100 Proyectos de Arquitectura Sostenible - Vitrohouse la casa de vidrio en Barcelona

VITROHOUSE  2005
La única vivienda realizada únicamente con vidrio
ANAVIF-ANAS. Construmat 2005
Barcelona
126 m2   138.000 euros

1. Objetivos más importantes

Vitrohouse es una vivienda realizada completamente en vidrio plano. No existe ningún otro material: estructura portante, cimentación, tabiquería, cubiertas, mobiliario, sanitarios, …. Todo está realizado en vidrio.

Los objetivos y la justificación de la construcción de una vivienda utilizando solo vidrio plano, entre muchas otros, son los siguientes:

- Realizar un edificio con el máximo nivel sostenible posible, realizado íntegramente en vidrio, como único material constructivo. La utilización exclusiva de virio garantiza un bajo consumo energético en la construcción (19 Mjul./Kg.), la no existencia de emisiones, la optimización absoluta de los materiales y recursos, y un bajo precio (1.050 euros/m2 en España es ligeramente inferior a la media habitual). El comportamiento bioclimático se ha conseguido con un óptimo y exclusivo diseño bioclimático.

- Definir y utilizar tipologías y estrategias bioclimáticas de alta eficiencia, de tal modo que permitan que una vivienda realizada exclusivamente en vidrio se autorregule térmicamente, incluso en verano en climas cálidos. Entre estas estrategias se han ensayado las siguientes: envolventes arquitectónicas de triple piel de vidrio; vidrios dobles con serigrafía de doble maya de puntos para permitir que la radiación solar entre en invierno en el interior de la vivienda, y no entre en verano; aislamientos transparentes; canalizaciones subterráneas para refrescar el aire; chimeneas solares de alta eficiencia; integración de células fotovoltaicas en los vidrios; cubiertas ajardinadas de alta inercia térmica; jardines verticales de alto aislamiento, etc…

- Realizar una vivienda autosuficiente en energía, y autosuficiente en agua. El diseño de Vitrohouse permite que apenas consuma energía, y la poca que necesita la obtiene de forma geotérmica y solar, como lo hacen los organismos vivos. Por otro lado la vivienda obtiene el agua del suelo, de la lluvia, y reciclando sus propias aguas grises.

- Fomentar el proyecto de arquitectura industrializada y prefabricada. Construir tan solo con piezas de vidrio plano exige realizar un complejo proyecto, y realizar multitud de investigaciones arquitectónicas de todo tipo. Es posible que no exista un proyecto tan complejo como es el hecho de utilizar únicamente piezas de vidrio plano para construir un edificio, sin utilizar herrajes ni pegamentos. En Vitrohouse se han utilizado un total de 7.746 piezas diferentes, que se han diseñado una a una, y se han ensamblado entre sí con una precisión absoluta. El máximo error admisible ha sido de 1 mm. Eso da una idea de la complejidad del proyecto arquitectónico. Una complejidad necesaria en cualquier proyecto de arquitectura industrializada y prefabricada.

- Fomentar nuevas aplicaciones del vidrio en la arquitectura. Elementos estructurales, elementos de cimentación, paneles decorativos, sanitarios, electrodomésticos, mobiliario, aislamiento….

- Construir un jardín vertical sobre paredes de vidrio. Se ha experimentado con varias soluciones constructivas para construir un jardín vertical construido directamente sobre vidrio. Un sistema de montantes y baldas inclinadas de vidrio perforado ha sido más que suficiente para sujetar el sustrato y garantizar su constante suministro de agua y nutrientes. El agua se inyecta en la parte superior y se escurre por el vidrio atravesando las baldas perforadas, que retienen parte del agua y dejan pasar el resto a las baldas inferiores. El resultado final es impresionante, un jardín vertical en medio de la nada, sobre muros de vidrio transparentes.

- Construir una cubierta ajardinada sobre una estructura de vidrio plano transparente. La cubierta ajardinada ha sido fundamental para garantizar el perfecto funcionamiento bioclimático de la vivienda, y garantizar las condiciones de habitabilidad de su interior, con el menor consumo energético posible. El resultado final ha sido igualmente impresionante, una cubierta vegetal que parece flotar sobre una estructura de vidrio transparente.

