En el futuro, los edificios ofrecerán a sus ocupantes un confort mejorado y más personalizado, a la vez que lograrán cero emisiones de carbono.
Esto será posible gracias a los avances en sensores e inteligencia artificial, que permitirán nuevas formas de interactuar con nuestros entornos y dejarán el control final en manos de los ocupantes. Sin embargo, como usuarios, también necesitaremos realizar cambios duraderos en nuestros hábitos. El sector de la construcción, el segundo mayor emisor de gases de efecto invernadero y el mayor consumidor final de energía, está dando forma a un nuevo futuro, impulsado por la innovación tecnológica y la respuesta al cambio climático. Los edificios, que durante mucho tiempo se han considerado estructuras pasivas, están en proceso de convertirse en entornos inteligentes, interactivos y sostenibles. ¿Será posible llevar a cabo esta transición y crear hogares y oficinas más confortables al tiempo que se reduce el consumo energético de los edificios? La respuesta es sí, pero solo si también cambiamos nuestros hábitos. Los ingenieros están estudiando métodos para conciliar el cambio a la energía limpia con las aspiraciones a edificios más confortables que también mejoren el bienestar de los ocupantes y se adapten a sus comportamientos. Un proyecto en esta línea es SWICE, dirigido por la EPFL y llevado a cabo por un consorcio de numerosas universidades suizas junto con socios de los sectores privado y público. El proyecto está siendo financiado por la Oficina Federal de Energía de Suiza como parte de la estrategia del país para alcanzar el cero neto en 2050.
Control: un elemento clave del confort
Los espacios interiores son un elemento fundamental de nuestra vida diaria. Según un estudio independiente, pasamos el 90% de nuestro tiempo en espacios interiores, ya sea en el trabajo, en casa o durante nuestras actividades de ocio; esta cifra también incluye el tiempo de desplazamiento. Por tanto, el bienestar de los ocupantes de un edificio es una cuestión importante, pero también subjetiva. “Cuando hablamos de la comodidad de los ocupantes, debemos distinguir entre sus necesidades y sus expectativas”, afirma Marilyne Andersen , coordinadora del proyecto SWICE y directora del Laboratorio de Rendimiento Integrado en Diseño (LIPID) de la EPFL. Mientras que las necesidades se refieren a las condiciones mínimas necesarias para mantenernos en buen estado de salud, las expectativas están condicionadas por la sociedad en la que vivimos, nuestras preferencias personales, el clima exterior y los factores culturales.
“Está claro que los estilos de vida orientados a las necesidades en lugar de a las expectativas serían mejores para el medio ambiente”, afirma Andersen. “Pero, irónicamente, hay algunos casos en los que no se satisfacen algunas de las necesidades básicas de los ocupantes (por ejemplo, el acceso suficiente a la luz natural), mientras que sí se satisfacen las expectativas vinculadas al progreso tecnológico, como la capacidad de controlar la iluminación interior con comandos de voz. Suponiendo que el propósito principal de los edificios sigue siendo satisfacer a sus ocupantes, los arquitectos deberían esforzarse en última instancia por satisfacer tanto las necesidades como las expectativas, asegurándose al mismo tiempo de que los recursos se utilizan de forma económica. La comodidad es un concepto subjetivo y relativamente personal, aunque hemos identificado ciertas tendencias que se aplican a la mayoría de las personas”.
Por ejemplo, un estudio del grupo de investigación de Andersen descubrió que el confort térmico de los ocupantes puede verse influenciado por el color de la iluminación de la habitación, donde los colores más rojos daban a los ocupantes la percepción de una temperatura ambiente ligeramente más alta en comparación con los más azules. «Los estudios también han demostrado que los ocupantes informan de una mayor sensación de bienestar cuando tienen control sobre su entorno, como si supieran que podrán abrir una ventana», dice Andersen. El impacto de factores como la calidad del aire interior, la luz natural y los niveles de ruido puede ser muy importante, con efectos cada vez más documentados sobre la salud de los ocupantes. «No recibir suficiente exposición a la luz del día, por ejemplo, lo que suele ocurrir cuando las personas pasan mucho tiempo en interiores, donde normalmente hay alrededor de 100 veces menos luz que en el exterior, puede tener efectos negativos en la concentración, la productividad, el estado de ánimo, el sistema inmunológico e incluso la calidad del sueño», dice Andersen.
“Lazos fuertes, casi empáticos, con su edificio”
Los edificios modernos están equipados con una serie de sensores para medir la temperatura, el humo, la calidad del aire, la ocupación (para ajustar la iluminación) y más. Algunos edificios también tienen dispositivos que controlan automáticamente la iluminación y los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) para lograr la máxima eficiencia. Además, estos dispositivos pronto podrían estar equipados con inteligencia artificial (IA) para «aprender» los hábitos de los ocupantes y ajustar las condiciones ambientales en consecuencia en tiempo real. Por ejemplo, un sistema impulsado por IA podría reducir automáticamente la temperatura de una habitación en invierno después de confirmar que está vacía, lo que generaría un importante ahorro de energía. Los ingenieros del Laboratorio de Ingeniería de Confort Integrado de EPFL, dirigido por Dolaana Khovalyg , han desarrollado este tipo de controladores inteligentes y los han entrenado con aprendizaje de refuerzo. «Nuestros dispositivos pueden ajustar de forma continua y autónoma los parámetros de control de un ambiente interior mientras apuntan a varios objetivos a la vez, como reducir el uso de energía y maximizar la comodidad y la seguridad de los ocupantes», dice Khovalyg. Su equipo está llevando esto un paso más allá y está desarrollando modelos para predecir la tasa metabólica de las personas mientras realizan actividades cotidianas en espacios interiores. Estos datos se utilizarán para desarrollar políticas de control que ajusten automáticamente la calefacción o la refrigeración en el entorno inmediato de una persona.
