Los diseños espacialmente eficientes determinan edificios con bajas emisiones de carbono y mejor aprovechamiento de la luz solar
Las viviendas son importantes generadoras de gases de efecto invernadero. Una investigación plantea como una medida inteligente construir apartamentos más pequeños y maximizar la eficiencia. El sector de la construcción representa el 40% de las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano. Para 2050, se estima que la superficie construida aumente en 250.000 millones de metros cuadrados en el mundo.
Aunque se ha avanzado significativamente en la eficiencia energética de los edificios, un aspecto crucial ha sido ignorado: espacio construido y su impacto en el consumo de energía y materiales. La métrica tradicional de la intensidad de uso de la energía ha dominado la evaluación de la eficiencia energética de los edificios.
Sin embargo, puede ser engañosa. No considera el impacto del tamaño del edificio. Un edificio grande con paneles solares puede tener baja intensidad de uso de energía, pero con una huella de carbono total significativa por la enorme cantidad de materiales que requirió su construcción. Un nuevo estudio revela que solo se ha tomado en cuenta la punta del iceberg.
Más allá de los paneles solares
La prácticas de construcción sostenible se han centrado en elementos como los sistemas de calefacción y refrigeración y en el aislamiento y las ventanas, que no abordan el problema real. Un reciente estudio publicado en Nature Communications sugiere que una utilización más eficiente del espacio reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.
Ramon Weber, arquitecto de la Universidad de California en Berkeley y autor principal de la investigación que se basa en algoritmos para el diseño de planos de edificios de apartamentos, afirma que el estudio recalca la importancia del espacio en la sostenibilidad de los edificios.
«Durante demasiado tiempo intentamos resolver la sostenibilidad con medios ‘técnicos’, mi investigación subraya que los diseños espacialmente eficientes determinan edificios con bajas emisiones de carbono», afirma.
Weber explica que al optimizar la distribución de los espacios de un apartamento se logran reducciones significativas en las emisiones de gases de efecto invernadero. “Incluso mayores que las obtenidas mediante mejoras en el aislamiento o la instalación de paneles solares, y que realizar cambios en el exterior del edificio”, apunta.
El consumo de energía de los edificios es proporcional a su tamaño y se había prestado poca atención a la opción de hacer apartamentos más pequeños sin que dejen de ser funcionales y confortables. Weber afirma que le resulta muy alentador demostrar que el espacio importa.
«Hipergrafo de nodos y aristas»
Weber y su equipo desarrollaron una herramienta innovadora -el hipergrafo-que revoluciona la forma de diseñar los espacios interiores y demuestra la importancia utilizar el espacio en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
El hipergrafo codifica los planos de los pisos como una colección de nodos y aristas que representan las habitaciones y sus conexiones. Al hacerlo con los otros apartamentos del edificio se optimiza el espacio, se reduce el consumo de energía y mejorar la calidad de vida de los habitantes.
Weber afirma que el método es sólido y escalable. El marco hipergráfico está ideado para el diseño arquitectónico y los planos de planta de edificios. Además, e hipergrafo puede ayudar a evaluar los planos existentes y a generar automáticamente planos para subdividir un edificio en apartamentos o una vivienda en habitaciones.
Los planos puedan albergar todo el mobiliario necesario para la función de una habitación determinada minimizando el exceso de espacio. Los planos tomen en cuenta la luz diurna y otros aspectos del confort de los apartamentos.
Más luz solar, menos electricidad
Los planos generados automáticamente aumentaron un 24% el acceso a la luz natural en los apartamentos, una muestra de que la estrategia hace viviendas más agradables y respetuosas con el medioambiente. En el futuro, Weber pretende aplicar su análisis a barrios enteros y determinar qué decisiones de diseño tienen el mayor impacto en las emisiones de carbono.
El hipergrafo podría utilizarse para crear y representar planos de pisos, y cómo se relacionan los planos de un edificio con su estructura y las emisiones de carbono de los materiales utilizados. Puede describir de forma general los planos de apartamentos en todo el mundo y ayudar a los arquitectos a alinear el rendimiento energético y los requisitos espaciales a nivel urbano con la comodidad y las necesidades de los habitantes. También puede crear oportunidades para mejorar el diseño de nuevos edificios y rehabilitar los existentes.
La suficiencia de espacio puede ser una estrategia de mitigación del carbono de gran impacto y debería guiar las normas y los códigos de construcción de las ciudades en el futuro. El procedimiento, por su naturaleza automatizada, reduce la barrera de las simulaciones ambientales, clave para permitir el diseño de edificios sostenibles. Las certificaciones medioambientales actuales no premian la eficiencia espacial y los espacios más pequeños se ven penalizados.
Evaluación automatizada del espacio
La forma general del edificio tiene un efecto en la distribución interior, tanto en términos de eficiencia espacial como de rendimiento. La evaluación automatizada del espacio permitirá que los arquitectos calibren el diseño general del edificio en función de su uso previsto, la elección de sistemas de iluminación de bajas emisiones de carbono, la adaptación de la forma de la construcción para permitir más luz natural y opciones de distribución. La reordenación de las paredes interiores facilita diferentes escenarios de uso para los residentes.
Los modelos energéticos del edificio permiten la generación automática de modelos de zonificación del flujo de aire y sustituyen las prácticas actuales de modelado manual o suposiciones simplificadas. El método hipergráfico puede producir espacios de alta calidad a partir de cualquier condición límite con un conjunto mínimo de datos. Se pueden generar soluciones artificiales que están a la par y hasta un 24% mejor en rendimiento de luz natural que las referencias construidas en el mundo real.
El método se puede aplicar la evaluación comparativa automatizada en la rehabilitación y en las conversiones en unidades residenciales de los edificios de oficinas vacíos que existen actualmente.
Una revolución amigable
Los hipergrafos, al combinar la potencia de la computación con la creatividad humana, permite diseñar edificios más inteligentes, eficientes y sostenibles. Por supuesto, la calidad de los resultados obtenidos dependerá de la calidad de los datos de entrada. Además, falta desarrollar herramientas y estándares para evaluar la calidad arquitectónica de los diseños generados por los algoritmos.
En la medida que la tecnología avance, podemos esperar que los hipergrafos participen en la construcción de un futuro más sostenible. Con apartamentos más pequeños, eficientes y amigables con el medioambiente.
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