Bioclima Urbano-Radiación solar

Ordenación Territorial y Metropolitana. Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Octubre 2009

HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO AMBIENTAL

Octubre 2009


ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN

2. LA OBTENCIÓN DE DATOS CLIMÁTICOS

3. CLIMOGRAMAS

- Olgyay

- Givoni

4. TOMA DE DATOS

5. DATOS TENDENCIALES

6. CORRECCIONES A LOS DATOS

7. EJEMPLOS

8. CONTROL DEL MICROCLIMA URBANO

9. BIBLIOGRAFÍA

HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO AMBIENTAL. Índice


1. INTRODUCCIÓN

HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO AMBIENTAL. Introducción


LA CARTA EUROPEA DE ORDENACIÓN DEL TERRITORIO, 1983

“La ordenación del territorio es la expresión espacial de la política económica, social, cultural y ecológica de toda sociedad.

Es a la vez una disciplina científica, una técnica administrativa y una política concebida como un enfoque interdisciplinario y global cuyo objetivo es un desarrollo equilibradode las regiones y la organización física del espacio según un concepto rector”

OBJETIVOS:

1. Desarrollo socio-económico equilibrado de las regiones

2. La mejora de la calidad de vida

3. La gestión responsable de los recursos naturales y la protección del medio ambiente

4. La utilización racional del territorio



LEY DEL SUELO, 2007

Artículo 2. Principio de desarrollo territorial y urbano sostenible

1. Las políticas públicas relativas a la regulación, ordenación, ocupación, transformación y uso del suelo tienen como fin común la utilización de este recurso conforme al interés general y según el principio de desarrollo sostenible…

2. …Las políticas a las que se refiere el apartado anterior deben propiciar el uso racional de los recursos naturales armonizando los requerimientos de la economía, el empleo, la cohesión social, la igualdad de trato y de oportunidades entre hombres y mujeres, la salud y la seguridad de las personas y la protección del medio ambiente, contribuyendo a la prevención y reducción de la contaminación, y procurando en particular:

a) La eficacia de las medidas de conservación y mejora de la naturaleza, la flora y la fauna y de la protección del patrimonio cultural del paisaje

b) La protección del medio rural y la preservación de los valores del sueloinnecesario o inidóneo para atender las necesidades de transformación urbanística.

c) Un medio urbano en el que la ocupación del suelo sea eficiente…




Datos obtenidos del libro Urbanismo Bioclimático. Ester Higueras


EL BIOCLIMA URBANO. Introducción. Índices climáticos

Datos obtenidos del libro La Ciudad y el Medio Natural. José Fariña Tojo

ÍNDICES CLIMÁTICOS

Radiación solar

Humedad

Movimiento del aire

Temperatura del aire

INTERCAMBIO DE ENERGÍA CALORÍFICA

Conducción

Convección

Evaporación

Radiación

ÍNDICES CLIMÁTICOSLas personas viven inmersas en un ambiente. El ambiente está formado por muchos elementos que

interactúan y producen determinadas sensaciones en el ser humano.


EL CUERPO HUMANO SE ENCUENTRA EN MEJORES CONDICIONES EN UN AMBIENTE CLIMÁTICO EN EL QUE EL GASTO DE ENERGÍA SEA MÍNIMO Y EL ESFUERZO DE ADAPTACIÓN QUE REALICE SEA EL MENOR POSIBLE

PRODUCCIÓN DE CALOR PARA DIVERSAS ACTIVIDADES:

Metabolismo basal 45 W/m2

Sentado en Reposo 60 W/m2

De pie en reposo 65 W/m2

Trabajo de oficina 75 W/m2

Andando por terreno llano (3,2 Km/h) 115 W/m2

Andando por terreno pendiente (8,0 Km/h) 340 W/m2

Trabajo manual pesado 250 W/m2

Cavando 320 W/m2

EL BIOCLIMA URBANO. Introducción. Índices climáticos



CONDICIONES NORMALIZADAS PARA ESTABLECER UNA ZONA DE CONFORT: ADULTO NORMAL CON ACTIVIDAD SEDENTARIA O MUY LEVE Y ROPA LIGERA DE TRABAJO.

AISLAMIENTO POR VESTIMENTA:

Unidad de aislamiento: CLO = 0,16 m2 ºC/ W (Clothing)

NIVEL Descripción Valor Medio Intervalo

Nivel 0 Desnudos 0 clo 0 - 0,3 clo Ropa de ballet, bañador, etc..

Nivel 1 Ropa Ligera 0,5 clo 0,3 - 0,7 clo Ropa Verano

Nivel 2 Ropa Media 1 clo 0,7 – 1,3 clo Ropa Invierno en interior

Nivel 3 Ropa pesada 1,5 clo > 1,5 clo Ropa Invierno en exterior

LA ZONA DE CONFORTValores de los principales elementos climáticos entre los que el ser humano se encuentra en una

situación confortable. Para ello se han elegido dos variables: humedad relativa y temperatura.

