S'entén per arquitectura bioclimàtica la que es dedica a crear edificis d'una eficiència energètica elevada (reducció i màxim aprofitament del consum energètic), mitjançant l'adaptació de la construcció adient per a les condicions del medi en què s'ubiquen i per al seu ús final (projectat).

L'ús d'aquest tipus de disseny permet estalviar entre el 50% i el 70% del consum de combustible fòssil i d'energia elèctrica.

Els índexs de sobrecost en aplicar lògiques d'adequació bioclimàtica a la construcció impliquen, a Espanya, una mitjana de sobrecost d'un 15% respecte del cost de construcció d'un edifici tradicional, compensats amb escreix amb els estalvis energètics que se n’obtenen.

2.1 Trajectòria solar

La trajectòria solar varia segons l’estació climàtica; l'altura del sol a l'estiu és més gran que a l'hivern. Això influeix en la radiació rebuda per les façanes verticals: a l’hivern, la façana sud rep la major part de la radiació, pel fet que el sol és baix, mentre que les altres orientacions amb prous feines reben radiació. A l'estiu, quan el sol incideix en un angle més vertical al migdia, la façana sud rep menys radiació directa, mentre que als matins i les tardes la radiació incideix especialment sobre les façanes est i oest, respectivament.

2.2 Formes de transmissió de la calor

Conducció: és el fenomen pel qual els edificis perden calor a l'hivern a través dels tancaments. Consisteix en la transmissió d'energia tèrmica a través del material.

Convecció: calor que es “transporta” pel mateix moviment del fluid. L'escalfament de l'aire fa que aquest s'elevi i s'acumuli a la part alta dels edificis.

Radiació: el sol aporta energia exclusivament per radiació.

2.3 Capacitat calorífica i inèrcia tèrmica

Si un cos rep calor, li fa pujar la temperatura, i si és capaç d’emmagatzemar molta calor es diu que té molta capacitat calorífica.

La “resistència” de la temperatura a reaccionar immediatament a les aportacions de calor és el que anomenem inèrcia tèrmica.

La inèrcia tèrmica en un edifici duu dos fenòmens aparellats: el de retard (de la temperatura interior respecte a la temperatura exterior), i el d’esmorteïment (la variació interior de temperatura no és tan gran com la variació exterior).

2.4 Efecte d'hivernacle

És el fenomen pel qual la radiació entra en un espai i queda atrapada, tot escalfant-lo.

Es produeix en espais on almenys un dels tancaments és de vidre, transparent a la radiació visible, però és opac a la radiació infraroja. Quan els raigs del sol entren, la radiació és absorbida pels objectes de dins, que s’escalfen i emeten radiació infraroja. Aquesta no es pot escapar perquè el vidre hi és opac.

2.5 Calor de vaporització

L'aigua, per evaporar-se, necessita calor, que adquireix de l'entorn immediat, tot refredant-lo. Per això els llocs on hi ha aigua són més frescs. Les plantes transpiren contínuament, eliminant aigua en forma de vapor. Per això els llocs on hi ha plantes són també més frescs.

2.6 Microclima i ubicació

L'entorn físic està directament relacionat amb el climàtic i fa referència a l'emplaçament de l'edifici. Els factors principals són:

2.7 Forma

La forma de l'edificació influeix en:

• La superfície de contacte entre l'habitatge i l'exterior, la qual cosa influeix en les pèrdues o guanys calorífics.
• La resistència al vent. L’alçària, per exemple, és determinant: un edifici alt sempre ofereix més resistència que un de baix.

2.8 Orientació

Influeix en la captació solar. Segons com orientem els buits i les façanes, tindrem una captació solar més gran o més petita, que influirà en l'aportació de calefacció que haguem de fer.

La capacitat que tingui una casa de ventilar-se naturalment depèn de l’orientació que tingui respecte de la direcció dels vents dominants.

3.1 Ventilació

• Natural: és la que té lloc quan el vent crea corrents d'aire a l'edifici, en obrir-se les finestres o les portes.
• De convecció: és la que té lloc quan l'aire calent puja i és reemplaçat per aire més fred. Durant el dia, en un habitatge bioclimàtic, es poden crear corrents d'aire encara que no hi hagi vent i provocar obertures a les parts altes dels edificis, per on pugui sortir l'aire calent.

3.2 Captació solar passiva

La captació de l'energia solar es fa aprofitant el disseny de l'edifici i sense necessitat d'utilitzar sistemes mecànics; així podem aclimatar-lo de forma natural.