- Construir una vivienda habitable enteramente realizada en vidrio, como único material, incluida la estructura portante. La idea es mostrar las posibilidades -todavía sin explotar- del vidrio en la construcción. De ahí que todos los elementos de la vivienda sean de vidrio (incluidos pilares, vigas, cubiertas, chimeneas, suelos, paredes, mobiliario, electrodomésticos, sanitarios, complementos decorativos…).

- Experimentar con el vidrio como material estructural. El objetivo ultimo es definir una normativa técnica, y un proceso de cálculo estructural y de dimensionado, a base, únicamente, de elementos de vidrio.

- Diseñar una vivienda con el mayor grado de sostenibilidad posible, pese a la dificultad de emplear básicamente vidrio en la construcción. La intención es invitar a reflexionar sobre todas las características que debe tener una construcción para ser 100% sostenible.

- Plantear una vivienda virtual, multimedia, dotada de los últimos avances en tecnologías de control, telecomunicaciones, climatización e iluminación. El objetivo es experimentar con la luz, el sonido, las proyecciones multimedia y el vidrio, de tal modo que los espacios físicos transciendan en espacios virtuales, y la materia se diluya en luz y sonido. 

- Lograr una vivienda autosuficiente, construida a base de elementos normalizados de vidrio plano.

- Diseñar todo el mobiliario, sanitarios y complementos de una vivienda, a base únicamente de vidrio plano. Por supuesto, estos elementos deben ser completamente funcionales y ergonómicos.

- Diseñar una vivienda desmontable, que se pueda construir en entornos naturales protegidos, y que esté perfectamente integrada en el entorno. 
 

2. Solución Arquitectónica

El prototipo incluye tanto la construcción de la vivienda (126 m2) como la de sus espacios urbanos exteriores (314 m2).

La vivienda está estructurada en tres zonas:

- Un cuerpo central  de 42 m2, destinado a actividades laborales de la vivienda. Es la zona en donde se genera el calor en invierno (por efecto invernadero, doble piel de vidrio y vidrio con control solar en cubierta) y el fresco en verano (mediante aire procedente del captor de viento).

- Dos cuerpos laterales de 42 m2, cada uno. Un cuerpo acoge la zona de noche (dormitorios y baños) y el otro la zona de día (sala de estar y cocina).
 

3. Análisis Sostenible

3.1. Optimización de Recursos
 
Máximo grado de reciclabilidad
El vidrio es un material fácilmente reciclable, y necesita muy poca energía para ello. La reciclabilidad de un material apenas significa nada respecto a su grado de sostenibilidad, ya que la inmensa mayoría de los materiales son reciclables. Lo realmente válido es que un material sea reciclable utilizando muy poca energía y recursos. Por ejemplo, el aluminio se puede reciclar, pero el consumo energético necesario es altísimo, mucho mayor incluso que la obtención de casi cualquier otro material.

Alto grado de naturalidad
El vidrio es un material que se genera de forma natural en la naturaleza, y que necesita relativamente poca energía para producirse a partir de materiales abundantes y mediante un proceso  muy sencillo. Por ello el grado de naturalidad es muy alto.

Abundancia
El vidrio es un material muy abundante y lo seguirá siendo, ya que la materia prima necesaria para su fabricación, el sílice, es uno de las más abundantes de la naturaleza.

Reutilización
El prototipo ha sido diseñado con elementos prefabricados de tal modo que, después de desmantelarlo, se puedan reutilizar para cualquier otra cosa. Las piezas de vidrio se han diseñado con poca variedad de tamaños, por lo que se puede intercambiar su posición, y son fácilmente reparables. Se ha diseñado un ingenioso sistema estructural, de tal modo que los vidrios no necesitan siquiera ser agujereados, por lo que se facilita su reutilización posterior. Solo se ha utilizado un sencillo herraje -apenas visible- para sujetar por gravedad los vidrios. El herraje es capaz de mantener unidas todas la piezas sin necesidad de colas ni de agujeros, asegurando su resistencia ante las cargas verticales y horizontales que soportarán a lo argo de su vida útil. Este herraje es quizás el mayor logro del prototipo.