EL BIOCLIMA URBANO. Introducción. La zona de confort



2. LA OBTENCIÓN DE DATOS CLIMÁTICOS

EL BICLIMA URBANO. Obtención de datos climáticos


EL BIOCLIMA URBANO. Obtención de datos climáticos. Medidas termométricas

1. Temperatura Media mensual: de cada uno de los doce meses. Primero determinar media diaria (cada hora). La media aritmética de las medias diarias de los días de un mes. (ºC)

2. Temperatura Máxima media mensual: media aritmética de las máximas diarias correspondientes a todos los días de un mes. (ºC)

3. Temperatura Mínima media mensual: media aritmética de las mínimas diarias correspondientes a todos los días de un mes. (ºC)

4. Humedad absoluta: cantidad real de vapor de agua, en peso, contenida en la unidad de masa o volumen de aire. (g/Kg de aire seco)

5. Humedad relativa: Forma más habitual. Relación entre el contenido de vapor en un momento determinado y el máximo que podría contener si estuviese saturado. (%)

6. Tensión de vapor: Es la presión parcial ejercida por el vapor de agua contenido en el aire. Mm de mercurio (Hg)

7. Punto de rocío: Indica la temperatura a la que se saturaría la cantidad de vapor existente actualmente en el aire. (ºC)

MEDIDAS TERMOMÉTRICASDatos obtenidos del libro La Ciudad y el Medio Natural. José Fariña Tojo


EL BICLIMA URBANO. Obtención de datos climáticos. Ciclos de radiación-temperatura

CICLOS DE RADIACIÓN - TEMPERATURAVariaciones diarias

El ciclo energético y el de temperaturas se desarrollan en paralelo, pero con un cierto desfase

Quebec, mayo 1970



EL BICLIMA URBANO. Obtención de datos climáticos. Ciclos de radiación-temperatura

Variaciones anuales

La radiación y las temperaturas se desarrollan también en paralelo.

El desfase es debido a la inercia térmica.

Este ciclo anual presenta perturbaciones debidas a la latitud, la geografía, movimientos del aire



3. CLIMOGRAMAS

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Climogramas


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Climogramas. Olgyay

CLIMOGRAMA DE OLGYAY

Para condiciones Exteriores

RADIACIÓN

EVAPORACIÓNVIENTO

SOMBRA

CONFORT



INTRODUCCIÓN DE DATOS

Enero:

Temp. Media Máx. = 9,7 ºC

Temp. Media Mín. = 2,6 ºC

Humedad relativa Máx. = 83 %

Humedad relativa Mín. = 67 %

Julio:Temp. Media Máx. = 31,2 ºC



Humedad relativa Mín. = 21 %9,7

67

2,6

83

Enero

31,2

21

18,4

49

Julio



Simplificación de los datos horarios de un día.




1. La mayoría de los meses son infracalentados, precisan radiación

2. Estrategias orientadas hacia la conservación del calor

3. Protección de los vientos




1. La mayoría de los meses están situados en la “zona de confort”. Mayor protagonismo del espacio al aire libre

2. Estrategias orientadas a los meses infra y sobrecalentados: sombra en los sobrecalentados y radiación en los meses infracalentados

3. Protección de los vientos dominantes y captación de las brisas




1. La mayoría de los meses están situados por encima y a la izquierda de la “zona de confort”.

2. Grandes oscilaciones diarias de temperatura

3. Necesidad de humedad y brisas




1. La mayoría de los meses están situados a la derecha y por encima de la “zona de confort”

2. El viento como criterio predominante

3. Se necesita aire para secar: elección de zonas expuestas, como colinas y montañas

4. Elección de zonas que reciban menor radiación solar, como la norte, o que sean de fácil protección, como la sur




CORRECIONES AL DIAGRAMA DE OLGYAYARROPAMIENTO. Diagrama calculado para 1 clo (primavera-otoño)

La zona de confort se corrige 7, 3 ºC cada clo de variación:

En verano: arropamiento 0,5 clo. Sube la zona de confort 3,65 ºC

En invierno: arropamiento 1,5 clo. Baja la zona de confort 3,65 ºC

LATITUD. Calculado para 40º N

Cada 4º de disminución de latitud varía la zona de confort, subiendo 0,5 ºC hasta un límite máximo de 30º C



5,0 KWh/m28,0 KWh/m27,2 KWh/m2Radiación media global diaria Julio

0,6 KWh/m24,0 KWh/m22,0 KWh/m2Radiación media global diaria Enero

2,7 KWh/m26,0 KWh/m24,4 KWh/m2Radiación media global diaria anual

7 h10 h9 hHoras de recorrido solar en Diciembre

17,0 ºC24,3 ºC23,0 ºCTemperatura media Julio

2,0 ºC17,4 ºC7,0 ºCTemperatura media Enero

9,0 ºC21,2 ºC14,0 ºCTemperatura media anual

CONDICIONES MEDIASCAPIT. EUROPEAS

50º LN

CONDICIONES MEDIASEN CANARIAS

28º LN

CONDICIONES MEDIASEN LA PENÍNSULA

40º LN



Datos obtenidos del libro Arquitectura y Clima en Andalucía. Manual de diseño. Margarita de Luxán y otros


Ordenación Territorial y Metropolitana. Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Octubre 2009Fuente: Margarita de LuxánChefchaouen, Marruecos Suecia


CLIMOGRAMA DE GIVONI

Condiciones Interiores de la Edificación

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Climogramas. Givoni



1. ZONA DE CONFORT

Condiciones de humedad-temperatura en las que el cuerpo humano requiere el mínimo gasto de energía para ajustarse al ambiente.