La captació fa servir l’anomenat efecte d’hivernacle i la inèrcia tèrmica. Hi ha diversos tipus de sistemes:

• Sistemes directes. El sol penetra directament a través de l'envidrament a dins del recinte. És important que hi hagi masses tèrmiques d'acumulació de calor als llocs on incideix la radiació.
• Sistemes semidirectes. Fan servir un adossat o hivernacle com a espai intermedi entre l'exterior i l'interior. L’energia acumulada en aquest espai intermedi es fa passar a voluntat a l’interior a través d'un tancament mòbil.
• Sistemes indirectes. La captació la realitza directament un element d'emmagatzematge disposat immediatament darrere el vidre (a uns pocs centímetres). L'interior de l'habitatge s'hi troba annexat. La calor emmagatzemada passa a l’interior per conducció, convecció i radiació. L’element d 'emmagatzematge pot ser un parament de material d'alta capacitat calorífica, bidons d'aigua, llit de pedres, etc., i pot ser una de les parets de l’habitació, el sostre o el terra.

3.3 El disseny paisatgístic

La ubicació correcta dels arbres pot representar un estalvi de fins a un 25% en el consum d'energia del sistema de calefacció i refrigeració.

L'ombra i l'evapotranspiració (procés en què una planta mou i allibera activament vapor d'aigua) dels arbres poden reduir la temperatura de l'aire circumdant fins a 5º C. Atès que l'aire fred s'assenta prop del sòl, la temperatura de l'aire sota els arbres pot ser fins a 14º C inferior que les temperatures de l'aire per sobre del paviment proper.

3.4 Cobertes enjardinades

Les cobertes enjardinades són les entapissades amb un mantell vegetal. Tenen la funció d'esmorteir les variacions tèrmiques i de mantenir la temperatura i la humitat constants sota la teulada.

3.5 Paravents

Eviten les filtracions als edificis, a més de disminuir la sensació tèrmica que es produeix amb el moviment de l'aire.

3.6 Factor de forma

Es defineix com el quocient entre el volum de l'edifici i la superfície que el tanca. Tenen un millor comportament tèrmic els edificis austers que els que tenen sortints, entrants i volades, ja que de la mateixa manera s'aconsegueix tancar el mateix volum en una superfície envolupant més petita

3.7 Espais tap

Són espais adossats als edificis, d'ús reduït, que tèrmicament actuen com a aïllants o “taps” amb l'exterior.

Els espais taps es poden adossar a qualsevol tancament.

5.1 Disseny, forma i orientació

Un edifici alt sempre ofereix més resistència que un de baix. És profitós a l'estiu, ja que incrementa la ventilació, però perjudicial a l'hivern, atès que incrementa les infiltracions.

La forma ideal d'un edifici és compacta i allargada, de planta rectangular, amb la banda més gran d'est a oest on hi hagi els dispositius de captació solar passiva (façana sud).

Per a climes freds convé un factor de forma petit entre 0,5 i 0,8; i per a climes càlids en convé un de gran, superior a 1,2.

Apliqueu espais taps:

• A la façana nord que és la més freda, per protegir-la a l'hivern, aquí se situaran espais de pas o de menys ús (sales de màquines, magatzems, banys, passadissos, etc.)
• A la façana on incideixi més la radiació solar, per protegir-la a l'estiu.
• Sota la coberta, l'espai ha d’incloure petits registres que permetin la ventilació. A l'hivern els registres són tancats i l'espai redueix considerablement les pèrdues de calor a través del sostres, i a l'estiu romanen oberts per poder ventilar i eliminar la calor que s’hi acumula.

Reduïu les finestres a les façanes nord, est i oest, ja que no són molt útils per a la captació solar a l'hivern però s'hi perd calor.

Cobertes enjardinades. És recomanen per abaixar la temperatura de les cobertes, que són les superfícies on més incideix el sol a l'estiu, i eliminar així els sobreescalfaments produïts per la radiació solar.

Ràfec fix a les finestres situades a la façana sud perquè impedeixin la penetració del sol a l'estiu i aquest no molesti a l'hivern.

Enterrar parcialment o totalment la façana nord per poder aprofitar la inèrcia tèrmica del terreny.

Els edificis amb paravents, col·locats només del costat on bufen els vents dominants, tenen un consum mitjà de combustible d'un 25% inferior al dels edificis similars però sense protecció.

5.2 Disseny paisatgístic

Qualsevol tipus d'arbre, col·locat prop de la zona sud de la façana, refrescarà l'ambient per evapotranspiració.

