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Los productos de bambú reconstituido (EBP, Engineered Bamboo Products) ofrecen soluciones estructurales y renovables, de base biológica para los sistemas de cerramientos de alto rendimiento

 

En los últimos años han aparecido nuevos productos que mejoran tanto la sostenibilidad como el rendimiento, así como la eficiencia en el diseño y la construcción. Un ejemplo ha sido el bambú. Los productos de bambú reconstituido pueden sustituir a la madera y la madera reconstituida en obras de arquitectura en donde se desea un mayor rendimiento, tanto en términos de sostenibilidad como de estabilidad dimensional. Los arquitectos están encontrando que el bambú reconstituido estructural sirve bien en los contextos en los que los ensambles con el metal, el acero o el aluminio extruido son la norma. Las soluciones híbridas también son más comunes en los últimos años, un enfoque de diseño que empareje el bambú con el acero, el hormigón y otros materiales estructurales.

Parte de los beneficios es para aumentar el uso de materiales rápidamente renovables – a base de materiales de bambú – en la construcción de edificios verdes para incluir componentes estructurales que normalmente se hacen con madera, plástico, metal u hormigón. Con un mayor uso de bambú reconstituido los proyectos de construcción se pueden calificar para conseguir una certificación como el LEED o Passivhaus.

Los fabricantes están descubriendo maneras de aumentar el rendimiento de bambú reconstituido para lograr una mayor sostenibilidad, así como la mejora de la durabilidad, uniformidad, y la fuerza.

Por estas razones, el bambú reconstituido estructural (SEB), así como la chapa laminada de bambú (LVB) se utilizan cada vez más para exteriores de los edificios y los miembros expuestos, como soportes de carga. Para edificios sostenibles y proyectos certificados LEED, Passivhaus, etc., el bambú reconstituido se utiliza para fachadas, revestimientos, muros cortina, acristalamiento estructural, así como una gama de soluciones de puertas y ventanas.

Por estas razones, los productos de  bambú reconstituido estructural, así como los materiales de chapa laminada de bambú se utilizan cada vez más para exteriores de los edificios y los miembros expuestos, como soporte de carga. Para edificios sostenibles y de proyectos certificados, bambú reconstituido se utiliza para fachadas, revestimientos, muros cortina, acristalamiento estructural, así como una gama de soluciones de puertas y ventanas.

El uso del bambú reconstituido para sistemas de fachadas ventiladas y sistemas estructurales está bien establecido; lo que está cambiando es la variedad y la creatividad de los usos en los últimos diseños de edificios. Como la estructura de una cubierta en forma de domo con un arriostramiento con miembros en cruz de la terminal Williamson County Regional Airport, en Marion, IIllinois, EE.UU.

Domo

Imagen de Lamboo

PRODUCTOS DE BAMBÚ RECONSTITUIDO: CONTEXTO Y ANTECEDENTES

Los productos de bambú reconstituido se obtienen del procesamiento de la caña de bambú en bruto en un compuesto laminado, similar a los productos de madera laminada encolada. Este recurso de base biológica se asemeja a la madera en sus propiedades mecánicas, sin embargo, tiene un ciclo de crecimiento y la cosecha más rápido. Además, el bambú se encuentra en muchos lugares donde las maderas blandas y duras son limitadas.

El método de fabricación es conocido como bambú laminado, que mantiene las fibras longitudinales, pero también se aprovecha de la matriz de caña natural. Los tallos de bambú se cortan y cepillan, y luego se procesan según lo deseado antes de la laminación y la compresión en forma de tablero. Este proceso utiliza típicamente menos adhesivo y tiende a dar valores más altos de resistencia-peso.

En el año 2003 comenzaron a testarse los diversos productos de bambú reconstituido, en cuanto a durabilidad y rendimiento estructural, y la comercialización en los EE.UU y en el mundo. Fue a partir del año 2007 cuando tuvieron un rápido crecimiento.

Hoy en día, la atención se ha desplazado a las aplicaciones de los arquitectos, ingenieros y fabricantes de equipos originales para interiores, exteriores, y estructuras. Sin embargo, la industria de la construcción se ha centrado en cómo diseñar con productos de bambú estructurales.