2. ZONA DE CONFORT PERMISIBLE

El uso de ropas adecuadas en invierno y en verano, en el interior de la edificación, contribuye a modificar la zona de confort

Las condiciones ya no son el mínimo gasto de energía para adaptarse al ambiente, pero la sensación térmica resulta aceptable




3. CALEFACCIÓN POR GANANCIAS INTERNAS

Se llega al confort mediante el aumento de la temperatura ambiente del local por el hecho de habitarlo.

Ganancias aportadas por ocupantes, calor disipado por equipos electrónicos, utilización de hornos, cocinas, etc.:

- Irradiancia de las personas a los cuerpos de su entorno (si la temperatura de éstos es menor)

- Calor metabólico disipado por la actividad corporal de las personas (cuanto más activas mayor calor)




4. CALEFACCIÓN POR APROVECHAMIENTO PASIVO DE LA ENERGÍA SOLAR

Se llega al confort en el interior de las edificaciones mediante el aprovechamiento pasivo de la energía solar.

Favorecer la captación solar, la acumulación en elementos adecuados y la regulación de su distribución.

Tres sistemas de aprovechamiento solar:

- Directos: la estancia se calienta por la acción directa de la radiación solar

- Indirectos: la radiación solar influye primero en una masa térmica que se sitúa entre el sol y la estancia a calefactar

- Independientes: la captación solar y la acumulación están separadas del local a calefactar




5. CALEFACCIÓN POR APROVECHAMIENTO ACTIVO DE LA ENERGÍA SOLAR

Se llega al confort en el interior de las edificaciones mediante el aprovechamiento activo de la energía solar.

Favorecer la captación solar, la acumulación en elementos adecuados y la regulación de su distribución + mecanismos que aumentan el rendimiento

Necesario el uso de energía convencional para mecanismos de apoyo

- Colectores solares

- Paneles fotovoltaicos




6. HUMIDIFICACIÓN

Se llega al confort en el interior de las edificaciones mediante el aumento de la humedad relativa, acompañado, en general, por sistemas de calefacción.




7. CALEFACCIÓN CONVENCIONAL

No se puede llegar al confort en el interior de las edificaciones mediante el empleo técnicas bioclimáticas activas y pasivas.

Es necesario el empleo de calefacción convencional, con producción de calor mediante el empleo de algún tipo de energía.




8. PROTECCIÓN SOLAR

Protección solar a partir de los 20ºC

Evitar la incidencia de la radiación solar directa sobre la envolvente de la edificación

Diseño que permita la protección en épocas cálidas y la captación en la época que sea necesaria

Depende de diversos factores :

- El sol: Orientación

- Cantidad de radiación solar: Latitud

- Ángulo de incidencia: Posición geográfica

Imposibilidad de estandarización

Diseño específico




9. REFRIGERACIÓN POR ALTA MASA TÉRMICA

Necesidad de reducir la temperatura del interior de la edificación mediante el amortiguamiento de la onda térmica exterior, consiguiendo que los máximos de la onda al interior estén próximos a la temperatura de confort

Parámetros que influyen: número de capas y espesor, tipo de acabado y color, posición relativa del aislamiento respecto al resto de capas




10. ENFRIAMIENTO POR EVAPORACIÓN

Zonas calientes y secas:

- Condiciones de sobrecalentamiento

- Escasa humedad en el ambiente interior

Efecto combinado:

- Disminución de la temperaturapor medio del calor absorbido al producirse la evaporación de agua

- Aumento de la humedad relativa si se está en la parte baja del diagrama

Funcionamiento con:

- Presencia de masa de agua o masa húmeda




11. REFRIGERACIÓN POR ALTA MASA TÉRMICA CON RENOVACIÓN NOCTURNA

Necesario fomentar el desfaseentre las condiciones exteriores y la respuesta interior

En el proceso de enfriamiento nocturno intervienen dos conceptos:

-En la refrigeración pasiva la disipación se realiza fundamentalmente por la noche y es una “acumulación de frío”absorbiendo en el día el calor del espacio de la habitación.

Disipación a través de paramentos del edificio

-Ventilación nocturna

Ext

Int




12. REFRIGERACIÓN POR VENTILACIÓN NATURAL Y MECÁNICA

Ventilación para renovación del aire interior, eliminando el aire viciado, con exceso de vapor de agua. Se mejora la sensación térmica.

Cuidado con las zonas que no puedan garantizar un funcionamiento correcto debido a un gran porcentaje de calmas en el régimen general de vientos, debiendo adoptar otro tipo de sistema de refrigeración como principal, y dejando la ventilación como elemento de apoyo




13. AIRE ACONDICIONADO

La disminución de la temperatura para alcanzar el confort se debe realizar mediante equipos de aire acondicionado.

