INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA · Olgyay dice sobre la forma de un edificio que: 1. La forma cuadrada...

TAREB Integración arquitectónica

INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA

1.LUGAR

• PAISAJE

• VEGETACIÓN

• AGUA

• VIENTO

PAISAJE

Objetivos

• El edificio debe colocarse de forma que el consumo de energía para alumbrado artificial y refrigeración mecánica sea mínimo

• Protección y control contra la radiación • Mejora de la ventilación natural y refrigeración natural

Acciones• Minimizar la superficies de fachada orientadas al sol• Asegurar la luz natural y a la vez el sombreamiento del edificio• Evitar las ganancias solares excesivas en períodos cálidos

Capítulo 2 Arquitectura de bajo consumo energético1

BUILDING ENVELOPE


VEGETACIÓN

El impacto de la vegetación sobre el edificio afecta a su comportamiento térmico, calidad del aire y niveles acústicos.La vegetación alrededor del edificio es importante, esto implica una correcta selección de las especies o la incorporación de vegetación cuando no existiera. El microclima es fundamental para tener unas buenas condiciones ambientales en el interior de las construcciones. Además de crear sombra, la vegetación transpira y el agua provoca una cierta refrigeración evaporativa. Algunas fuentes cifran la posible reducción de la temperatura entre 2 y 3 ºC. En climas secos la vegetación influye sobre la temperatura de bulbo seco. En los climas secos y cálidos la vegetación es esencial: la proporción entre superfície verde y construida debería ser 60/40 (Expo '92 de Sevilla)

El efecto de la vegetación consiste en la mitigación de la tempertura, reducción solar, aumento de la humedad relativa, control de los vientos. La diferencia entre la vegetación y las estructuras construidas por el hombre radica en que los materiales inorgánicos tienen una capacidad refrigeradora limitada, según las características del material, mientras que los organismos vivos necesitan la radiación solar para regular sus ramas y hojas.

AGUA

Las superfícies de agua facilitan la refrigeración evaporativa. Hay evaporación cuando la presión de vapor del agua (en forma de gotas o de superfícies húmedas) es superior a la presión de vapor de la atmósfera adyacente. El cambio de estado del agua de líquido a vapor conlleva una gran cantidad de calor sensible que el agua roba al aire ambiente. Esto baja la temperatura de bulbo seco del aire y aumenta su contenido de humedad. La eficiencia del sistema depende de las temperaturas del aire y del agua, del contenido de vapor de agua del aire y del flujo de aire sobre la superficie de agua.



Hay muchos ejemplos de sistemas evaporativos directos en la arquitectura vernácula, especialmente en climas áridos, donde se colocan estanques, cisternas o superfícies húmedas en la entrada del circuito de aire de ventilación. El inconveniente que tienen es que aumentan el contenido de humedad del aire de los espacios interiores.

En las regiones donde la humedad acostumbra a ser superior al 70% se recomiendan los sistemas evaporativos indirectos para evitar los problemas derivados de un exceso de humedad. Las tasas de renovación de aire pueden ser inferiores a las de los sistemas directos y además no hay necesidad de utilizar desecantes ni otros medios de deshumidificación.

VIENTO

La velocidad y dirección del aire tienen una gran repercusión sobre las condiciones microclimáticas de un lugar y como consecuencia en la demanda energética de los edificios. También tiene efectos a escala urbana, ya que modifica la temperatura del aire y puede evacuar el calor generado por la radiación solar. Además, el viento puede dispersar la polución.



El viento es un elemento importante en el diseño de los edificios y su entorno. Las características del viento del lugar condicionan las posibilidades de usar estrategias de ventilación natural.Cualquier sistema de ventilación natural depende de la velocidad y dirección del viento, condiciones muy variables. El movimiento de aire en una determinada ubicación irá desde las zonas expuestas al viento con mayor presión, a través de las aberturas, hasta las de menor presión en la fachada más protegida. Diseñando el entorno se pueden aumentar o redireccionar los flujos de viento externo, para protegerse más y reducir las pérdidas de calor.