 

SISTEMAS DE CERRAMIENTO Y BAMBÚ ESTRUCTURAL

Para los sistemas de cerramiento como las carpinterías de huecos, muros cortina, y sistemas de fachada ventilada, el bambú ofrece algunas ventajas inherentes: tiene una contracción mínima y una mejor estabilidad dimensional. Los productos de bambú tienen propiedades antimicrobianas naturales por lo que resisten la acumulación de humedad y el crecimiento de mohos. El contenido de sílice del material actúa como un repelente natural de los insectos. El bambú reconstituido tiende a tener una densidad más alta que las maderas duras, lo que aumenta su capacidad estructural con una ligera penalización en puentes térmicos moderados.

En resumen, los SBP son similares a las maderas laminadas encoladas, pero con una consistencia más funcional y mayores resistencias.

 

Imagen de Lamboo

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Los estudios realizados por la Universidad de Bath Sharma’s utilizando estándares comunes de madera para permitir la comparación con los productos de madera reconstituida, han demostrado que los tableros de bambú reconstituido y los laminados de bambú tienen propiedades que son similares o superan a las de la madera. Otros resultados probados por grupos industriales muestran el alto rendimiento de las piezas de bambú laminado, tienen resistencias a la compresión paralela a la fibra superiores a 13.000 psi (89,63 n/mm²) y resistencias a la tracción de entre 21,000-55,000 psi (144,79 – 379,21 n/mm²). La estabilidad dimensional, muestra que los productos son, de promedio, un 30 por ciento más estable en condiciones ambientales variadas. Resumiendo los resultados, los SBP reconstituidos:

  • tienen tres veces la resistencia mecánica de la madera contrachapada de madera blanda,
  • exhiben resistencias a la compresión de un 30 por ciento más altas que las maderas blandas,
  • tienen resistencias a la tracción de 10 veces mayor que otras especies de madera.
  • son más de un 30 por ciento más estable en la humedad y los cambios de temperatura en comparación con productos a base de madera (dependiendo de la especie de madera).

 

En otros casos, algunas empresas de construcción están adoptando enfoques de construcción modular utilizando bambú reconstituido.

Son variadas las aplicaciones del bambú reconstituido para estructuras al exterior y sistemas de fachadas: muros cortina, componentes de celosía, marquesinas, sistemas de protección solar, etc.

Los productos de bambú estructural (SBP) y productos de bambú reconstituido (EBP) están disponibles en dos grados: grado exterior y el grado estructural.

Un ejemplo de empresa suministradora de estos productos es Lamboo.

Imagen de Lamboo

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FACHADAS SOSTENIBLES Y REVESTIMIENTOS

Hay fabricantes como RAICO que producen un sistema de fachada no portante que es un híbrido de alto rendimiento térmico con piezas de SBP unidas a los marcos de aluminio extruido.

 

En general, estos elementos estructurales se comparan favorablemente con la madera de construcción, madera contrachapada, y los productos compuestos de madera. Para diseñar con bambú reconstituido, los arquitectos pueden considerar las siguientes características de rendimiento (valores de diseño):

– Compresión:

Paralela a la fibra, 13,488 psi (92 n/mm²).

Perpendicular al grano, 3043 psi (21 n/mm²).

– Fuerza flexible: 12.800 psi (88 n/mm²).

– Módulo de elasticidad: 2900 n/mm².

– Rendimiento térmico:

Conductividad K = 0,14 (0,94).

Valor R = 7,9 (1,1).

– Densidad: 42 libras por pie cúbico (672,78 kg/m³).

– Inflamabilidad:

Clase 1 según la norma ASTM E648.

Clase A según la norma ASTM E84.

– Estabilidad dimensional (producto sólido, en un 20 por ciento de humedad relativa):

Factor de estabilidad volumétrica: 0.00144.

Expansión lineal paralela a la fibra: un 0,04 por ciento.

Expansión lineal perpendicular al grano: 0,10 por ciento.

– Contenido de humedad:

Productos sólidos, de 5 a 9 por ciento.

 

En cuanto a la resistencia a las plagas, las pruebas de puesta en servicio en 2004 por St. Louis Testing Laboratories Inc. (y repetido desde entonces) ha indicado que el bambú tratado a presión con boro antes de la laminación registra una mortalidad de las termitas del 100 por ciento. La durabilidad contra hongos destructores de la madera es muy alta debido a las propiedades antimicrobianas inherentes de bambú. Muchos de los PBE no son digeribles para los insectos y microorganismos, ayudando a mejorar su durabilidad y resistencia.