Ombregeu les parets est i oest, ja que són les que reben més quantitat de radiació solar. Els arbres ubicats cap a l'est han de ser de tronc alt per permetre el pas d'aire fresc cap a l'interior de l'edifici.

Ombregeu els sostres amb arbres grans de copa horitzontal. Amb aquesta mesura es pot reduir la temperatura interior de 4,5º C a 5,5º C.

Col·loqueu cobertura vegetal al voltant de les edificacions substituint les superfícies dures, ja que redueix la reflexió sobre les parets i l’acumulació de calor.

Els arbres de fulla caduca ens donen més flexibilitat, ja que a l'estiu projecten ombra sobre la casa i a l'hivern les fulles cauen, la qual cosa permet el pas de la radiació solar.

Les temperatures de l'aire durant el dia, a l'estiu, són de 2º C a 3º C més fresques als veïnatges arbrats que a les zones sense arbres

També es fan servir els arbres com a paravents.

5.3 Ubicació

Limiteu les possibles obstruccions solars del relleu del terreny (el mateix vessant o l’horitzó visible) o de construccions properes, de manera que no projectin ombra durant els mesos d’hivern.

5.4 Ventilació

En dies calorosos d'estiu, és eficaç ventilar durant la nit i tancar durant el dia.

Perquè la ventilació sigui el més eficaç possible, les finestres s’han de col·locar en façanes oposades, sense obstacles entre elles, i en façanes que siguin transversals a la direcció dels vents dominants.

5.5 Altres

Col·loqueu estancs i fonts per refrescar els encontorns, sense deixar de tenir en compte que si se'n col·loquen massa produeixen humitat. També es pot regar al voltant de la casa amb freqüència.

Podem estalviar energia actuant sobre aspectes com el color dels murs o les teulades. Les parets de color clar redueixen el guany de calor fins a un 35%. Una teulada de color clar comparada amb una de fosca pot reduir el guany de calor en un 50%.

Aprofiteu la il·luminació natural mitjançant lluernes, claraboies o patis interiors.

L'edifici que es descriu és una nova construcció de 120 m2 distribuïts en dues plantes i situat a Jaca (Osca), en què a la façana orientada cap al sud s'hi ha instal·lat un vidre tèrmic de 27,96 m2, juntament amb blocs ceràmics lleugers de 29 cm de gruix que augmentarà la inèrcia tèrmica de l'edifici.

Aquest vidre permetrà crear un estudi assolellat, a més de funcionar com a calefacció a l'hivern i a les hores sense sol, per l’acumulació de la calor que es produirà en la massa pesant de les parets.

4.1 Mur Trombe

És un cas especial de captació solar passiva. Consta d'una construcció de doble pell: la fulla interior està formada per maó tradicional, amb una superfície exterior fosca que actua com absorbidor tèrmic i acumulador de calor; la pell externa és vidre que, a través de l'efecte d'hivernacle escalfa l'aire de la cavitat.

Té uns registres ajustables a la part superior i a l'inferior perquè es creï la transferència de calor per conducció a voluntat. Es fan servir perquè entri aire calent a l'hivern o per a ventilació.

4.2 Blocs ceràmics lleugers

Es fan servir per augmentar la inèrcia tèrmica dels edificis, en ser captadors, acumuladors i transmissors òptims de l'energia solar tèrmica cap a l'interior.

El bloc ceràmic lleuger és un bloc de baixa densitat amb què s'aconsegueix una porositat uniforme distribuïda per tota la massa del bloc. Entre les seves característiques principals hi ha un bon comportament mecànic i un grau d'aïllament tèrmic i acústic adient que permet construir murs d'una sola fulla sense necessitat de recórrer a les solucions típiques de murs multicapa.

4.3 Façana ventilada

És una façana en què hi ha una cambra prima d'aire oberta en ambdós extrems, separada de l’exterior per una làmina de material. Quan el sol escalfa la làmina exterior, aquesta escalfa al seu torn l'aire de l'interior, provocant un moviment convectiu ascendent que ventila la façana prevenint-ne l'escalfament excessiu. A l'hivern, aquesta cambra d'aire, encara que oberta, també ajuda a l’aïllament tèrmic de l'edifici.

4.4 Xemeneia solar

Es basa en la ventilació de convecció, creant corrents d'aire encara que no hi hagi vent mitjançant obertures a les parts altes dels edificis, per on pugui sortir l'aire calent. Si en aquestes parts altes es col·loca algun dispositiu que escalfi l'aire de forma addicional mitjançant radiació solar (xemeneia solar), l'aire surt encara amb més força.