El confort en fachadas tecnológicas

Si nos hiciéramos la simple pregunta “¿qué es una fachada?”, seguramente cada uno de nosotros daría una definición distinta, acorde a su formación y ámbito profesional, pero llegaríamos a la misma conclusión: “La fachada es el elemento más visible e importante de la envolvente y sirve para proteger el interior del edificio”. En lo que estaríamos todos de acuerdo es en reconocer la importancia que tiene la fachada para garantizar la habitabilidad de los ocupantes, la calidad del ambiente interior y su confort. Todo ello sin olvidar que la fachada también define su aspecto exterior, su imagen y su expresividad estética. Además, hay que considerar que su geometría, su tecnología y los materiales que la componen influyen de manera directa en el comportamiento del edificio y de cómo se relaciona con su entorno, el lugar y el clima donde se encuentra.

La fachada, a la vez que protege el interior de los edificios, regula, a lo largo de toda su vida útil, el intercambio de energía y materia entre interior y exterior y, como resultado, condiciona de forma importante el consumo de los recursos energéticos que se emplean para garantizar la habitabilidad de los mismos. Sin olvidar que, y esto es lo que hemos entendido y aceptado definitivamente como sociedad en los últimos años, también construirlos consume grandes cantidades de recursos energéticos y medioambientales.

Esto, trasladado a los arquitectos, que construimos lugares para ser habitados, supone una consciencia profesional hacia un diseño responsable, ya que con nuestros proyectos influimos directamente en las personas, los lugares donde vivimos y el planeta que habitamos. 

Definir un diseño u otro supone pensar todos estos aspectos en su conjunto, sopesar y equilibrar la funcionalidad, la habitabilidad, la estética y la eficiencia. Cabe destacar que hablar de eficiencia no es solo hablar de ahorro energético, ya que eficiencia es también el correcto funcionamiento de cada una de las partes del edificio.

La guía ASHRAE nos recuerda que las personas transcurren el 80-90% de su tiempo en el interior de un edificio. Por este motivo, tanto en el mundo académico como en el profesional, hay un elevado interés en el estudio de los factores que influencian el bienestar de los ocupantes y, sin duda, muchos de estos factores dependen, entre otras cosas, de la fachada. Varios estudios en distintos ámbitos han demostrado que la falta de confort de los ocupantes tiene consecuencias directas tanto en la salud como en la misma productividad en el trabajo, especialmente en edificios con uso comercial y de oficinas.

La calidad del ambiente interior

Los principales factores que dependen directamente de la fachada y que influencian la calidad del ambiente interior de los edificios son térmicos, acústicos, visuales y lumínicos y la calidad del aire. Se ha visto también qué aspectos de tipo psicológicos, culturales y sociológicos afectan directamente al bienestar de las personas, tanto en el corto como en el largo plazo, aunque estos son de difícil cuantificación, dependiendo de componentes subjetivos y de su interacción con el entorno. Es decir, de la calidad espacial, de la calidad de las vistas hacia el exterior, así como de la misma percepción del espacio y del grado de libertad de los movimientos y hasta de la calidad estética y cultural, sujetas al espacio mismo.

Las personas no son sujetos pasivos con respecto a su entorno e interaccionan continuamente con él y, si tienen la posibilidad, tienden a modificar el ambiente y a ellos mismos de manera recíproca. En estos casos, se habla de optimización adaptiva de los ocupantes y poder actuar en la configuración de algunos elementos de la fachada (por ejemplo, en la simple función de poder abrir una ventana) es la base de estos nuevos criterios de confort.

El confort térmico

El confort térmico es, sin duda, el más importante de los parámetros que definen la habitabilidad del edificio. Algunos estudios han demostrado que cerca del 75% de las quejas de los usuarios, en general, están relacionadas en algún modo con el confort térmico. Las normas internacionales lo definen como “aquel estado de la mente que exprime satisfacción con el ambiente térmico”, considerando que las sensaciones experimentadas por un individuo pueden variar de unas a otras personas que se encuentran en el mismo ambiente. En la práctica, se considera que un ambiente es confortable, cuando no causa ningún tipo de incomodidad térmica, es decir, que la persona tiene un estado de neutralidad térmica, no teniendo ninguna sensación de calor ni de frío.

Actualmente, las normas definen dos tipos de modelos de confort térmico: modelo estacionario y modelo adaptivo. El primero fue definido ya en los años 70 y se basa esencialmente en el modelo del balance térmico, según el cual la igualdad entre el calor generado por el cuerpo y las pérdidas de energía por calor definen el equilibrio térmico. El calor disipado depende de factores ambientales del entorno y del cuerpo humano (según sus mecanismos fisiológicos reguladores). Muchos de los factores que definen este modelo dependen directamente de las fachadas, es decir, la temperatura del aire, la humedad relativa, la velocidad del aire y, especialmente, la temperatura radiante (la gran desconocida). La envolvente, especialmente si es acristalada, puede influenciar directamente el confort térmico: por medio de la radiación solar directa e incidente, por medio de la radiación electromagnética infrarroja desde la cara interior del vidrio y por medio de la inducción de convección de aire.

Hay que considerar que este modelo actualmente se considera superado, ya que fue desarrollado en su momento considerando un ambiente térmico uniforme. Sin embargo, hay que considerar que las fachadas modernas, especialmente las transparentes, producen variaciones térmicas en el perímetro del edificio y, en cierta manera, a todos los efectos pueden crear un microclima, causando muy a menudo, si la transmitancia no es la adecuada, una asimetría térmica radiante. Este efecto, que parece complejo de entender, en realidad es la sensación que experimentamos cuando estamos sentados cerca de una fachada acristalada y, rápidamente, nuestro lado expuesto al vidrio tiene sensación de frío (en invierno) o de calor (en verano, con vidrio expuesto directamente al sol) y nos causa incomodidad local. 