Nula toxicidad
El vidrio no tiene ningún componente tóxico que puede alterar en absoluto la salud humana ni del planeta. Los adhesivos se han elegido de igual modo, así como las pinturas de las serigrafías utilizadas.

Elevada durabilidad
La durabilidad del vidrio es extraordinariamente alta. No se tienen datos exhaustivos de lo que puede llegar a durar un vidrio templado o un vidrio laminado, pero convenientemente tratado, es de los materiales más duraderos.
Del mismo modo, el prototipo se ha diseñado de tal modo que, en su conjunto, pueda llegar a tener un ciclo de vida infinito como los entornos naturales. Para ello, se ha diseñado un sistema estructural y constructivo en el que todas las piezas se pueden sustituir en cualquier momento por otra de iguales o mejores características, en el momento de que dejaran de ser útiles. Del mismo modo las  diferentes piezas son fácilmente sustituibles. No hay agujeros, ni herrajes, para sustituir una pieza tan solo hay que despegarla y quitarla.
 

3.2.    Disminución de Residuos y Emisiones

En la fabricación de los materiales
Para la fabricación del vidrio no se genera ningún residuo, ya que los retales sobrantes se reciclan continuamente. Del mismo modo, prácticamente no hay emisiones al medio ambiente.

En la construcción del prototipo
No se han generado residuos de ningún tipo en el montaje del prototipo. Las piezas han sido cortadas con precisión milimétrica, y se han utilizado todas. La mayoría de los materiales se han servido en obra sin embalajes, y los pocos embalajes existentes  se han diseñado para poder transportar los elementos de la vivienda de vuelta a fábrica, una vez que se desmonte el prototipo.

En la vida útil del edificio
No hay ningún residuo, ni ninguna emisión durante la vida útil del prototipo. Téngase en cuenta además que el prototipo ha sido diseñado para tener una vida útil infinita, es decir, un ciclo de vida infinito.

En el desmantelamiento
El prototipo ha sido diseñado de tal modo que no se genere apenas ningún residuo en su desmantelamiento. Aplicando calor y con un alambre se eliminarán los pocos adhesivos utilizados (y de naturaleza inerte y biodegradable). El resto de materiales quedarán intactos y listos para volver a utilizarse tantas veces como sea necesario.
 

3.    Disminución de Energía

Obtención de materiales
El consumo energético para la obtención del vidrio es medio (aprox.17 mJ/kg.) comparado con otros materiales. Materiales como el hormigón, la cerámica o la piedra tienen un consumo energético menor. En cambio, la obtención de otros materiales como el acero, aluminio, plásticos, esmaltes, pinturas o aislamientos implica un consumo energético mucho mayor. Además, las piezas diseñadas para el prototipo tienen poca variación dimensional y se repiten, por ello, el coste energético necesario es mínimo.

Construcción
Se han utilizado sólo piezas de vidrio plano (laminado y templado), de tal modo que el número de piezas sea el menor posible, haya el menor numero de piezas diferentes y las piezas se coloquen con la mayor rapidez posible (y con la menor cantidad posible de mano de obra y de maquinaria auxiliar).

Desmantelamiento
El desmantelamiento es muy sencillo y consume muy poca energía. Solo se necesita eliminar los adhesivos con un alambre y recoger una por una cada pieza de vidrio (que no tienen porque romperse ni dañarse).

Transporte del material y mano de obra
Los materiales y la mano de obra han sido locales. No ha existido la necesidad de mano de obra especializada.

Vida útil
A pesar de estar construido únicamente de vidrio, el prototipo tiene un comportamiento térmico adecuado. Por supuesto que el hecho de haber elegido vidrio como único material implica -a priori- serias restricciones a la eficiencia energética del prototipo (por ejemplo, las cubiertas y las paredes de vidrio podrían generar ineludiblemente un importante calentamiento del edificio los días de verano, al mismo tiempo que implican un bajo aislamiento térmico). Sin embargo, se han utilizado un conjunto de estrategias bioclimáticas que han compensando estas deficiencias y han permitido un comportamiento térmico adecuado y de alta eficacia energética.
 
