As estratégias de arquitetura bioclimática são baseadas em três eixos:
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Capture a radiação solar e use-a para atividades domésticas.
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Transmita a energia solar e proteja-a.
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Economize energia ou evacue-o de acordo com as necessidades.
A arquitetura bioclimática visa obter as condições de conforto térmico em uma casa, aproveitando os recursos naturais. Desta forma, é possível climatizar a casa com uma eficiência energética muito superior.
Esses requisitos são essenciais, especialmente em regiões mais quentes (como o Mediterrâneo). Nessas regiões, a captura e conservação de energia no inverno parece contradizer a proteção e a evacuação no verão.
As estratégias bioclimáticas na arquitetura variam ligeiramente quando se trata de climas quentes ou frios.
Uma característica fundamental é o uso de energia solar passiva evitando a presença de sistemas mecânicos. A principal fonte de energia para uma casa passiva é o sol.
Estratégias para capturar e se proteger do calor solar
Grandes áreas de vidro são frequentemente úteis em áreas temperadas para capturar a radiação direta do sol.
A Terra está inclinada em seu eixo em relação ao plano da eclíptica em um ângulo de 23 ° 27 '. A altura do sol no horizonte e o caminho que ele percorre no céu variam com as estações.
Fachada sul no inverno
No hemisfério norte, na latitude da Europa (em torno de 45 ° em média), no inverno, o sol nasce no sudeste e se localiza no sudoeste, ficando muito baixo no horizonte (22). ° no solstício de inverno). Apenas a fachada sul de um edifício recebe luz solar adequada.
Para captar esta energia solar, é adequado colocar as principais aberturas envidraçadas a sul.
O vidro deixa entrar a luz, mas absorve o infravermelho reemitido pelas paredes internas que recebem essa radiação solar, o chamado efeito estufa. A radiação solar é convertida em calor pelas superfícies opacas do edifício (paredes, tetos e pisos).
Estratégias para o verão
Mesmo no hemisfério norte, no verão, o sol nasce no nordeste, está no noroeste e está alto no horizonte ao meio-dia. As fachadas de um edifício irradiado pelo Sol são principalmente as paredes leste e oeste, assim como o telhado.
O ângulo de incidência dos raios nas superfícies de vidro voltadas para o sul é alto. É aconselhável proteger essas superfícies envidraçadas com proteções solares para bloquear a radiação solar direta no verão e deixar o máximo de luz solar disponível no inverno.
Nas aberturas das fachadas leste e oeste, o sombreamento solar horizontal tem uma eficácia limitada, pois os raios solares têm uma incidência menor. Protetores solares opacos (venezianas) e ainda mais vegetação caducifólia são eficazes nessas fachadas.
A vegetação persistente também é eficaz para proteger os ventos frios, desde que não se oponha ao sol de inverno.
No verão, é conveniente gerar um sistema de ventilação noturna para aproveitar a temperatura externa mais baixa. Através da ventilação natural (utilizando a técnica de ventilação cruzada) poderemos renovar o ar quente do interior com ar fresco do exterior.
Construção bioclimática no hemisfério norte
No hemisfério norte, na latitude europeia, uma construção bioclimática é caracterizada por:
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Grandes aberturas no sul, perfeitamente protegidas do sol de verão.
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Muito poucas aberturas para o norte
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Poucas aberturas para o leste, exceto para salas de uso precoce, como cozinhas: sol da manhã.
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Algumas aberturas a oeste, principalmente para quartos, para proteger do sol poente no verão.
Em uma abordagem bioclimática, essas generalidades devem ser adaptadas naturalmente de acordo com o ambiente (clima, meio ambiente, ...) e o ritmo de vida dos usuários do edifício.
Como transformar e difundir o calor em uma casa?
Uma vez que a luz solar é capturada, um edifício bioclimático deve saber como convertê-la em energia térmica e distribuí-la onde for útil.
A transformação da radiação solar em calor realiza-se através de um certo número de princípios, de forma a não deteriorar o conforto interior:
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Mantenha um equilíbrio térmico adequado.
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Não degradar a qualidade da luz.
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Permite a difusão térmica através do sistema de ventilação e a condutividade térmica das paredes.
Em uma construção, o calor tende a se acumular na parte superior das instalações por convecção e estratificação térmica. A conversão da luz em calor deve ser feita principalmente no nível do solo.
Sob um clima temperado, um edifício bioclimático idealmente projetado do ponto de vista térmico requer pouco ou nenhum sistema de aquecimento ou ar condicionado.
A absorção de luz por uma parede a torna escura e limita sua capacidade de difundir essa luz. Essa absorção não deve impedir a dispersão da luz em áreas menos iluminadas e não deve gerar contrastes ou reflexos.
Uma boa difusão de calor (ou resfriamento) também pode ser alcançada por métodos de ventilação adequados.
Para espalhar a cor corretamente, é importante:
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favorecer tetos muito claros para difundir a luz nos quartos sem brilho
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escureça os pisos para promover a captura de energia neste nível
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utilizar tons variáveis nas paredes de acordo com a prioridade dada à difusão da luz ou à captação da energia solar, e de acordo com a necessidade de calor ou frescura do local em questão.
Quais são as cores ideais para absorver o calor?
Os tons com maior probabilidade de converter luz em calor e absorção são escuros (idealmente preto) e bastante azuis; aqueles que são mais capazes de refletir luz e calor são claros (idealmente branco) e bastante vermelhos. Assim, pode-se, por meio de um simples jogo de cores, direcionar a luz e depois o calor para as áreas que o requerem.
Materiais foscos com uma superfície granular (particularmente materiais naturais) também são melhores para capturar luz e convertê-la em calor do que superfícies lisas e brilhantes (efeito de espelho, aparência metálica ou lacada, etc.).
Como se manter aquecido e fresco em uma casa?
No inverno, uma vez captada e transformada, a energia solar deve ser conservada dentro do edifício para que possa ser utilizada em tempo hábil. No verão, é o frescor noturno (facilmente detectado com boa ventilação) que precisa ser armazenado de forma duradoura para limitar o superaquecimento durante o dia.
O método mais simples é usar materiais de construção pesados para armazenar essa energia, pois eles têm uma inércia térmica maior. Neste caso, esses materiais não devem ser recobertos com isolamento térmico, daí a importância do isolamento. Do lado de fora, ou possivelmente o isolamento distribuído.
Valorizando o meio ambiente
O meio ambiente (morros, matas, ...), assim como a vegetação plantada ao redor da construção também têm uma função protetora: como quebra-ventos. Um ponto de água na frente do prédio, ao sul, também fornecerá uma renovação de um ou dois graus no verão.
Na arquitetura existem estratégias para aproveitar os recursos naturais para obter conforto térmico em uma casa e reduzir o consumo de energia elétrica.