Con un buen diseño del edificio este sistema puede ser de apoyo y no prioritario, reduciendo el consumo energético





14. DESHUMIDIFICIACIÓN CONVENCIONAL

Se llega al confort mediante la desecación del aire



2,6

Enero

83

9,7

67


Enero:




Humedad relativa Mín. = 67 %



2,6

Enero

9,7

75

6,1


Enero:



Temp. Media = 6,1 ºC

Humedad relativa Med. = 75 %



4. TOMA DE DATOS

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Toma de datos


Webs

1. www.weatherbase.com

2. Agencia Estatal de meteorología: www.aemet.es

3. www.tutiempo.net

4. http://clima.meteored.com

5. Universidad Autónoma de Barcelona: http://opengis.uab.es

6. Otros…

Publicaciones

1. Atlas Climático Nacional. Instituto Nacional de Meteorología.

2. Atlas de regiones: Atlas climático de Extremadura

3. Otros…

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Toma de datos


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Toma de datos. www.weatherbase.com


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Toma de datos. www.aemet.es


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Toma de datos. www.tutiempo.net


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Toma de datos. http://opengis.uab.es


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Toma de datos. Altas Climático Nacional


RED DE ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS. 2006



ANÁLISIS CLIMÁTICO. Toma de datos. Altas Climático de Extremadura


5. DATOS TENDENCIALES

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Datos tendenciales



ESTRATEGIAS BIOCLIMÁTICAS:

INVIERNOS DE AHORA

VERANOS DEL FUTURO

Proyecto ECCE. Ministerio de Medio Ambiente y Universidad de Castilla-La Mancha. Director/Coordinador: José Manuel Moreno Rodríguez. Universidad de Castilla-La Mancha. 2005


PROYECCIONES DE CAMBIO CLIMÁTICO



6. CORRECCIONES A LOS DATOS

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Corrección a los datos



Datos obtenidos del Manual de Arquitectura Bioclimática para Canarias (MABICAN). Margarita de Luxán, Araceli Reymundo y otros


EL BICLIMA URBANO. Obtención de datos climáticos. Variaciones en la temperatura del aire

Variaciones según la orientación y la inclinación

Topografía del terreno, orientación e inclinación.

Depende del ángulo de incidencia de los rayos solares.

Solana: laderas que reciben mayor cantidad de radiación solar (en España al sur)

Umbría: laderas que reciben menor cantidad de radiación solar (en España al norte)



MESOCLIMA DE MONTAÑA

Acción del viento. Día Acción del viento. Noche Acción del viento y la lluvia.

Mayor frecuencia de precipitaciones


MESOCLIMAS



MESOCLIMA DE VALLE

Corriente de aire en valles E-OCirculación de brisas en valles. Día

Circulación de brisas en valles. Noche





Variaciones según la altitud

Al aumentar la altitud: aumenta la radiación solar y disminuye la temperatura.

5ºC / Km los 2 primeros kilómetros

6ºC / Km de los 4 a los 6 kilómetros

7ºC / Km de los 6 a los 8 kilómetros



Islote temperatura y

humedad bosques. Día

MESOCLIMA DE BOSQUE


humedad bosques. Noche


humedad bosques. Acción del viento



- Modifica las temperaturas medias

- Disminuye las oscilaciones térmicas diarias

- Aumenta la humedad relativa por el efecto de la evapotranspiración

- Elemento fundamental para el diseño bioclimático:

Comportamiento estacional

Características de la especie



Variaciones según la vegetación

Existe una mayor pérdida de calor debido a la evapotranspiración.

Los bosques amortiguan las variables térmicas:

- Ofrecen una mayor protección a la radiación solar.

- Reducen la velocidad del viento, que dificulta la transmisión de calor por convección.

Importancia del albedo, que puede variar del 5 % de los boques al 30 % de los prados verdes.



EL BICLIMA URBANO. Obtención de datos climáticos. Las temperaturas del suelo y del aire

- La variación de temperatura de un suelo depende de su profundidad. Aumenta de forma regular unos 3 ó 4 º C cada 100 m de profundidad.

- En la capa superficial, que es la que nos interesa urbanísticamente, funciona de manera diferente. La transmisión de calor depende de la conductividad del suelo, que a su vez depende de la humedad del suelo y de su porosidad.

- La capacidad de acumular calor depende el calor específico del suelo: la cantidad de energía necesaria para elevar un grado centígrado la unidad de masa del mismo.

Diferencias de temperatura a lo largo del día en una duna del Sahara Central



MESOCLIMA POR PROXIMIDAD A MASAS DE AGUA

Acción térmica masas de agua. Día Acción térmica masas de agua. Noche



- Modifica las temperaturas medias

- Disminuye las oscilaciones diarias de temperatura

- Aumenta la humedad relativa

- Aguas subterráneas: fundamental para la presencia de vegetación en la superficie.


AGUAS SUPERFICIALES Y PROFUNDAS

Acción regulador térmico masa de agua Riesgo de contaminación




NÚCLEOS URBANOS



Influencia de la textura de las superficies en la distribución del viento.

La rugosidad del conjunto disminuye la convección natural

Turbiedad del aire en las zonas urbanas. Se aumenta la concentración de partículas sólidas en suspensión y se modifica la transparencia de la atmósfera, produciendo efecto invernadero


Datos obtenidos del Estudio de las Posibilidades de Actuación con Criterios de Sostenibilidad en la Rehabilitación Privada de Viviendas Barrios Periféricos de Madrid.