El prototipo tiene un consumo energético cero de energías no renovables. El prototipo genera agua caliente (por medio de captores solares térmicos), electricidad (a través de captores solares fotovoltaicos, y aerogeneradores eólicos), calor (por efecto invernadero), y fresco (mediante los dispositivos geotérmicos arquitectónicos).
   
3.4.    Mejoras 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 a la salud humana. Del mismo modo, el edificio se ventila de forma natural, y aprovecha al máximo la iluminación natural, lo que crea un ambiente saludable y proporciona la mejor calidad  de vida posible a sus ocupantes.

3.5. Disminución del precio del edificio y su mantenimiento

Los costes de mantenimiento del prototipo son muy bajos. El único mantenimiento a corto plazo es la limpieza, debido a la naturaleza transparente y semitransparente del vidrio. No obstante, los tratamientos del vidrio y el diseño de cada pieza componente se ha realizado para minimizar este apartado. Para reducir el grado de roturas o desperfectos, dada la fragilidad del cristal, se han diseñado convenientemente los apoyos y las juntas elásticas de la estructura. En cuanto al personal de mantenimiento del prototipo no ha sido necesario
 

5.    Características bioclimáticas
Para el diseño del prototipo se han elegido escrupulosamente un conjunto de estrategias arquitectónicas que han dado lugar a una tipología arquitectónica perfectamente bioclimática.

5.1. Orientación.
La orientación del prototipo se ha realizado al sur, con el fin de garantizar tanto el mayor número de horas de soleamiento, como la posibilidad arquitectónica de control solar (sin necesidad  de tecnologías de control u otro tipo de artefactos).

5.2. Tipología tripartita.
Se ha elegido una tipología tripartita, para que tanto la zona de día como la zona de noche estén volcadas al cuerpo central (patio cubierto). Precisamente, este cuerpo central es el que asegura el frescor en verano y la generación de calor en invierno. En invierno se cierran los elementos acristalados de la doble piel de vidrio, lo que convierte al espacio central en un enorme invernadero que calienta el resto de estancias del prototipo.

a.    Control solar.
Las protecciones solares en la cara sur impiden que los rayos solares entren en verano, pero permiten que entren en invierno. En la zona de noche del prototipo se ha instalado un sistema de doble piel de vidrio con una persiana en su interior que permite controlar el paso de los rayos solares al interior del edificio. En cambio, en la zona de día, el sistema de control solar elegido ha sido la disposición de un conjunto de lamas horizontales de vidrio coloreado (cuanto mas oscuras mejor) con unas dimensiones tales que permiten que el sol pase en invierno, pero no en verano.
En verano se pliega la parte exterior de la doble piel, lo que permite que, junto a las protecciones solares, no entren los rayos solares a los vidrios de la parte interior. Con ello se evita el recalentamiento del prototipo. 
 
La cubierta inclinada central dispone en su cara interior una lámina especial de protección solar, de tal modo que filtra una buena cantidad de luz que pasa a través del vidrio. De este modo se reducen al máximo las ganancias térmicas en verano, mientras que se incrementa el aislamiento térmico en invierno.

b. Sistema de refresco de aire
El aire mas fresco del norte se absorbe por el captor de vientos, se refresca bajo el suelo sombreado del interior del prototipo y se distribuye por los falsos suelos. Pero para aquellos días en los que es imposible refrescar el aire por medios arquitectónicos, en el captor de vientos se ha incorporado un sistema mecánico y ecológico de acondicionamiento térmico,. El sistema elegido es de alta eficiencia energética, generador de ionización, oxigenación y bactericida. Para que el aire fresco circule por el interior de toda la vivienda, se ha dispuesto un ingenioso sistema de convección natural y “efecto chimenea”.

c. Aislamiento.
El aislamiento de las paredes se ha logrado mediante la incorporación de una doble piel de vidrio. De este modo se logra una cámara ventilada que incluso puede rellenarse de material aislante con el fin de asegurar un correcto aislamiento térmico. Por otro lado para el aislamiento de las cubiertas se han seguido dos estrategias diferentes. Una cubierta se ha cubierto de tierra natural con vegetación, lo cual garantiza el sombreado del prototipo, su aislamiento y su inercia térmica. Y la otra cubierta se ha rellenado de agua, que se almacena fresca debajo de la vivienda las noches de verano (en un depósito enterrado) y se va bombeando a la cubierta durante el día, permitiendo el refresco del espacio interior.