2. ORIENTACIÓN Y FORMA

➢ Ventajas➢ Características➢ Diseño

ObjetivoAccionesForma del edificio

ORIENTACIÓN Y FORMA

VENTAJAS

Una buena orientación y mayor masa térmica puede minimizar la ganancia solar de un edificio y así reducir sus demandas de refrigeración, especialmente en edificios terciarios con unos aportes internos importantes. Esto repercute en forma de un bajo coste energético en su uso y en una menor contaminación debida a la producción de electricidad. Un control solar adecuado también puede reducir la demanda de energía en los sistemas de climatización hasta el punto de hacerlos innecesarios, dando unas condiciones de confort a los edificios mejores a lo largo de todo el año, independizándolos de los precios de la energía y haciéndolos menos vulnerables a los apagones.

CARACTERÍSTICAS

El efecto de la forma del edificio en la temperatura es una función del grado de exposición de la piel a las condiciones del clima exterior. La forma y composición volumétrica de la piel del edifico tiene un efecto importante sobre su grado de intercambio energético. Los salientes y volúmenes retranqueados aumentan la superficie de la envolvente. En términos energéticos la posición del aislamiento es crucial. La forma y geometría de los elementos arquitectónicos afectan directamente a la insolación, no sólo del espacio interior sino también de ellos mismos y de los espacios adyacentes. Los aleros y otras formas geométricas complejas pueden crear un exceso de sombra.

La forma del edificio influye decisivamente en los flujos de viento en y alrededor



del edificio, así como en la posibilidad de aprovechar la luz natural. Menos decisivamente afecta a las transmisiones térmicas y a la captación solar, que depende mayormente de la características de su piel.

DISEÑO

Objetivo:− La situación del edificio debe minimizar los consumos en iluminación artificial y aire acondicionado y favorecer el acceso del sol de forma controlada.− Favorecer la ventilación y refrigeración natural de la piel del edificio.

Acción :• Controlar las superficies expuestas a la radiación, limitando las más

perjudiciales en verano

• prever a la vez iluminación natural y protección solar.

• Eliminar ganacias solares excesivas en períodos de calor.

Si la superficie de la envolvente del edificio es grande las condiciones exteriores influyen sobre su comportamiento más que en el caso contrario. Los edificios grandes tienen una relación superficie/volumen menor que los de pequeño volumen y están más influenciados por las cargas internas (ocupación,alumbrado,...). Con los altos precios del suelo hoy se construyen edificios altos, donde los muros cortina permiten la entrada de la luz, pero a la vez hacen hermético el edificio y obligan al acondicionamiento artificial del mismo. Olgyay dice sobre la forma de un edificio que:

1. La forma cuadrada no es la óptima en ningún lugar.2. Las formas alargadas hacia sur y norte son peores en todos los climas y peores que las cuadradas. 3. El óptimo es siempre la forma alargada en dirección este- oeste.

Formas de edificios

Existe una lenta progresión de las formas desde más cuadradas en los climas nórdicos hacia más alargasdas en los cálidos. Se estudian así las proporciones para cada caso para minimizar pérdidas en invierno y ganancias en verano.

3. INVERNADEROS


Variación estacional Captación y control del asoleamiento



Intercambios energéticos con espacios adyecentes Precalentamiento del aire de ventilación Pérdidas de calor

✔ Casos tipo

INVERNADEROS

Se trata de espacios rodeados de acristalamiento adosados a la fachada sur del edificio. Según el clima y el uso puede existir una pared de almacenamiento separadora entre ambos. No se regula su temperatura con calefacción auxiliar y se puede utilizar para precalentar el aire de ventilación.

