de paso interiores. 

5. Ventilación natural

La ventilación del edificio se hace de forma continuada y natural, a través de los propios muros envolventes, lo que permite una ventilación adecuada, sin pérdidas energéticas. Este tipo de ventilación es posible ya que todos los materiales utilizados son transpirables (cerámica, mortero de cal-cemento, pintura a los silicatos), aunque el conjunto tenga un comportamiento completamente hidrófugo.

5. Materiales ecológicos

1. Cimentación y estructura.

Muros prefabricados de dos hojas y aislamiento. La hoja interior constituye el muro de carga de hormigón armado de 15 cm. de grosor (con alta inercia térmica). La hoja exterior es de hormigón armado prefabricado aligerado de 6 cm. En el interior de la doble hoja existe una capa de aislamiento de cáñamo de 5 cm. y una cámara de aire ventilada de 3 cm. En algunos lugares de la fachada se ha sustituido el panel exterior de hormigón, por una fachada ventilada a base de madera de Ipe tratada con aceites vegetales. El forjado se ha realizado a base de placas de hormigón armado prefabricado.

Los muros inclinados se han realizado por medio de paneles sándwich. La cara exterior del panel sándwich se ha realizado por medio de tableros de Trespa de diferentes colores y texturas (también se ha utilizado chapa de zinc), y la cara interior se ha realizado por medio de tableros de Viroc. El aislamiento interior esta formado por paneles de fibra de madera, y cáñamo.

2. Acabados exteriores

Pintura a los silicatos. Tablas machihembradas de madera de Ipe tratada con aceites vegetales, Trespa y Zinc.

3. Acabados interiores

Pinturas vegetales. Solados de parquet a base de contrachapado de abedul (Naturtek). Solados de piedra natural. Puertas de tablero doble de madera aglomerada, chapadas con madera de haya, y tratadas con aceites vegetales.

4. Cubierta

La cubierta ajardinada dispone un espesor medio de 25 cm. de tierra. La cubierta inclinada esta realizada a base de un tablero “sándwich” compuesto por  tres hojas: un tablero de Viroc (virutas de madera con cemento) de 13 mm. de espesor, una capa de corcho negro (procedente de cortezas de alcornoque de bosques incendiados) de 100 mm. de espesor, y un tablero de contrachapado de abedul de 13 mm. de espesor. Este tablero “sándwich” esta recubierto mediante una tela asfáltica y chapa de zinc. Las vigas son de madera de Ipe tintada y tratada con aceites vegetales.

5. Otros

Tuberías de agua de polipropileno. Tuberías de desagüe de polietileno. Electrodomésticos de alta eficiencia energética. Encimeras de cocina de Silestone antibacterias. Tabiques y suelos de vidrio de altas prestaciones (anti-scratch, antideslizante, fácil limpieza, serigrafía especial,…). Carpintería de madera de pino tratada con aceites vegetales. Toldos de lona de algodón. Protecciones solares de madera maciza de pino, tratada con aceites vegetales.

6. Innovaciones más destacadas

- Sistema constructivo, a base de paneles sándwich prefabricados.

- Experimentación con diferentes materiales ecológicos de aislamiento térmico (fibra de cáñamo, corcho, fibra de madera, fibra de coco, papel reciclado, Styrodur-C,…).

- Tipología sencilla de vivienda que permite un perfecto comportamiento bioclimático en cualquier punto de la geografía española. El prototipo demuestra que aunque uno de los objetivos de la arquitectura es adaptarse a las condiciones climáticas particulares de un determinado entorno, se pueden diseñar tipologías arquitectónicas flexibles, que se adapten perfectamente a diferentes climatologías, y proporcionen  un elevado nivel de bienestar a los ocupantes del edificio, sin necesidad de dispositivos mecánicos, y con muy bajo consumo energético.

- Sistema de des-humectación por ”efecto Peltier”, de muy bajo consumo energético. La vivienda tiene un perfecto comportamiento bioclimático, y en verano es capaz de ofrecer, por si misma, temperaturas máximas alrededor de 24 ºC. No obstante, como puede construirse en entornos poco favorecedores -con humedad ambiental muy elevada-, la vivienda incorpora un sencillo sistema des-humectador (de muy bajo consumo energético), para bajar el grado de humedad de su interior. De este modo se mejora el nivel de confort de los ocupantes, sin necesidad de utilizar sistemas mecánicos de aire acondicionado.