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El concurso internacional Solar Decathlon es una iniciativa impulsada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos y dirigida a universidades,
que persigue difundir la posibilidad de conciliar las buenas prácticas arquitectónicas con un uso racional de la energía, a través del aprovechamiento de la energía solar en su sentido más amplio —pasiva y activamente— y el uso de tecnologías eficientes actualmente disponibles1. En particular, consiste en el diseño, construcción y demostración de una vivienda unifamiliar de unos 70 m2, alimentada exclusivamente por energía solar,
que responda a las necesidades de un hogar de nuestros días y muestre el uso práctico de las energías renovables en la vida cotidiana.
Tres son los principios básicos que sustentan el espíritu de la competición, a saber:

1. Suministrar la energía necesaria para llevar a cabo tareas cotidianas de alimentación, limpieza, ocio, trabajo, transporte, etc., con un nivel de confort aceptable y haciendo uso exclusivo de la energía solar captada por la vivienda durante los siete días de la fase de exhibición, en Washington D.C.
2. Demostrar a la sociedad, de una forma práctica, la existencia de principios de diseño arquitectónico que hacen uso de tecnologías solares y, a través de ellas, sus beneficios de tipo estético y energético .
3. Estimular la investigación y el desarrollo relacionados con las energías renovables y la eficiencia energética, especialmente en el sector de la edificación.

La Universidad Politécnica de Madrid fue seleccionada en el concurso del 2005 para participar en un concurso internacional de diseño,
construcción y demostración de una vivienda solar autosuficiente que, sin renunciar a las comodidades de un hogar moderno, sepa conciliar la integración de nuevas tecnologías y el respeto a su entorno. La aventura, denominada Solar Decathlon, representa una experiencia
multidisciplinar de carácter investigador y educativo única en nuestra universidad, en la que profesores y alumnos de distintas disciplinas
colaboran estrechamente en lo que, creemos, constituye una apuesta de futuro en pos de la sostenibilidad
nacida de la alianza entre la arquitectura bioclimática, las tecnologías de aprovechamiento solar y la domótica.

LA PROPUESTA DE LA UPM-“MAGIC BOX” (LA CAJA MÁGICA)
El objetivo inspirador de la propuesta
de vivienda solar autosuficiente
que representará a la UPM en el concurso Solar Decathlon es el de la calidad de vida. Así, se ha prestado
especial importancia a aspectos
tales como la calidad del aire, el confort térmico, la humedad y la adecuada distribución de temperaturas
en el interior. De gran relevancia
igualmente, dadas las características
del concurso —limitación de la fuente de energía utilizable a la solar captada por la vivienda—, es la minimización
de las necesidades energéticas
mediante la aplicación de principios de diseño bioclimáticos procedentes de la arquitectura vernácula
española, optimizados gracias
a las tecnologías actuales disponibles
para el acondicionamiento y la producción de electricidad y el agua caliente sanitaria. El uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones para el mantenimiento
de las variables de confort y la gestión energética de los consumos
constituye un tercer elemento innovador que contribuye al objetivo planteado.
El edificio diseñado es una vivienda
de dimensiones medianas —su superficie es inferior a 70 m2—, la casa se integra en un solar de unos 500 m2 y su volumen se confina
dentro de los límites de un sólido
hipotético de forma piramidal y altura inferior a 5,5 m, con el fin de evitar posibles sombras de sus elementos
constructivos sobre edificios colindantes. La limitada superficie interior contrasta, en cambio, con la amplia variedad de usos exigida por el programa, que incluye una oficina —representando la imagen futura de una persona que ejerza su actividad profesional sola en casa y mantenga escaso contacto con el exterior.
La filosofía de versatilidad y flexibilidad
del espacio interior trasciende
igualmente al exterior. Así, las habitaciones se conectan con el exterior mediante terrazas, porches, jardines, patios e invernaderos. La aparición de un número tan grande de estancias en un lugar tan pequeño
puede resultar inverosímil, pero es ahí donde la versatilidad del proyecto vuelve a adquirir protagonismo:
las terrazas se convierten en jardines, los invernaderos en porches,
y donde no había nada surge un patio. Todos esos elementos son susceptibles de recuperar su forma original si las condiciones climáticas cambian o se requiere un uso distinto
del espacio.