En general, los efectos en el confort producidos por la envolvente acristalada varían según las condiciones climáticas. En invierno dependen principalmente de la temperatura superficial (es decir, de su transmitancia térmica), mientras que en verano dependen tanto de la temperatura de la cara interior del vidrio, como de la radiación solar transmitida (es decir, más por la protección solar que por la transmitancia).

Hay que decir que no es difícil resolver estos problemas si son tenidos en cuenta correctamente desde las fases iniciales de los proyectos y estos, además, evitan inútiles dispendios de energía para equilibrar esos fallos. Muchos de los criterios de la arquitectura bioclimática son la base de estas soluciones, aunque no sean directamente aplicables a las fachadas tecnológicas como tal. Hay que entender los principios y adaptarlos a las nuevas tecnologías, que muy a menudo son más favorables de lo que parecen. 

El confort visual

Otro factor que define la habitabilidad del edificio y que depende directamente de las fachadas es el confort visual y lumínico. La luz, en general, influencia el trabajo diario a lo largo del año y, en particular, la luz natural controla el reloj biológico interno que tienen las personas. Por este motivo, es considerada la mejor fuente de luz para el confort visual y los edificios que maximizan su uso garantizan un aumento del confort. 

Aunque a nivel físico no hay mucha diferencia entre una buena iluminación artificial y la luz natural, a nivel fisiológico y psicológico en los humanos la afección es diferente. Muchos estudios han evidenciado la importancia de la luz natural y la presencia de ventanas que garanticen esta luz, así como la operatividad de estas y sus vistas. En cuanto al confort lumínico en interior, muchos son los parámetros que dependen de la fachada: los correctos valores de luminancia, el deslumbramiento, el factor de luz natural (o luz día), así como la profundidad o límite de sala y el concepto de línea sin cielo. Todos ellos son factores importantes a tener en cuenta cuando se definen geometrías y materiales de las fachadas tecnológicas. 

Finalmente, no hay que olvidar cuando definimos nuestros diseños que las fachadas no son solo para ser vistas desde el exterior. Una de sus funciones es también garantizar desde el interior una vista confortable y placentera del entorno. Las visuales son otro factor importante en un edificio con envolvente acristalada, tanto si hablamos de vista hacia el exterior como hacia el interior. La visión a través de una fachada es una experiencia dinámica asociada a múltiples factores que cambian a lo largo del día, estaciones, lugar y entrono, forma y tamaño de los elementos que la componen. 

La calidad del aire interior

Otro de los factores importantes en el confort es la calidad del aire interior. Y, además, justo este, que hacía unos años no tenía la merecida atención, en los últimos tiempos ha adquirido mayor relevancia tras haberlo experimentado en la pandemia. Las partes practicables de la envolvente tienen un papel importante en este aspecto, ya que, más allá de influir en la temperatura del aire, pueden regular con la ventilación la calidad misma del aire y los componentes que esta contiene.

Actualmente, hay legislación específica (de obligado cumplimiento) en este ámbito solo para ambientes laborables y viviendas y algunos documentos de apoyos NTP, muchos de ellos ya antiguados.

Además, el aire en movimiento, tan útil para garantizar la circulación en las fachadas tradicionales con ventanas y radiadores situados debajo, en condiciones de grandes acristalamientos puede causar, por diferencias de temperaturas entre superficies, corrientes no deseadas o excesiva velocidad de ventilación.

El confort acústico

También el confort acústico determina la calidad del ambiente interior en los edificios, como han demostrado recientes publicaciones del Center for Built Environment de la Universidad de Berkeley (CBE). Sin embargo, es uno de los factores poco considerados por los arquitectos cuando se acercan al diseño de la fachada, relegándolo a un problema de calidad de los elementos tecnológicos utilizados, sin considerar correctamente todos los componentes que tienen gran impacto en el conjunto de la misma. De hecho, se suele tener en cuenta solo la capacidad que tiene la fachada para aislar acústicamente de ruidos exteriores, no considerando el impacto que esta tiene cuando la fuente de sonido está en el interior. Es decir, que la calidad acústica de una fachada no depende solo de la capacidad de atenuación que tienen sus materiales o los sistemas que la componen, también está ligada a la reverberación causada en la cara interior de la misma debido a materiales con alto índice de reflexión sonora. Buen ejemplo de esto es la incomodidad causada en lugares de interior con amplias fachadas acristaladas (oficinas, espacios comerciales y restaurantes), donde la reflectancia del vidrio es la causa de la alta reverberación y de la excesiva sensación de ruido. Sin embargo, hay que tener en cuenta que las envolventes tecnológicas suelen tener mejor resueltos los problemas de transmisión indirecta o por flancos, puentes acústicos y otros problemas ligados a tecnologías más tradicionales e in situ.

En general, para todos los temas de confort anteriormente analizados, hay que considerar que el alto contenido de tecnología en las fachadas puede facilitar el control paramétrico y la gestión electrónica, incluso con las nuevas herramientas de inteligencia artificial, de cualquier pequeña parte o de toda la totalidad de la envolvente, adaptándola de manera más eficaz y rápida a los cambios requeridos tanto por el entorno como por los ocupantes.

Este artículo aparece publicado en el nº 595 de CIC, págs. 46 a 48.