VENTAJAS

• El clima interior puede mejorar mucho al interponer un espacio intermedio, que puede cubrir toda la anchura (y la altura) del edificio reduciendo sus pérdidas de calor

• Genera un espacio semiexterior protegido del viento• Dispone jardines interiores amplios y agradables• Reduce radiación solar sobre la fachada• Pueden combinarse fácilmente con otros sistemas pasivos.

CARACTERÍSTICAS

Requerimientos y variaciones

Es posible usar el espacio de dos formas distintas para captar la energía solar. Se puede usar como un espacio de captación directa, introduciendo inercia térmica (suelos, paredes o agua) y aislamiento móvil, convirtiéndolo en una extensión de la casa, habitable una gran parte del tiempo. Actúan así como un muro Trombe modificado. La alternativa es utilizarlo como un captador, en cuyo caso será ligero y se aprovechará el aire caliente diurno para calentar el edificio. Las temperaturas en el espacio serán muy variables y no se podrá usar como jardín ni en el sur de Europa, salvo que se dispongan sistemas adecuados de ventilación y sombreamiento.



Existen gran variedad de formas geométricas, simplemente adosados, empotrados en la fachada sur o intermedios, con diversas alturas posibles, además pueden suministrar aire caliente al interior mediante ventiladores y/o conductos.

DISEÑOEl objetivo es crear un espacio agradable utilizable para actividades semi-exteriores gran parte del año sin consumir energía. Las condiciones ambientales resultan poco controlables y los criterios de diseño importantes son su forma, dimensiones, propiedades térmicas, inercia térmica, grado de contacto con el edificio principal y sistemas de control solar. En definitiva, se trata de un espacio intermedio con un microclima variable.

Variaciones estacionalesSu temperatura dependerá de:• la radiación solar que entra y se retiene• intercambios térmicos con los espacios adyecentes• las pérdidas de calor al exterior• su capacidad de almacenamiento térmico



Los aportes solares y los del interior son los que elevan la temperatura del invernadero por encima de la media exterior. Según el momento puede subir entre 5 y 20º sobre el exterior. Esto crea tres situaciones tipo a lo largo del año:

En momentos con poco asoleo y baja temperatura exterior el recurso del espacio es el calor que proviene del edificio anexo, siendo su temperatura intermedia entre la del mismo y la del exterior, las separaciones deberán estar cerradas y se puede aprovechar el aire del invernadero para ventilar el interior.

En días soleados de primavera y otoño su temperatura puede superar la del interior y contribuir a calentar el mismo durante el día, para lo que se abrirán los elementos separadores.

En tiempo cálido el asoleo pueden calentarlo excesivamente, por lo que se deberá proteger de la radiación y ventilarlo adecuadamente..

Cada uno de los casos implica cuidadosa atención en sul diseño.

Ganancias solares y su control

La radiación recibida depende del lugar, de la orientación y del cerramiento. Se debe considerar:

• Captación del sol de invierno, máxima con orientació sur y ausencia de obstrucciones.

• Para retener la energía conviene disponer superficies que absorban la radiación de color oscuro.

• Invernaderos demasiado profundos desperdician energía hacia el exterior• La protección solar en verano no debe privar de iluminación natural de los

espacios adyecentes.



Intercambios de energía con los espacios anexos

Se tratan de intercambios de radiación solar por elementos transparentes y transmisiones de calor por los opacos y transparente, al margen de los posibles intercambios por ventilación. El intercambio por transmisión depende de sus temperaturas relativa y las ventanas y puertas entre el invernadero y el interior juegan un papel importante en la regulación del intercambio.

Con el asoleo la temperatura en el invernadero aumenta y puede ceder calor al interior. Conviene considerar lo siguiente:• Cuando mayor es la superficie cubierta por el invernadero, mayor es su

protección al frío.• Locales con ventanas y puertas hacia el invernadero pueden aprovechar las

condiciones del mismo cuando son favorables.

Precalentamiento del aire de ventilación

Esta utilidad del invernadero conviene realizarla mediante dispositivos específicos independientes de puertas y ventanas, para regular mejor y más fácilmente los flujos de aire..