Los recientes avances en IA la han convertido en una herramienta poderosa para habilitar sistemas de control de edificios personalizados y eficientes. Pero los expertos coinciden en que los humanos deben ser quienes tengan la última palabra sobre sus entornos interiores. Como mínimo, la sensación de control mejora psicológicamente la sensación de confort. Denis Lalanne , experto en interacción hombre-máquina de la Universidad de Friburgo, explica: “Con los edificios inteligentes, es casi como si los ocupantes entraran en un ordenador. Viven y trabajan dentro de una estructura inteligente, y es necesario que existan vínculos fuertes, casi empáticos, con ella para que pueda ajustar los parámetros ambientales exactamente de la manera correcta para lograr el máximo confort y las mínimas emisiones de carbono”. La interacción hombre-edificio (HBI, por sus siglas en inglés) es un campo en rápido crecimiento que vuelve a poner al ocupante en el edificio como un jugador, no solo como un usuario pasivo.
En la EPFL, Andrew Sonta , director del Laboratorio de Ingeniería Civil y Tecnología para la Sostenibilidad Orientada al Ser Humano, está llevando a cabo importantes investigaciones en este ámbito. “Los sensores de interiores no solo recogen datos sobre las condiciones ambientales, sino que también proporcionan información sobre cómo interactúan los ocupantes con un edificio y cómo afectan al rendimiento del mismo”, afirma. Su grupo de investigación ha estudiado la interacción entre las personas y los edificios midiendo indicadores como el consumo de energía y las concentraciones de CO2 en diferentes habitaciones. “Las personas respiran más oxígeno cuando hablan, lo que podría provocar un aumento de la concentración de CO2 en el aire”, afirma. “Al mapear estos datos, podemos hacernos una idea del uso social que hacen los ocupantes de un edificio”.
La tecnología innovadora contribuirá en gran medida a alcanzar el doble objetivo de una mayor comodidad para los ocupantes y un menor consumo de energía. Pero, como sociedad, también debemos adaptar nuestras expectativas. Por ello, los científicos del proyecto SWICE están probando nuevos enfoques en una serie de “laboratorios vivientes”, espacios de experimentación del mundo real en los que trabajan directamente con los ocupantes de edificios residenciales y de oficinas para ver cómo los nuevos enfoques encajan con las actividades diarias de los ocupantes. “Las intervenciones en los laboratorios vivientes se crean de forma conjunta mediante una colaboración activa con sus residentes y, por tanto, con los futuros usuarios, lo que aumenta la conciencia sobre estas intervenciones”, dice Andersen. “A continuación, se prueban, miden y estudian sus efectos en condiciones del mundo real para proporcionarnos datos concretos. Esto sirve como proyecto piloto para diseñar futuras intervenciones que serían relevantes para contextos más abiertos y podrían llevarse a cabo a mayor escala”. Cuando se trata de la interacción entre humanos y edificios, los ingenieros pueden utilizar diferentes tipos de sensores para comprender mejor las necesidades de los ocupantes y mejorar la capacidad de los edificios para satisfacerlas. Los sensores también pueden mejorar la forma en que se transmite la información sobre un edificio a sus ocupantes. “Se requiere información de ambas partes”, dice Lalanne. “Las máquinas no pueden predecir todo por sí solas y aún queda trabajo por hacer para comunicar sus condiciones de funcionamiento a los ocupantes”.
La vivienda del mañana será colectiva e integrada en la planificación urbana
¿Está en vías de extinción la típica casa con valla blanca? Según los datos de 2022 de la Oficina Federal de Estadística, las viviendas unifamiliares representan actualmente más de la mitad de las viviendas en Suiza (aunque el tamaño de estas viviendas se ha reducido considerablemente en los últimos 50 años debido al alto coste del suelo). Sin embargo, en vista de la escasez de viviendas en las grandes ciudades suizas, la presión para frenar la ocupación del suelo y, sobre todo, el objetivo de preservar la biodiversidad y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del país, la tendencia probablemente será hacia viviendas colectivas diseñadas según una nueva forma de arquitectura urbana más ecológica que responda a los desafíos del cambio climático.
“En el marco de SWICE, estamos estudiando cómo se puede aplicar el concepto de ahorro energético a los centros urbanos de Suiza”, afirma Andersen. “Esto implica conciliar los complejos factores que conforman el bienestar de una persona con el grado de cambio de comportamiento que la gente está dispuesta a aceptar. Nuestro enfoque incorpora el concepto de calidad de vida a través del diseño de espacios públicos, la vegetación (incluida la capacidad de la vegetación para reducir las temperaturas urbanas), el espaciamiento de los edificios y la dinámica potencial del uso de los mismos. También estamos estudiando la huella energética de los sistemas de transporte urbano, en particular en lo que respecta a los desplazamientos diarios”. EPFL News. C. C.
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