 

Debido a las características estéticas de los materiales, el bambú reconstituido se utiliza mejor en situaciones en las que se deja expuesto. El producto ya ha aparecido en la industria de la ventana y de la puerta, donde la estabilidad estructural es una necesidad.

 

PARA SISTEMAS DE FACHADA VENTILADA Y PANELES DE FACHADA EXTERIOR

 

Para usos de revestimiento, los grados exteriores de bambú de ingeniería incluyen los SBP y LVB, que están disponibles en varios colores estándar y opciones de veteados. Los LVB sólidos pueden ser utilizado como paneles de una sola capa de revestimiento y componentes conexos para diversos tipos de construcción, incluyendo sistemas de fachada ventilada, paneles de sofito, revestimientos, fascias y sistemas híbridos con otros materiales. Por lo general, los productos deben ser especificadas para cumplir con las normas de referencia, los estándares nacionales europeos EN 438-2: Paneles decorativos / Paneles reconstituidos; o la correspondiente norma DIN por el Instituto Alemán de Normalización.

Para diseñar sistemas exteriores con LVB sólidos, los arquitectos pueden elegir entre una variedad de componentes estándar de 1,524 m a 4,876 m de longitud. Los productos estándar incluyen paneles de 1,219 m por 2,438 m de los paneles con un grosor de 12,7 mm, de 19,05 mm y 25,4 mm. Los paneles exteriores deben cumplir con un módulo mínimo de elasticidad de 2.900.000 psi, según DIN 53457.

Para sistemas de fachada ventilada, los sistemas disponibles de los fabricantes incluyen listones estándar de 76,2 mm y 127 mm con detalles de la esquina prediseñados y molduras para ventanas. En detalles similares a otros sistemas de fachada ventilada, los paneles LVB se cuelgan con clips sobre listones perforados dejando un espacio de aire entre los paneles y el revestimiento, más, usualmente, una barrera de aire / humedad.

 

Imagen de Lamboo

Imagen de Lamboo

Las propiedades mecánicas de los paneles LVB para sistemas e fachada ventilada son similares a las de los productos de bambú reconstituido utilizados para sistemas estructurales y de acristalamiento. Presentan una resistencia a la tracción paralela a la fibra de 148 n/mm² y perpendicular a la fibra de 3,74 n/mm².

En términos de opciones de diseño para sistemas e fachada ventilada, los paneles LVB están acabados en colores estándar creados según diversos tipos de tratamiento térmico.

 

VENTANAS Y PUERTAS, DISEÑADAS CON BAMBÚ

 

Los elementos de carpintería de huecos hechos con LVB y otros EBP están ahora en el mercado diseñados para la integración eficiente en sistemas de acristalamiento y estructuras de bambú reconstituido. Los componentes están diseñados específicamente para unidades de acristalamiento aislante (IGU), ventanas, puertas y el rendimiento térmico, así como la resistencia, rigidez, y los atributos de resistencia al agua. Se convierten en una opción efectiva para los desafíos de diseño sostenible.

Una de las ventajas es que los materiales de bambú reconstituido están testados para ser de u 20 a  un 40 por ciento más estables en los cambios climáticos y de temperatura que la madera reconstituida. Los materiales de bambú reconstituido también tienen un mayor módulo de elasticidad, lo que significa que son ideales para los productos y conjuntos de puertas y ventanas. Los LVB funcionan de manera a las maderas duras, sin embargo, los LVB tiene una mejor estabilidad dimensional y como un producto de construcción se puede comprar de forma más sostenible. Algunos equipos de proyecto y usuarios finales ven las propiedades antimicrobianas del LVB como un beneficio ya que las ventanas y puertas resisten la acumulación de humedad y moho. El contenido de sílice en el material actúa como un repelente natural de insectos.

Para fachadas de alto rendimiento, las ventanas tienen una más alta densidad que las maderas duras, que permite estructuras de las carpinterías de huecos sean más resistentes y duraderas – son, a menudo, débiles puntos relativos en el recinto. La densidad tiene un puente térmico moderado en comparación con las maderas blandas, pero esto se compensa con otras ventajas de rendimiento. Para las unidades operables, la estabilidad del material también permite una operación más uniforme y un funcionamiento suave a lo largo de la fase de uso del edificio.