Hacer pasar el aire de ventilación por el invernadero para subir su temperatura reduce la energía necesaria para calentar el espacio interior habitable, ya que sino el aire entraría muy frío y habría que consumir más energía para poner el interior a la temperatura adecuada. Tomar aire del invernadero baja la temperatura en su interior y esto disminuye su habitabilidad y reduce su efecto como espacio tampón en invierno. A pesar de ello, es preferible la contribución como aire de precalentamiento de la ventilación, sobretodo cuando el invernadero raramente llega a tener temperaturas suficientemente cálidas para su ocupación en invierno.

Pérdidas de calor

El coeficiente de pérdidas de calor de un invernadero adosado, de una planta y unos 12 m² de superficie puede llegar a superar el de una casa aislada de dos plantas y de diez veces esta superficie. Como la pérdida de calor afecta la subida de la temperatura del invernadero, y por lo tanto su habitabilidad y su efecto protector, es conveniente controlarlo.

La pérdida de calor del invernadero se puede regular:

• controlando la superficie expuesta de su piel, utilizando una geometría adecuada y con parte de la cubierta opaca y aislada.

• usando doble vidrio, o de baja emisividad, y/o aislamiento nocturno.• con aberturas en la parte superior e inferior para evacuar el exceso de calor



4. ATRIOS➢ Ventajas➢ Características➢ Diseño

geometría del patio /a t rio estructura de la cubierta cubierta transparente paredes y suelos acristalamiento hacia los espacios adyacentes dimensiones de los espacios interiores reflectancia interior del espacio habitable.

VENTAJAS

• Presencia de espacios intermedios protegidos del frío y el agua.• Coinversión de patios en espacios protegidos iluminados, útiles en circulaciones

y otros usos. • Posibilidad de utilizarlo como depósito de recogida del aire de extracción

caliente.• Reducción de pérdidas térmicas de superficies que estarían expuestas al exterior

en invierno.• Menor mantenimiento de fachadas que quedan protegidas del clima exterior.• Favorecen la luz natural ahorrando luz artificial en horarios laborales.• Posibilidad de amplios jardines interiores.• Creación de conexiones del edificio con las calles adyecentes.

CARACTERÍSTICAS

Un atrio permite la penetración de la luz natural en las zonas centrales del edificio y ofrecer espacios protegidos para el contacto con el exterior. La luz natural es psicológicamente importante y el atrio la favorec, aunque con decrecimientos debidos a las obstrucciones en comparación con ventanas al exterior. En casos normales ventanas del 50% de la superficie de fachada iluminan hasta 6 m de profundidad pero este valor se reduce en los atrios.Las obstrucciones (paredes) con acabados claros pueden mejorar este aspecto y en casos urbanos pueden ser mejores que en la calle.

Geometría del atrio

Afectan la luz natural que penetra las proporciones del atrio (una mayor anchura



favorece la penetración), la profundidad, incluso la forma en planta del mismo.

Cubierta del atrio

La luz que penetra depende de:• tipo de cubierta• transmisión del acristalamiento• pantallas de control solar.

Acristalamiento del techo

Los tipos principales son: transparente y translúcido, este último puede ser tintado o reflectante.

El transparente transmite más luz y permite ver el cielo, pero dejan entrar los rayos de sol que pueden ser molestos, aunque se pueden apantallar, redirigir o difundir con elementos interpuestos.

El translúcido difunde la luz y priva la vista del cielo, aunque se perciban cambios fuertes del clima exterior. Si difunden mucho la luz para obtener más uniformidad pierden mucha transmitancia, efecto negativo con cielo cubierto.

Paredes y suelo del atrio

Influyen en la distribución de luz en el espacio según sus acabados, los de reflexión difusa pueden fácilmente causar



deslumbramiento a los ocupantes si el sol incide en las paredes. La necesidad de conexiones vidriadas con los espacios adyecentes puede disminuir bastante la rfeflexión media de las paredes.