La vivienda es bioclimática, lo que equivale a decir que se sustenta en los tres pilares del bioclimatismo energético: la captación de energía, su distribución a todas la habitaciones
del edificio y su acumulación, tanto para cubrir la demanda cuando
no hay suministro, como para amortiguar el golpe térmico que representa
la captación de energía natural. La solución a ambas situaINVESTIGACIÓN

ciones suele venir acompañada de una concentración extrema y, por tanto, de unas condiciones de uso inadecuadas. Nuestra propuesta concibe la integración
de los tres pilares mencionados del modo siguiente:
 Dadas las características climáticas
de la ciudad de Washington, la captación de energía solar en invierno ha de responder a la premisa clásica de grandes superficies
acristaladas orientadas a mediodía. Para evitar que penetre
la radiación solar durante los meses más cálidos, estos huecos quedan perfectamente protegidos por medio de voladizos —el sol estival en esos momentos está muy alto— y partes ciegas en los extremos de la vivienda, que evitarán
los posibles perjuicios de las horas anteriores y posteriores al mediodía solar.
Pero, sin duda, el principal sistema
captador y transformador —en forma de electricidad fotovoltaica y, en menor medida, de energía solar térmica— de energía de la vivienda es la cubierta. La impresión
que suele sacarse de un edificio
bioclimático y solar como éste es la de la cubierta, elemento que además de ser el más visible en un primer momento, marca inevitablemente
su imagen final. Por ello, hemos decidido romper con la tipología tradicional de cubierta
fotovoltaica, procurando que la integración arquitectónica aporte nuevas ideas y soluciones. Trascendiendo
lo que sería un diseño
eléctricamente óptimo, hemos buscado alternativas que puedan facilitar la aplicación de los sistemas
solares fotovoltaicos y térmicos
en futuros proyectos, contribuyendo
así a vencer la reacción contraria que existe entre muchos profesionales de la construcción, arquitectos y promotores. Nuestra cubierta se eleva sobre diferentes
planos, en forma de estructura diáfana que permite apreciar su base de apoyo (cerchas) o cualquier
elemento vegetal que haya debajo.
El jardín representa una pieza clave
del carácter mediterráneo, de clima cálido moderado. Su presencia
es permanente, aunque la estructura y la vegetación asociada
a él sean variables. Nuestra propuesta incorpora las plantas dentro del edificio, además de otras partes ajardinadas que se sitúan a su alrededor e incluso sobre la cubierta, protegiendo la fachada que más lo necesita en detrimento de la máxima captación
fotovoltaica. Esta aparente desventaja trae consigo, a cambio,
interesantes posibilidades en el caso que nos ocupa: una cubierta
ecológica, construida por la empresa intemper , que introducirá
especies autóctonas y de escaso
o nulo mantenimiento, ya que consideramos que una cubierta vegetal debe traer ventajas al edificio
y no inconvenientes. Frente a los sistemas tradicionales, que exigen un elevado consumo de agua, fertilizantes y cuidados, sin los cuales podría peligrar la vida de las plantas, la cubierta ecológica
se realiza a partir de especies autóctonas que no precisan de siembra, mantenimiento, abonado, poda o siega alguna, en las que el riego se autoabastece con la lluvia y un correcto sistema de recogida en aljibes diminutos. Como resultado,
la vegetación absorberá la radiación solar incidente y la convertirá
en biomasa, o bien disipará mediante mecanismos de evado-transpiración, sin sobrecalentar la cubierta ni, por tanto, el edificio. Así pues, pese a la pérdida de superficie captadora para la producción
eléctrica, empleamos un sistema que ayuda a respirar a la vivienda, regula la temperatura en su interior, produce oxígeno y absorbe
gases contaminantes (CO2), con evidentes beneficios para su entorno, su huella ecológica. Los módulos fotovoltaicos, por otra parte, se regarán regularmente con el fin de mantener su limpieza y cromaticidad, a la vez que mejorar
su comportamiento —disminuir su temperatura de operación—; el agua sobrante se recogerá en la parte más baja de cada plano de cubierta, directamente sobre

la vegetación, y se utilizará para el riego o se acumulará en los aljibes.