Las maderas blandas pesan cerca de 576 kg/m³, en comparación con el LVB que tiene una densidad de aproximadamente 705 kg/m³, haciéndolos similares a las maderas duras.

El LVB se puede fresar con las mismas herramientas que las maderas duras, haciendo la producción más fácil para los fabricantes de productos de ventanas.

Una de las principales tendencias en el diseño de recintos ha sido la adopción de los estándares de desempeño en las certificaciones LEED del Green Building Council de EE.UU. y, más aún, con los estándares de la casa pasiva súper eficientes. Los principios de diseño de las casas pasivas se basan en cinco principios de las ciencias de construcción: aislamiento continuo en toda la envolvente sin puentes térmicos, una envoltura hermética, una ventilación con recuperación de calor y recuperación de la humedad, ganancia solar controlada y ventanas y puertas de alto rendimiento. Las ventanas son, con frecuencia, de triple acristalamiento y pueden incluir un relleno, tal como el gas argón. Las ventanas y puertas de alto rendimiento de este tipo utilizando LVB se han utilizado con éxito en las estructuras de Casas Pasivas Certificadas.

Entre los recientes avances se incluye una “H window” de LVB diseñada en Noruega, con el mecanismo que gira la ventana 180 grados para la limpieza y mantenimiento sin interferir en los espacios interiores del edificio.

H Window

 

BAMBÚ DE ALTO RENDIMIENTO: CASOS DE ESTUDIO

Algunos proyectos recientes muestran cómo utilizar los productos. Por ejemplo:

  • Un proyecto residencial de la Universidad de Illinois en el Solar Decathlon de 2009.
  • Gable Home, un proyecto certificado por el Passive House Institute de Urbana, Illinois, EE.UU.
  • La terminal del aeropuerto regional del condado de Williamson en Marion, Illinois, EE.UU.

 

VENTAJAS DE APLICACIÓN

Algunas de las plantas de más rápido crecimiento en el mundo son las especies de bambú, debido a un sistema de rizomas dependiente único que les permite crecer hasta 10 centímetros por día. En alrededor de seis a ocho años, las plantas alcanzan la madurez, en comparación con los 20 años o más de la madera tradicional. El bambú también produce el 30 por ciento más de oxígeno en comparación con un área forestal de madera de tamaño similar, según un estudio de la Universidad de Santa Clara, y secuestra un 35 por ciento más de carbono. Su estructura de raíz única elimina la necesidad de volver a sembrar. El bambú se utiliza ampliamente como material de construcción, una fuente de alimento, y como un producto crudo versátil. Como se ha indicado en un informe de la revista Discover hace más de dos décadas, la resistencia a la tracción de bambú rivaliza con la del acero y la resistencia a la compresión es mayor que el hormigón, ladrillo o madera.

 

 

En Houzz, ha aparecido un interesante artículo de Mariana Pickering sobre el aislamiento adecuado tanto para invierno como para verano. Madera Estructural les ofrece una traducción del mismo:

 

“Permanezca cómodo durante el clima impredecible – y evitando gastos inesperados – aislando de manera eficiente y sombreando su casa”.

 

Cuando se trata de aislamiento, más es más. El plus de aislamiento que tengas, más eficiente será su casa – y no sólo en invierno sino durante todo el año. Verano de este año en el hemisferio norte era un poco difícil de caracterizar. Gracias a un aspecto de vuelta del vórtice polar, las latitudes más bajas en América del Norte llegó a bajas temperaturas en los años 50, mientras que Canadá tuvo que soportar un calor abrasador de más de 37 grados Celsius. En Europa fue similar, con los países bálticos y escandinavos recibiendo una ráfaga de calor en julio, mientras que las bodegas en Italia se quejaron de no tener suficiente sol para madurar las uvas.

En tiempos de incertidumbre, lo mejor es planificar para todas las ocasiones. Con los cambios de temperatura extremos convirtiéndose en la nueva normalidad, la respuesta más segura es el diseño de una casa que pueda manejar lo que el tiempo tenga que ofrecer. La mejor manera de hacerlo es aislando tanto como sea posible. Porque cuando se trata de proteger su casa, no hay tal cosa como demasiado aislamiento. Dicho esto, no hay tal cosa como demasiado dinero! Y el aislamiento puede ser costoso. Así que, ¿cómo se pueden equilibrar el coste y el suficiente aislamiento para satisfacer las necesidades tanto de invierno como de verano? Esto es lo que sé.