Acristalamiento hacia los espacios adyecentes

Lo mejor es vidrio sencillo si lo permiten las normas de incendios.

Dimensiones de los espacios adyecentes

La penetración en profundidad luz natural decrece a valores menores que en el caso de ventanas al exterior (el valor típico es el doble de la altura del techo) y conviene considerarlo al diseñar la profundidad de los locales iluminados a través de un atrio.

Radiación solar Las soluciones de aprovechamiento de la radiación directa del sol no son a veces directamente aplicables en los países del norte de Europa, donde predominan condiciones de cielo cubierto. El sol en un atrio puede deslumbrar de forma directa o reflejada, por lo que se deben prever en muchos casos elementos de sombra, fijos o móviles. Existen dos tipos de protecciones:• Ddifusores que interceptan la radiación directa y crean un “cielo” brillante de luz

difusa• Reflectores, espejos, prismas o materiales holográficos que redirigen los rayos de

sol.

5. SISTEMAS DE PROTECCIÓN SOLAR



➢ Ventajas ➢ Características➢ Diseño

Tipología de un sistema de sombreado Sombreado interior Sombreado exterior Elementos fijos de sombreado Vegetación Sistemas de sombreado ajustables

Diseño del sistema Geometría solar Hora solar Ángulos horizontales y verticales de sombra Exceso de sombreamiento

➢ Casos tipo

DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN SOLAR

VENTAJAS

• Protegen de la radiación solar y a la vez distribuyen la luz y reducen cargas de refrigeración.• Una buena distribución lumínica es importante para el confort visual, • Los dispositivos moderan la penetración solar directa difusa y reflejada sin reducir excesivamente la luz natural y la ventilación• Pueden proteger también superficies opacas.• Si son fijas pueden dejar pasar el sol de invierno y también reducir la luz en días cubiertos.• Si son móviles y exteriores son más efectivas, pero deben ser suficientemente robustas.•En situación intermedia en los cerramientos están protegidas y pueden controlar deslumbramientos. • La vegetación puede sombrear fachadas y cubiertas reduciendo cargas térmicas. Mediante setos se pueden obstruir reflexiones molestas de superficies de agua, edificios acristalados, etc.•Los acristalamientos especiales pueden proteger del sol con alta eficacia, auque resultan costosos.•Protecciones sencillas pueden ser tan eficaces como sistemas de alta tecnología.•Existen numerosos tipos diferentes de sistemas con rendimientos similares.

CARACTERÍSTICAS

Pueden situarse interiores, exteriores o dentro de un acristalamiento doble (o



triple), deteniendo total o parcialmente la radiación solar, las exteriores son más eficaces ya que, al calentarse no ceden calor al interior; en el caso de las interiores si su acabado es muy reflectante ceden poco calor al interior por convección. Conviene considerarlas desde los inicios del proyecto, especialemente en los edificios con muros cortina, donde son especialmente necesarias.

El papel de las protecciones solares

Mejorar el confort térmico y visual, reduciendo sobrecalentamientos y deslumbramientos, además de procurar privacidad, son diversas acciones posibles, juntas o por separado. Durante el siglo XX se olvidó la importancia de la protección solar en edificios con aire acondicionado y sólo la crisis de energía de los 70 consiguió en los 90 que se recuperara su importancia. Deteniendo la radiación solar visible (aproximadamente el 50% del total) e infrarroja y ultravioleta (el resto). Los objetivos de una buena protección solar son:• moderar o detener la radiación solar directa en momentos determinados;• controlar la radiación difusa y reflejada;• prevenir el deslumbramiento de superficies interiores y exteriores;

DISEÑO

TIPOLOGÍA DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN SOLAR

Como se ha mencionado pueden ser interiores o exteriores, fijas, móviles o de temporada, e incluso pueden servir como aislamiento móvil.La mas o celosías cerradas de noche reducen las pérdidas de calor al exterior.