Imagen térmica nocturna de centro: calle Alcalá. El clima urbano. Teledetección de la isla de calor en Madrid. 1993. MOPT

• Las superficies asfaltadas almacenan mucho calor durante el día y lo emiten lentamente durante la noche

• Se elevan las temperaturas. Enfriamiento lento

•Temperatura media elevada: Inercia térmica



Imagen térmica nocturna de periferia: Estación de Chamartín-Fuencarral. El clima urbano. Teledetección de la isla de calor en Madrid. 1993. MOPT

• Mayor heterogeneidad de espacios construidos y vacíos: disminuyen los focos de calor

• Enfriamiento más rápido

• Menor inercia térmica


Ordenación Territorial y Metropolitana. Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Octubre 2009Mapa de isotermas en invierno. El clima urbano. Teledetección de la isla de calor en Madrid. 1993. MOPT

Fenómeno de la ISLA TÉRMICA:

• La aglomeración urbana modifica el clima regional

• Gradiente decreciente de temperatura entre centro y la periferia


Datos obtenidos del libro Arquitectura y Clima en Andalucía. Manual de diseño



Temperaturas

Diferencia de temperaturas en función del acabado superficial. Prevalece el calor sensible frente al latente debido a la ausencia de evapotranspiración (excepto en parques y jardines)

Humedad

Debido a los altos coeficientes de escorrentía la evaporación es escasa. La evapotranspiración es nula, por tanto la humedad es menor.


Viento

La velocidad del viento es menor en el medio urbano.

Difícil conocer los flujos de aire debido a la existencia de calles y edificios de diferentes formas y volúmenes



VENTILACIÓN NATURAL

EN AMBIENTES EXTERIORES

Sensación débil: V < 4 m/s (14,4 Km/h)Sin perjuicio grave: 5 m/s (18 km/h) < V < 10 m/s (36 Km/h)Perjuicio grave: 10 m/s (36 Km/h) < V < 15 m./s (54 Km/h)Peligroso para peatones: V > 15 m/s (54 Km/h)

Para reducir 1º C la temperatura corporal Necesitamos una ventilación de V = 0,5 - 1 m./s. (1,8 -3,6 Km./h.)

EN AMBIENTES INTERIORES, por problemas de inconfortabilidad funcional

Invierno: Recomendable 0,00…0,20 m/sVerano: Recomendable 0,20…0,50 m/s

Agradable 0,55…1,10 m/sAceptable 1,10…2,00 m/s

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Control del microclima urbano



La velocidad del viento y su medición

INFLUENCIA DEL VIENTO Y DEL SOL. El viento. Dirección y velocidad del viento



Rosas de viento (1971-2000). Instituto Nacional de Meteorología

INFLUENCIA DEL VIENTO Y DEL SOL. El viento. Dirección y velocidad del viento


VARIACIONES EN LA VELOCIDAD DEL VIENTO

INFLUENCIA DEL VIENTO Y DEL SOL. El viento. Variaciones en la velocidad del viento



INFLUENCIA DEL VIENTO Y DEL SOL. El viento. Variaciones en la velocidad del viento

Elementos del diseño paisajístico: que incluyen materiales vegetales, como árboles y arbustos, o muros y vallas, pueden utilizarse para frenar o reconducir los flujos de aire.

- No deben bloquear las brisas refrescantes en los periodos cálidos

- Deben proteger de los vientos desfavorables en los meses fríos

- La plantación debe diseñarse para dirigir y acelerar los movimientos favorables del airehacia el edificio.

- Existe un efecto direccional de los setos en función de la distancia a la que se coloquen respecto al edificio

Datos obtenidos del libro Arquitectura y clima. Víctor Olgyay


INCIDENCIA DEL VIENTO SEGÚN POSICIÓN DE EDIFICIOS

Ordenación de edificaciones en hilera Protección del viento. Ordenación lineal

Protección del viento según posición Aprovechamiento de brisas veraniegas


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Estrategias bioclimáticas


FLUJOS DE AIRE EN EL INTERIOR DE LOS EDIFICIOS. PLANTA

Sin movimiento, debido a inexistencia de aberturas de salida


Máximo flujo: Aberturas iguales Mayor velocidad: Entrada pequeña y salida grande

Entrada de abertura grande y salida pequeña

Aberturas descentradas: Flujo en ángulo

Ventana con tejadillo: Flujo asimétrico

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Estrategias bioclimáticas


INFLUENCIA DEL VIENTO Y DEL SOL. El viento. Régimen general y condiciones locales

Sin subdivisiones: El flujo de aire penetra en ángulo


Un obstáculo fuera del recorrido no interfiere en la dirección del flujo.

Interferencias que reducen la velocidad

Flujo interceptado por subdivisiones: La velocidad disminuye

Subdivisiones paralelas al flujo: Parten el recorrido pero mantienen velocidad

Particiones perpendiculares al flujo: Alteran el recorrido

FLUJOS DE AIRE EN EL INTERIOR DE LOS EDIFICIOS. PLANTA


7. EJEMPLOS

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Ejemplos


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Ejemplos. CANARIAS. Tenerife


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Ejemplos. CANARIAS. Tenerife – Las Américas


DATOS CLIMÁTICOS



Diagrama Climático de OlgyayESTRATEGIAS

1. El invierno es muy benigno, con temperaturas medias mínimas superiores a los 15,3º C y las medias máximas superiores a 21,6 ºC en los meses más fríos (enero y febrero). De modo que, durante el día, la radiación solar es suficiente para estar en condiciones de confort. También es necesario poder estar a la sombra en las horas centrales del día.

2. Durante los meses de diciembre, marzo, abril y mayo, aún más suaves, ocurre algo similar, con temperaturas medias mínimas por encima de los 15,7 ºC y máximas alrededor de los 22ºC, y necesitaremos igualmente estar a la sombra en las horas centrales del día.

3. En junio, julio, agosto, septiembre, octubre y noviembre, para alcanzar el confort, es necesario poder estar a la sombraprácticamente todo el día, ya que se alcanzan temperaturas superiores a los 24 ºC y humedades por encima del 62 % de mínima.