Los propietarios de muchas casas aisladas para climas fríos han tenido oportunidades en los últimos años para ver qué tan bien rinden sus capas de aislamiento con el calor extremo. Muchos dueños de casas en el norte pueden haber notado en este verano que su casa carece de suficiente sombra y se calienta muy rápidamente durante el día. Entonces hay que soportar el calor durante las noches de verano, cuando ya se ha enfriado en el exterior.

 

Esta es la razón por la que elegir un aislamiento que también se desempeña bien en verano puede ser una buena idea.

No todo aislamiento es igual. La capacidad térmica es la cantidad de energía necesaria para cambiar la temperatura de un material. Los materiales de aislamiento con una capacidad térmica baja permiten que el calor se transfiera a través de ellos más rápidamente que los materiales con una alta capacidad térmica. (Esta es una medida diferente del valor R frecuentemente citado o del valor U de un material aislante.) La capacidad térmica es una característica de aislamiento que no suele discutirse en el sector de la construcción de viviendas con el cliente, y su arquitecto o contratista podría no mencionarlo a usted.

Cuanto menos aislamiento tenga, más le importa qué tipo de material es. Esto es similar a la idea de que cuanto menos dinero tiene en su presupuesto del proyecto, más se quiere que cuente realmente. Si usted va a tener sólo una fina capa de aislamiento, por razones que dejamos de lado por el momento, entonces podría ser valioso para usted que considere los materiales con una alta capacidad calorífica. De esta manera, no sólo va a ser la protección contra el frío del invierno, pero también se va a utilizar un material que le ayudará un poco más en el verano.

Por otro lado, si tienes una capa lo suficientemente gruesa (más de 10 pulgadas, o 25 centímetros) de casi cualquier tipo de aislamiento, importa menos de qué tipo es. Invierno o verano, se tomará un tiempo para que el calor se mueve a través de él.

Una casa pasiva, por ejemplo, puede ser aislada con nada de poliestireno a la lana de oveja y todavía desempeñará relativamente bien en invierno como en verano, simplemente porque la norma requiere una capa de aislamiento tan espesa que el calor tarda mucho tiempo e salir adelante a través de él, no importa de qué material esté hecho. Esto probablemente sería similar en una casa con certificación LEED[1]  con una calificación de alta energía y atmósfera, o en una casa cualquiera con similar alto nivel de eficiencia energética.

La casa promedio en el mercado, sin embargo, no alcanza los objetivos de eficiencia energética pasivos o LEED con capas super gruesas de aislamiento, sino que tiene capas mucho más delgadas que actúan como una barrera para la transferencia de calor y confían en el calentamiento y enfriamiento tradicional para satisfacer las necesidades de confort. En estas situaciones (que son la mayoría), puede ser útil conocer el tipo de material utilizado para la capa de aislamiento, ya que puede tener un impacto bastante notable en el confort en verano.

Entonces, ¿qué tipo de materiales de aislamiento desempeña bien en verano? Aquellos con una alta capacidad térmica. En otras palabras, los materiales naturales. Al menos por el momento, no hay material sintético en el mercado que tenga la alta capacidad térmica de los materiales naturales como fibras de madera, celulosa y corcho. Esto se debe a que, históricamente, los productos de aislamiento se han desarrollado para los climas fríos, donde hasta hace poco los propietarios no han tenido que preocuparse mucho acerca de las olas de calor del verano.

El alto coste de los materiales naturales, sin embargo, los hace más difíciles de especificar para el hogar promedio, y un análisis tradicional de costo-beneficio pueden no reflejar con precisión la rentabilidad.

Uno de los mejores aislantes naturales es el corcho, la corteza natural del alcornoque (Quercus suber), originario del Mediterráneo. Hay alrededor de 2,5 millones de hectáreas (6,2 millones de acres) de bosques de alcornoques en todo el mundo, la mitad de los cuales se encuentran en España y Portugal […]. Una vez que el árbol ha llegado a los 25 años, puede ser cosechado, aproximadamente una vez por década durante el resto de su vida, de alrededor de 200 años.