Protecciones interiores

Nunca deben ser de colores oscuros, ya que por efecto invernadero se calientan con la radiación solar y la radiación que reemiten ya no puede atravesar el vidrio y calienta el interior conjuntamente con la energía cedida por convección. Son peligrosas sobre todo en fachadas a este y oeste, donde la radiación es más fuerte en verano. Conviene situarlas sobre todo en la parte superior de las ventanas, dejando la parte inferior libre de vistas. Como solución es más cómoda y económica que la exterior, pero su rendimiento es muy inferior.

Protecciones exteriores.

Son aproximadamente un 30% más efectivas que las interiores, pero más complicadas de manejar, protegen especialmente bien de la radiación difusa. Con vegetación se puede obtener una protección estacional mediante árboles perennes o caducos, enredaderas, etc.



Las Protecciones fijas exteriores son en general lamas horizontales, aleros, lamas verticales, etc.

Las Protecciones móviles son celosías, persianas, toldos o postigos, que pueden ser además practicables para liberar total o parcialmente las aberturas.Los sistemas mecánicos son caros pero muy adecuados en edificios comerciales, aunque es conveniente disponer de un accionamiento manual en caso de avería del

mecanismo o fallo de suministro.

PROTECCIONES SOLARES FIJAS

Condicionan fuertemente la apariencia del edificio y han servido a menudo para dar carácter al mismo, a veces con errores técnicos. La forma más común es la de elementos horizontales y su uso es muy adecuado en fachadas a sur. A este y oeste se tiende a colocar elementos verticales, aunque su



utilidad no es en la práctica mayor que la de los horizontales.

Los aleros son un clásico sistema para fachadas a sur, dejan entrar el sol bajo de invierno y detienen el de verano (posibles problemas en épocas intermedias), la proyección necesaria depende de la latitus (un 20% de la altura a proteger en latitudes mediterráneas) y conviene extenderlo más allá de la abertura a proteger (sol de mañana o tarde). Son también útiles protegiendo fachadas de la lluvia.

Como desventajas, el desfase entre estación climática y recorrido solar, la obstrucción de luz que representa en días cubiertos, etc., a pesar de ello es un recurso sencillo de alto rendimiento.

Tipos de protecciones solares fijas:

Horizontales exteriores • Repisas de luz horizontales • Aleros• Lamas

Verticales exteriores• Pantallas • Lamas verticales• Películas en acristalamientos



• Sombreamiento pasivo holográfico

Vegetación

Árboles, arbustos y enredaderas, en pérgolas o aleros, mejoran el microclima adyacente al edificio . Se protegen fachadas o techos en su conjunto. Pueden reducir la reflexión en el terreno y, con la evapotranspiración, la temperatura del aire. Pueden actuar como barreras al viento, e incluso conducirlo hacia direcciones adecuadas para mejorar la ventilación.

El efecto de la vegetación depende de su tipo, tamaño y edad. Givoni trata de sus efectos en su libro (Climate Considerations in Building and Urban Design . Van Nostrand Reinhold, NY, 1994):

1. Árboles altos y pérgolas cerca del edificiodan sombra sin reducir significativamente la ventilación ;

2. Enredaderas y matorrales altos paredes cerca de los muros dan sombra pero reducen la ventilación;

2. La temperatura junto a la fachada baja y reduce ganancias de conducción e inflitración.

3. El cesped junto al edificio reduce reflexiones y las ganancias de energía;4. La vegetación junto al condensador de una bomba de calor para aire

acondicionado mejora su rendimiento (COP), al reducir la temperatura del aire; y consume menos energía.

5. La vegetación hacia este y oeste protege efectivamente del sol de varano. En días puntas de verano las paredes

sombreadas rebajan su temperatura más de 15K. Las enredaderas más de 12K. En caos de paredes pintadas con superficies selectivas frías (encaladas) en paises de veranos cálidos la vegetación puede dificultar la emisión de la radiación de onda larga que enfría la pared.