La vegetación desempeña igualmente
una función de protección cálida e inteligente para la fachada
oeste, ya que la altura del sol al batir sobre ella, por la que se desplaza a gran velocidad, es reducida
e imposible de controlar con un voladizo. A este respecto,
se ha propuesto una cortina vegetal que puede desplazarse y adoptar distintas posiciones, según el deseo del usuario de ver a través de ella o protegerse completamente del sol.
Otro elemento captador y transformador
de la vivienda es el sistema solar térmico, para el que se han escogido tubos de vacío como colectores, no sólo porque nos permiten jugar con mayor flexibilidad en lo relativo a la inclinación, sino porque representan
una apuesta de futuro que facilitará el empleo del calor solar más allá de su aplicación en la obtención de agua caliente
y calefacción, esto es, en la producción de frío solar mediante
máquinas de absorción. En nuestro proyecto, su uso fundamental
es la producción de agua caliente sanitaria, además de contribuir ocasionalmente a la calefacción.
 La distribución de la energía captada
—segundo pilar de la pirámide
bioclimática— se realiza fundamentalmente
por medio de la cubierta inclinada. Su estructura formal permite que el aire caliente
se desplace desde la fachada captadora hasta el otro extremo de la vivienda por convección natural,
estabilizando la temperatura en escasos minutos.
La propuesta para un clima como el de Washington, que en verano se asemeja al de Madrid si bien con más humedad, no podía carecer
de la más eficaz de las estrategias
bioclimáticas y, a su vez, el elemento más representativo de nuestra arquitectura vernácula: el patio. La dificultad de implantar
un patio en unos 70 m2, sin afectar al funcionamiento de la vivienda en invierno ni a la propia funcionalidad del espacio se ha resuelto mediante la posibilidad de abrirlo y cerrarlo a conveniencia,
En este sentido, hemos decidido
jugar la baza más arriesgada del proyecto, una parte del edificio
se desplaza, abandonando su posición imbricada y compacta y dando origen a un patio interior mientras que el volumen plegado inicial, de bajo factor de forma, es más adecuado para el invierno, la estructura extendida es mucho más apropiada para la estación cálida. Cuando las condiciones del clima lo requieran, el sector migratorio de la casa tornará a su posición original, devolviendo la compacidad a la construcción.
 El tercer pilar es la acumulación energética. En condiciones de clima veraniego, además de los elementos de protección solar descritos, el edificio se acondicionará
con el frescor que aporte el aire de la noche. Durante esas horas, las sustancias cambiarán su estado de líquido a sólido acumulando
energía, al tiempo que la casa se acondicionará directamente
mediante la ventilación natural, a través de los huecos abiertos a los vientos dominantes y dirigidos por todo el edificio gracias
a la cubierta inclinada. Por la mañana, cuando la temperatura exterior ya no sea confortable, se cerrarán los huecos exteriores y se hará recircular el aire interior a través de las sustancias que han acumulado el frescor de la noche; a lo largo del día, éstas retornarán
al estado líquido, absorbiendo calor del interior de la vivienda y proporcionando la temperatura de bienestar (constante). En condiciones
de invierno se emplea el mismo sistema de acumulación: el calor captado directamente por los huecos o retenido en los pequeños
invernaderos de la fachada sur, junto con el procedente de las cargas internas producidas por los ocupantes y equipamiento de la vivienda se hará circular por las sustancias de acumulación, que pasarán de estado sólido a líquido almacenando calor a una temperatura
estable, la misma a la que será recuperado cuando sea necesario, en forma de aire caliente.