4. Durante los meses de julio, agosto y septiembre, además de estar a la sombra, necesitaremos una velocidad del aire entre 0,5 y 1, 5 m/s para estar en confort.




Diagrama Climático de Givoni

ESTRATEGIAS

1. Una adecuada inercia térmica unida a un diseño que favorezca la ventilaciónnecesaria, conseguirán el confort durante los meses más cálidos del año (julio, agosto y septiembre)

2. El resto del año, en el interior de la edificación se mantendrán las condiciones de confort en los momentos más fríos del día, sencillamente por las ganancias térmicas debidas a la ocupación y en los momentos más cálidos, con unas protecciones solares adecuadas.

3. Vistas las condiciones de verano, es muy importante el uso de aislamiento térmico teniendo especial importancia el de la cubierta del edificio

4. Las protecciones solares serán necesarias todos los meses del año



ANÁLISIS CLIMÁTICO. Ejemplos. CANARIAS. Tenerife - La Esperanza

DATOS CLIMÁTICOS




Diagrama Climático de Olgyay

ESTRATEGIAS

1 El invierno es el más severo de los climas estudiados para la isla de Tenerife, con las temperaturas medias mínimas en torno a los 7ºCy medias máximas en torno a los 15ºC durante los meses más fríos (enero y febrero), por lo que necesitaremos importantes aportes solares durante todo el día. Lo mismo ocurre, aunque en menor medida ,en los meses de octubre, noviembre, diciembre, enero, febrero, marzo, abril, mayo y junio

2 Sólo necesitaremos estar a la sombra en las horas centrales del día de los meses de julio, agosto y septiembre




Diagrama Climático de Givoni ESTRATEGIAS

1. Para la obtención de las condiciones de confort en el interior de las edificaciones necesitaremos un buen comportamiento solar pasivo de los edificios (inercia térmica) capaz de acumular la radiación solar del día para ceder su calor al ambiente durante la noche en los mese de octubre, noviembre, diciembre, marzo, mayo y junio.

2. Los meses de enero, febrero y abril, necesitaremos además un aporte de calefacción solar activa.

3. Tiene importancia el uso adecuado de aislamiento térmico para evitar las pérdidas de la radiación solar acumulada.

4. Los mediodías de julio, agosto y septiembre, debemos poder estar a la sombra para estar en confort. Durante el resto del día de estos meses, alcanzaremos el confort simplemente con las ganancias térmicas que se producen por el solo hecho de la ocupación del inmueble



8. CONTROL DEL MICROCLIMA URBANO



Las ESTRATEGIAS de los urbanistas:

Edificios: Para producir sombras y para reducir la velocidad del viento

Topografía: Mayor captación solar en laderas orientadas a sur

Materiales: Coeficiente de albedo, capacidad de reflexión de la radiación solar

- Asfalto: 0,03

- Arena: 0,3

- Hormigón: 0,6

El suelo natural se comporta de una forma más neutra respecto a radiación-temperatura.

Láminas de agua: Para casos de calor y sequedad. Importancia del coeficiente de evapotranspiración.

Vegetación: Control del soleamiento, la humedad y el viento en espacios exteriores y en los edificios


Condiciones de invierno. Hoja caduca: radiación solar Condiciones de verano. Protección solar



ANÁLISIS CLIMÁTICO. Ejemplos. TALAVERA LA NUEVA (Toledo)

Datos obtenidos de Propuesta de Mejora y Acondicionamiento de Espacio Natural “ Parque Autosuficiente” en Talavera la Nueva (Toledo) M. de Luxán, G. Gómez y E. Román


9. BIBLIOGRAFÍA

ANÁLISIS CLIMÁTICO. Bibliografía


ANÁLISIS CLIMÁTICO. Bibliografía

1. FARIÑA TOJO, J. 2001. La Ciudad y el Medio Natural. AKAL Textos de arquitectura

2. HIGUERAS, E. 2006. Urbanismo Bioclimático

3. LUXÁN GARCÍA DE DIEGO, M. 1997. Arquitectura y clima en Andalucía. Manual de diseño. Junta de Andalucía. Consejería de Obras Públicas y Transporte

4. NEILA GONZÁLEZ, F. J. 2004. Arquitectura Bioclimática en un Entorno Sostenible. Munilla-Lería

5. OLGYAY, V. 1998. Arquitectura y clima. Manual de diseño bioclimático para arquitectos y urbanistas. Gustavo Gili


LA RADIACIÓN SOLAR

HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO AMBIENTAL

Octubre 2009


ÍNDICE

1. LA RADIACIÓN SOLAR. INTRODUCCIÓN

2. EL MOVIMIENTO DEL SOL

3. LA CARTA SOLAR CILÍNDRICA

4. TOMA DE DATOS

5. CRITERIOS PARA LA ORIENTACIÓN DE EDIFICIOS

6. DISEÑO DE ESPACIOS LIBRE Y CALLES

7. EJEMPLOS DE ESTUDIOS DE SOLEAMIENTO

- BARRIOS: Rehabilitación Centro Madrid

- EDIFICIOS: Entreolivos, Cáceres

8. INFLUENCIA DE LAS VARIABLES AMBIENTALES EN LA PLANIFICACIÓN

9. BIBLIOGRAFÍA

LA RADIACIÓN SOLAR. Índice


1. LA RADIACIÓN SOLAR. INTRODUCCIÓN

LA RADIACIÓN SOLAR. Introducción


Arquitectura solar en la GRECIA ANTIGUA. Hace 2.500 años

Datos obtenidos del libro UN HILO DORADO. 2500 años de arquitectura y tecnología solar. Ken Butti y John Perlin