SISTEMA DE SOMBREAMIENTO OPERABLE

Se ha comentado los requerimientos de robustez que tienen y la posibilidad de automatizarlos (pueden reducir en un 90% el aporte solar), pero su mantenimiento y coste inicial son altos .

Sistemas operables exteriores (incompleto )• Persianas y celosías• Postigos• Persianas venecianas



• V.A.L.R.A• Persianas entre dobles vidrios• Okasolar • Vidrios reflectantes• Vidrios de transmitancia variable • Vidrios coloreados• Lamas de vidrio para control solar• Lamas de vidrio en sistemas de PV • Elementos holográficos• Lamas de vidrio con concentración HOE• Lamas de vidrio de reflexión total• Sistemas de sombra transparentes con HOE• Protecciones selectivas direccionales con HOE• Aletas protectoras• Gel en interior de vidrios• Persianas de PV

Interiores • Persianas opacas• Persianas enrrollables• Paneles interiores• Cortinas• Quilt• Persianas venecianas enrrollables reflectantes • Persianas venecianas•

DISEÑO DE SISTEMAS DE PROTECCIÓN SOLAR

Existen métodos precisos para conocer la posición y los movimientos del sol a lo largo del día y del año, en laboratorios se usan típicamente heliodones o cielos artificiales, pero están fuera del alcance de un proyectista normal. Los programas de ordenador son otra forma de ensayar los resultados de un diseño, costosos al principio, actualmente son cada vez más fácilmente accesibles. Con ellos se pueden comprobar sombras propias y arrojadas.

Existen tres tipos de cartas o diagramas solares: la equidistante, la ortográfica y la estereográfica. La última es la más usada ya que proporciona imágenes más detalladas en las zonas cercanas al horizonte.



Szokolay (PLEA Notes: Solar Geometry. PLEA (Passive and Low Energy Architecture) and University of Queensland) ha escrito extensivamente sobre geometría solar y diseño de sistemas de sombreado, identificando tres escalones básicos en el proceso:1. Identificar los períodos en que se requiere sombra, diária y estacionalmente.

Considerar el tipo de edificio, su masa térmica y las ganancias internas. 2. Calcular el rendimiento necesario del dispositivo estudiando los ángulos de

sombra.3. Diseñar el dispositivo de acuerdo con las necesidades.

To use sun- path diagrams effectively, a simple understanding of shadow angles, solar geometry and solar time is needed.

Geometría Solar Respecto a la geometría solar, se debe entender el movimiento aparente del sol en un modelo simple lococéntrico, como si la tierra fuese plana y el sol se moviese en la bóveda hemiesférica del cielo. Su posición en la misma se define en ángulo de altura respecto al horizonte(zenit = 90º) y en el del azimut en plano horizontal desde el norte (0º) al este (90º), al sur (180º) y al oeste (270º).Hora Solar



La hora solar no coincide con la oficial, pero sabemos que 24 h corresponden a 360º, así una hora equivale a 15 º de longitud, o 4 minutos de tiempo a 1º de longitud. Con estos datos y la referencia de la hora oficial local, sabiendo la longitud del lugar es posible conocer la hora solar.

Ángulos horizontales y verticales de sombraEl ángulo horizontal de sombra (HSA) se refiere a la diferencia en azimut entre la posición del sol y la orientación de la fachada del edificio considerada, determinando el rendimiento de una protección solar vertical. Igualmente sucede con el ángulo vertical (VSA) y las protecciones horizontales. Con ambos ángulos en un diagrama solar se pueden determinar los días y horas de sombra para un punto dado.