Como siempre, hay ventajas y desventajas de cada material. El corcho tiene un buen equilibrio de rendimiento térmico para temperaturas tanto frías como calientes, pero cuesta más que los materiales sintéticos.

 

En temperaturas frías, el corcho no proporciona bastante poder aislante como algunos de sus homólogos sintéticos, como el poliestireno. Sin embargo, la alta capacidad calorífica del corcho hace que sea una opción más fuerte que el XPS (poliestireno extruido) para lugares que también tienen veranos calurosos.

 

 

Estrategias a usar en combinación con el aislamiento

El tema del rendimiento térmico, y del aislamiento, en particular, es bastante complicado, y hay muchas variables que son fáciles de pasar por alto.

Pero si usted decide invertir en un aislamiento natural de mayor costo, en beneficio de una mayor capacidad térmica, entonces sería un error pasar por alto algunas otras características básicas de diseño de la envolvente del edificio que pueden ayudar a que su casa sea confortable en verano.

Una capa de ventilación puede ser beneficioso, por ejemplo, ya sea como parte de la fachada o en el techo, para permitir que el aire exterior fluya a través y llevar lejos el calor. Una vez más, el valor de este detalle se hará sentir aún más en los hogares con niveles bajos a medios de aislamiento. Empleando una capa de ventilación, así como componentes reflectantes (a menudo llamadas “barreras radiantes“), puede ayudar a contrarrestar la falta de aislamiento suficiente y puede ser muy eficaz cuando se usa en combinación.

También es importante recordar la importancia de la cubierta. La radiación de calor del sol afecta más a esta superficie inclinada horizontalmente, especialmente cuanto más cerca se esté del ecuador. Cuanto más caliente sea el clima, más prioritario debe ser el aislamiento del techo.

¡Sombra, sombra y más sombra! Por último, es esencial recordar que nada de esto importa en absoluto a menos que se proteja del sol de verano. Es lo mismo que tirar el dinero por la ventana – o utilizar billetes de 100 dólares como aislamiento – si usted no tiene las protecciones solares adecuados que bloquean el calor llegue a su acristalamiento, el punto más débil en la envolvente del edificio. En el hemisferio norte, las fachadas oeste, sur y este (por lo general, en ese orden) deben tener prioridad cuando se están añadiendo las protecciones solares.

El objetivo final es mantener una temperatura confortable a un precio razonable, que permita a su casa ganar algo de inmunidad contra cambios bruscos de estado del tiempo que, si no, se presentarían con facturas inesperadas de energía.”

 

Via:

http://www.houzz.com/ideabooks/31388692?utm_source=Houzz&utm_campaign=u655&utm_medium=email&utm_content=gallery5

 

Son interesantes los cometarios que ha dejado la gente sobre este artículo. Resumiendo:

  • Hay que dar importancia a las ventanas y sus cristales, concretamente, con los revestimientos de baja emisividad en los cristales. La cara en la que se aplica el revestimiento es específica para su región. También, los marcos de las ventanas con rotura del puente térmico. Y la integración adecuada de las ventanas y marcos es vital para el buen aislamiento del edificio.
  • Son importantes los sistema de ventilación mecánica (intercambiadores de calor, ‘air cycler’, etc).
  • Antes de decidir sobre cualquier aislamiento, hay que realizar un punto de rocío y un análisis de la permeabilidad en todos los montajes de techos y paredes. La secuencia de selección y la instalación de todos los materiales es tan importante como el tipo de aislamiento seleccionado. Por tanto, la primera y más importante cuestión a abordar y obtener los mejores resultados con cualquier tipo de aislamiento, es asegurarse de que el recinto del edificio es tan sellado como sea posible.
  • Otro material interesante es la paja que, combinada con otros materiales naturales como el adobe, proporciona un buen clima interior y calidad del aire en climas extremos.
  • Añadir aislamiento en el exterior de las paredes.
  • Combinar el aislamiento base con otros materiales con alta capacidad térmica como la piedra y el hormigón.
  • Disponer árboles de hoja caduca en los lados sur y oeste, o pérgolas con enredaderas de hojas caduca, o una veranda.

[1] Leadership in Energy and Environmental Design, un sistema de certificación de edificios sostenibles en USA.