Arquitectura solar en la GRECIA ANTIGUA




Arquitectura solar ROMANA




El vidrio cambia las condiciones de uso del interior de los edificios

El geógrafo de Vermeer, s. XVIILos proverbios flamencos de Brueghel, s. XVI




2. EL MOVIMIENTO DEL SOL

LA RADIACIÓN SOLAR. El movimiento del sol



MOVIMIENTOS RELATIVOS DEL SOL Y LA TIERRA



COORDENADAS ABSOLUTAS U HORIZONTALES

El acimut (A) y la altura solar (h) son coordenadas que dependen de tres factores:

1. Día del año

2. Hora del día

3. El lugar según sus coordenadas geográficas: Latitud (L) y longitud (M)




ÁNGULOS DE ALTURA Y ACIMUT


Datos obtenidos del libro El libro de la energía solar pasiva. Edward Mazria


Según el sistema de proyección de la trayectoria solar:

1. Cartas de proyección estereográfica

2. Cartas de proyección ortográfica u ortogonal

3. Cartas de proyección gnomónica

4. Cartas de proyección cilíndrica

Datos obtenidos del Cuaderno El soleamiento del edificio II. Métodos para el dimensionado de protecciones solares. Fco. Javier Neila González

LA RADIACIÓN SOLAR. Métodos gráficos de representación

MÉTODOS GRÁFICOS DE REPRESENTACIÓN


1. Cartas de proyección estereográfica

Datos obtenidos del Cuaderno El soleamiento del edificio II. Métodos para el dimensionado de protecciones solares. Fco. Javier Neila González





2. Cartas de proyección ortogonal. Carta de Fisher


3. CARTA SOLAR CILÍNDRICA

LA RADIACIÓN SOLAR. La carta solar cilíndrica



BÓVEDA CELESTE




ALTURA SOLAR ACIMUT




POSICIÓN DEL SOL




TRAYECTORIA SOLAR



Hora oficial = Hora solar +2 horas (de marzo a octubre)

1 hora (resto del año)

Hora solar





TRAYECTORIAS MENSUALES




HORA DEL DÍA



20º




¿A qué distancia tiene que estar el edificio A del edificio B para recibir 4 horas de sol en diciembre

(de 10:00 h a 14:00 h)

Determinar el ángulo α para esas horas de sol




AHS = A-Ap



4 horas de captación: 21º

Ap=0º-30º 30º

1 sg de captación: 27º




SOL




¿A qué distancia tiene que estar el edificio A del edificio B para recibir 2 horas de sol en diciembre

(de 9:00 a 11:00 h?

Determinar el ángulo α para esas horas de sol



2 horas de captación: 15º

(9h-11h)Ap= - 45º-30º 30º

1 sg de captación: 25º




SOL



¿Qué longitud tendrá el voladizo para proteger la ventana, orientada a sur, de 10:30 h a 13:30 h en los meses de mayo, junio y julio?



3 h de Protección: 63º

1 sg de protección: 73º

Ap=0º

10:30 h13:30 h

12:00 h


SOLEAMIENTO DE EDIFICIOSCondiciones de soleamiento de las fachadas




Condiciones de soleamiento de las fachadas




Condiciones de soleamiento de las fachadasEstablecer la distancia mínima entre edificios para conseguir un soleamiento adecuado, ya que varía apreciablemente según la orientación de la ladera.




4. OBTENCIÓN DE DATOS

LA RADIACIÓN SOLAR. Obtención de datos


LA RADIACIÓN SOLAR. Obtención de datos. PC Solar


LA RADIACIÓN SOLAR. Obtención de datos. Geosol

http://www.unsa.edu.ar/~alejo/geosol/index.htm


LA RADIACIÓN SOLAR. Obtención de datos. Geosol


LA RADIACIÓN SOLAR. Obtención de datos. Manuales

Fuente: Las técnicas de acondicionamiento ambiental: Fundamentos arquitectónicos. 1997. Departamento de Construcción y Tecnología Arquitectónicas

Irradiancia solar media a través de vidrio vertical (W/m2). Madrid


Irradiancia solar media a través de vidrio vertical (W/m2). Madrid

Datos obtenidos del libro Las técnicas de acondicionamiento ambiental: Fundamentos arquitectónicos. Fco. Javier Neila



Datos obtenidos del libro. El libro de la energía solar pasiva. Edward Mazria


Aportes solares para un día despejado a través de superficies de vidrio en distintas posiciones (en Wh/m2 y Kcal/m2). Valores teóricos


LA RADIACIÓN SOLAR. Criterios orientación edificios

5. CRITERIOS PARA LA ORIENTACIÓN DE EDIFICIOS



Teorías sol-aire. El calentamiento de una fachada depende de:

- Energía radiante que recibe

- La temperatura del aire

Viviendas unifamiliares

Bloques exentos



Se trata de orientar el edificio de manera que reciba el máximo de radiación en los meses infracalentados y el mínimo en los sobrecalentados

Habrá que determinar los meses que necesitan radicación (infracalentados) y los que precisan sombra (sobrecalentados): CLIMOGRAMAS