d. Inercia térmica.
La casa presenta una gran inercia térmica que permite que el fresco generado las noches de verano se mantenga a lo largo del día siguiente. Por otro lado, el calor producido por el efecto invernadero (y otros medios) durante los días de invierno, se conserva a lo largo de la noche. La elevada inercia térmica se ha logrado debido a la gran masa de los paneles de vidrio, y a la elevada masa de agua y de tierra incluida en las cubiertas de la vivienda. 

e.    Energías renovables.
Como fuentes de energía se ha recurrido a la energía solar (térmica y fotovoltaica) y a la energía eólica. La energía solar térmica se utiliza para el agua caliente sanitaria, mientras que la solar fotovoltaica y la eólica para el consumo eléctrico del prototipo. En un caso real, la energía eléctrica generada se vendería directamente a las empresas suministradoras de energía, con lo que el rendimiento energético se multiplica casi por cuatro debido a la diferencia de precio entre la energía que se vende y la que se compra (sistema de conexión a red). Hay que señalar el novedoso sistema utilizado para la generación fotovoltaica de electricidad: paneles de vidrio doble laminado que integran las células fotovoltaicas. De este modo se reducen costes y se asegura la correcta inclinación de las células fotovoltaicas (unos 30º en nuestra latitud), para que sean eficaces. 

5. Innovaciones más destacadas

- Construcción de vidrio. El prototipo muestra las posibilidades del vidrio como material estructural en la construcción, pero también como elemento sostenible,  decorativo y de aislamiento... Se ha experimentado con todo tipo de vidrios y soluciones constructivas para lograr una construcción robusta, estable, térmicamente adecuada y 100% funcional.

-  Cubierta de tierra y acuario. Para aumentar la inercia térmica, hay dos tipos de cubierta: una ajardinada y otra de agua con ciclos circadianos. En la cubierta de agua, se ha dispuesto un acuario, que proporciona al mismo tiempo un espectáculo a los usuarios de la vivienda.

- Integración de energías alternativas. Se han integrado perfectamente en la arquitectura de la casa dispositivos de energías alternativas, como captores solares térmicos y fotovoltaicos y generadores eólicos. Los paneles de vidrio laminado de la cubierta inclinada central  incluyen células fotovoltaicas.

- Sistema de acondicionamiento mecánico ecológico. El equipo de acondicionamiento ambiental instalado dispone de un sistema bactericida, de oxigenación e ionización, así como de un recuperador de calor.

- Tecnología multimedia. Un conjunto de proyectores de vídeo, robots proyectores, altavoces y sintetizadores integrados perfectamente y coordinados con el sistema de control domótico permite producir un espectáculo multimedia continuado en todos los elementos arquitectónicos de la vivienda. Los espacios arquitectónicos quedan definidos en todo momento por la iluminación y la información multimedia, y cambian de forma continuada según las condiciones particulares del entorno (temperatura, humedad, ruido, número de personas…). Incluso la intimidad y funcionalidad de los diferentes espacios de la vivienda pueden cambiar, modificando tan solo el nivel de iluminación de cada estancia.

- Estructura flexible. Para responder a las necesidades de cambio, los espacios son fácilmente renovables, gracias a que la cocina y el baño son reubicables, las instalaciones eléctricas, de agua y desagües flexibles, los suelos registrables, los espacios etéreos multimedia y los sanitarios móviles y con una nueva funcionalidad.

- Iluminación alternativa. La iluminación de la casa se ha realizado con un sistema inteligente de luminarias de bajo consumo por leds. Entre muchas otras innovaciones, se han utilizado paredes de vidrio transparente iluminadas en su interior con leds, y nuevos materiales retroiluminados, a mitad de camino entre la cerámica y el vidrio.

- Mobiliario y sanitarios de vidrio. Tanto el mobiliario como los sanitarios están realizados con vidrio plano postemplado. Presentan una estética singular, juegan con efectos luminosos y se integran perfectamente en la arquitectura.

- Sistema constructivo que permite construir una vivienda en 5 semanas.