Frente a la característica madera de las obras norteamericanas, otra de las improntas claramente
españolas será el acabado de las fachadas en material cerámico. Una de sus mayores ventajas consiste en la baja carga energética, que unida a su posible reutilización, lo convierte en un material claramente sostenible, a pesar de no ser reciclable. Ante la imposibilidad de realizar una construcción de ladrillo tradicional, hemos optado por llevar una fachada ventilada, compuesta por placas huecas colocadas en seco que, junto con la cubierta, reducirán
cualquier efecto térmico de la radiación sobre la piel del edificio.
EL SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO
Como premisa básica de diseño, el sistema fotovoltaico
debe ser capaz de suministrar la energía eléctrica necesaria que demandan las aplicaciones de consumo. El consumo diario estimado durante la fase de exhibición del Solar Decathlon es de unos 12 kWh/día, valor que razonablemente podría reducirse en un 25% mediante un uso de la energía más racional que el impuesto por las reglas del concurso.
Como ya se ha mencionado anteriormente, la integración
arquitectónica de módulos fotovoltaicos en la cubierta y fachada de la vivienda no sólo constituye uno de los elementos de mayor visibilidad, sino que permite aprovechar su multifuncionalidad —como elementos
constructivos y generadores de electricidad—, superando así la tradicional división existente entre la arquitectura bioclimática y el uso de tecnologías solares
activas. Para ello, era imprescindible “romper” con la imagen típica de una vivienda solar eléctricamente autosuficiente en la que los captadores (módulos fotovoltaicos) ocupan la totalidad de una cubierta cuyo diseño, por lo general condicionado por la necesidad
de captación solar, presenta un único ángulo de inclinación. “Magic Box”, en cambio, dispone de cuatro superficies en las que se integran los módulos fotovoltaicos, lo que representa un reto añadido para el diseño del sistema fotovoltaico, como se explica a continuación.
De acuerdo con las pruebas establecidas para el certamen Solar Decathlon, las variables a controlar no se limitan a la temperatura y al grado de humedad relativa
interior de la vivienda sino que también es necesario
controlar también los flujos y calidad del aire, así como las temperaturas del sistema de agua caliente sanitaria. El sistema de control de la vivienda se completará
con todos los elementos de seguridad necesarios:
detectores de presencia, de hidrógeno para las baterías, detectores de humo y termovelocimétricos.
PROYECTO “HELIODOMO”
Pero la experiencia Solar Decathlon no finalizará con el concurso propiamente dicho. El equipo coordinador,
desea consolidar la colaboración iniciada y continuar las investigaciones con el objetivo de analizar las posibilidades de combinar la arquitectura bioclimática, las tecnologías energéticas renovables y los sistemas de gestión domóticos en el diseño de viviendas modernas y atractivas que contribuyan a introducir criterios de sostenibilidad en sector inmobiliario
español. Para ello, en diciembre de 2003 se presentó
al Programa de Construcción del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2004-2007 la propuesta “Heliodomo: nuevo
concepto de vivienda autosuficiente”, que ha sido recientemente aprobada.
Los trabajos, que se extenderán hasta finales de 2007, combinarán la realización de análisis teóricos relacionados con las fases de diseño, elección de materiales
y sistemas de construcción, con la realización de campañas experimentales sobre prototipos reales, el desarrollo de métodos para garantizar la calidad de los sistemas energéticos renovables (con evidentes implicaciones para su aceptación y, en el caso de la energía solar fotovoltaica, importantes implicaciones económicas derivadas de su aportación al sistema eléctrico), y el desarrollo de sistemas de gestión domóticos
apropiados. Las campañas de medidas se realizarán sobre dos viviendas instaladas durante un año en diferentes lugares de nuestra geografía: “Magic
Box” en Málaga y una nueva, basada en el diseño anterior pero previsiblemente con adaptaciones y mejoras,
que quedará instalada en el Parque Científico y Tecnológico del campus de Montegancedo de la UPM.

Fuente : Revista Ambienta de la MMA