Manzanas





Efectos regionales en la forma de las viviendas

La forma óptima se define como aquélla que gana el mínimo calor en verano y pierde el mínimo calor en invierno



6. EL DISEÑO DE ESPACIOS LIBRES Y CALLES

LA RADIACIÓN SOLAR. Diseño de espacios libres y calles


Disposición de los espacios libres

Parámetros básicos:

- Alineación y dirección de las calles

- Topografía

- Relación ancho calle-altura edificio




La orientación de las calles

Especial cuidado con las áreas de juego de niños, las zonas ajardinadas, las aceras y los paseos




7. EJEMPLOS DE ESTUDIO DE SOLEAMIENTO

LA RADIACIÓN SOLAR. Ejemplos


CIUDAD CONSOLIDADA. BARRIOS

Rehabilitación de viviendas del centro de Madrid

LA RADIACIÓN SOLAR. Ejemplos. Barrios


Una estrategia importante para el acondicionamiento pasivo es la captación de energía solar incidente en fachadas.

Análisis del soleamiento de fachadas en tres escenarios posibles: Invierno, verano y primavera-otoño

Datos obtenidos del Estudio Criterios de Sostenibilidad para la rehabilitación privada de viviendas en el Centro de Madrid. M de Luxán, M. Vázquez, R. Tendero, E. Román y G. Gómez



Análisis del soleamiento en planta

Escenario de invierno





Escenario de verano





Escenario de primavera/otoño




BARRIO DE HORTALEZA INVIERNO TIPO 1 70,93 %TIPO 2 3,50 %TIPO 3 24,67 %TIPO 4 0,90 %VERANO TIPO 1 26,75 %TIPO 2 23,35 %TIPO 3 24,67 %TIPO 4 25,23 %PRIMAVERA-OTOÑO TIPO 1 46,46 %TIPO 2 25,59 %TIPO 3 24,67 %TIPO 4 3,28 %




Calles del centro de Madrid




Como conclusiones generales se establece que, debido a la relación ancho calle-altura del edificio y a la orientación de las calles, en invierno únicamente las últimas plantas de los edificios reciben radiación solar, mientras que en verano todas las plantas reciben radiación




CONJUNTO RESIDENCIAL ENTREOLIVOS. CASAR DE CÁCERESArquitectas: M. DE LUXÁN, G. GÓMEZ, G. VIZCAÍNO Y C. MARINAS

Promotor: PYRACANTA S.L.

NUEVA EDIFICACIÓN

LA RADIACIÓN SOLAR. Ejemplos. Edificios


POSIBILIDADES DE CAPTACIÓN PASIVA DE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (CPEST) EN CASAR DE CACERES



OPCIÓN 1 SE CONSEGUIRÍAN 70 METROS LINEALES DE FACHADAS AL SUR

OPCIÓN 2 SE CONSIGUEN 322,50 METROS

SE MULTIPLICA EN UN 460 % LA CAPACIDAD DE TENER LA ORIENTACIÓN MÁS CONVENIENTE


CAMBIO DE LAS CONDICIONES DEFINIDAS EN NORMAS SUBSIDIARIAS MEDIANTE ESTUDIO DE DETALLE


SOLEAMIENTO EN INVIERNO



SOLEAMIENTO EN VERANO



SOLEAMIENTO EN VERANO

SOLEAMIENTO EN INVIERNO



Influencia de las variables ambientales en la planificación

8. INFLUENCIA DE LAS VARIABLES AMBIENTALES

EN LA PLANIFICACIÓN


Influencia de las variables ambientales en la planificación

Datos obtenidos del libro Urbanismo Bioclimático. Ester Higueras


9. BIBLIOGRAFÍA

LA RADIACIÓN SOLAR. Bibliografía


1. BUTTI, K. Y PERLIN, J. 1985. Un Hilo Dorado. 2500 años de arquitectura y tecnología solar. HermannBlume

2. FARIÑA TOJO, J. 2001. La Ciudad y el Medio Natural. AKAL Textos de arquitectura

3. LUXÁN GARCÍA DE DIEGO, M. 1997. Arquitectura y clima en Andalucía. Manual de diseño. Junta de Andalucía. Consejería de Obras Públicas y Transporte

4. MAZRIA, E. 1983. El libro de la energía solar pasiva. Gustavo Gili

5. NEILA GONZÁLEZ, F. J. 2004. Arquitectura Bioclimática en un Entorno Sostenible. Munilla-Lería

6. NEILA GONZALEZ, F. J. 2000. El soleamiento del edificio I. El sol y la radiación solar. Cuadernos del Instituto Juan de Herrera de la ETSAM

7. NEILA GONZALEZ, F. J. 2000. El soleamiento del Edificio II. Métodos para el dimensionado de protecciones solares. Cuadernos del Instituto Juan de Herrera de la ETSAM

8. OLGYAY, V. 1998. Arquitectura y clima. Manual de diseño bioclimático para arquitectos y urbanistas. Gustavo Gili

9. SERRA FONSECA, R. 2002. Arquitectura y climas. Gustavo Gili

10. SERRA FONSECA, R. Y COCH ROURA H. 1995. Arquitectura y energía natural. Edicions UPC (Universitat Politécnica de Catalunya)

LA RADIACIÓN SOLAR. Bibliografía

Bioclima Urbano-Radiación solar

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