Sombras arrojadasLas sombras de edificios vecinos se connocen con diagramas de trayectoria solar. Las notas del PLEA sobre Geometría Solar describen el método, en 7 pasos:1. Recogida de información, plantas, secciones y alzados de todos los edificios,

ubicación y cotas;2. Selecci'on de puntos críticos del entorno que pueden producir sombras ;3. Marcar con el diagrama solar en el emplazamiento la trayectoria y los azimuts

para cada punto; 4. Medida de las distancias entre los puntos y los edificios del entorno; 5. Cálculo de alturas y azimuts para todos edificios según los puntos críticos;6. Señalar alturas y azimuts en el diagrama solar; 7. Completar el diagrama solar.Existen programas de ordenador que pueden ayudar en este proceso.

6. LA ENVOLVENTE ACTIVA



- FACHADA DE DOBLE PIEL

➢ Ventajas➢ Características

Control ambiental Ventajas Inconvenientes

➢ Diseño Descripción técnica

Acristalamiento Protecciones solares Propiedades de la fachada de doble piel

Integración de la doble piel – Climatización - estrategies del edificio Contribución de la fachada de doble piel a las estrategias de climatización

✔ Casos tipo

FACHADA DE DOBLE PIEL

Se trata de una tendencia arquitectónica debida sobre todo a:• el interés estético por fachadas acristaladas y la transparencia asociada a ella.• la necesidad práctica de mejorar el ambiente interior•la necesidad de mejorar la acústica de edifcios en áreas urbanas ruidosas•la reducción del consumo de energía

VENTAJAS

• Protección de la fachada interior, que ahorra costes de funcionamiento. • Precalentamiento del aire de renovación, que ahorra energía en invierno• Posible ventilación natural mediante la doble piel.• Reducción de pérdidas energéticas por acción del viento.• Protección acústica del ruido del tráfico o de otras actividades urbanas.• Protección al viento, se pueden abrir ventanas en edificios altos.• Posible conexión visual con entornos agradables.• Simplificación de las protecciones a la radiación que pueden quedar protegidas

del viento.• Reducción de puentes térmicos.

CARACTERÍSTICAS

Es un sistema de doble piel con dos acristalamientos separados por un pasillo de aire. La capa principal de vidrio es normalmente aislante y en esta cámara se pueden situar las protecciones solares.



Control ambiental

Regula la interacción entre los ambientes interior y exterior y permite un mejor confort de los ocupantes en su acción como filtro. En este apartado estudiaremos estos puntos.

Comfort es un complejo equilibrio de cuatro criterios clave

• LUZ – ambiente visual• CALOR – ambiente térmicohermal environment• RUIDO – ambiente acústico• OLOR - calidad del aire

VENTAJAS

Menores costes de construcción comparados con soluciones provistas de paneles electrocrómicos, termocrómicos o fotocrómicos (que cambian de propiedades según el clima, pero son muy costosas). Los componentes usados en nuestro caso son ya conocidos.

Aislamiento acústico: Una ventaja importante de la doble piel, ya que el tipo de fachada y sus cerramientos es crítico para las condiciones acústicas del ambiente interior.

Aislamiento térmico:

• En invierno la piel adicional mejora el aislamiento, sobre todo si la cámara intermedia está cerrada en invierno al aire exterior. • En verano el aire caliente del interior de la cámara puede extraerse con ventilación (natural o mecánica). Es importante el diseño y posición de las protecciones solares. Ventilación nocturna: Durante días de verano cálidos, coc temperaturas exteriores encima de 26°C se puede sobrecalentar el espacio intermedio. Se puede entonces prerefrigerar las oficinas con ventilación nocturna procedente de la cámara.Ahorros de energía y reducción de impactos ambientales: Básicamente son los del ahorro energético que significa, considerable comparado con edificios convencionales.Protección de lluvia y viento de mecanismos de sombra o de control de luz: Reducción o supresión de los efectos de la presión del viento: Transparencia – Diseño arquitectónico: Tendencia de moda en arquitectura.Ventilación Natural: Se pueden aplicar diversos tipos de ventilación natural o mecánica, dependiendo del clima del lugar y de la época del año y la hora del díaConfort térmico y temperaturas del cerramiento interno: El aire de la



cámara está más caliente que el exterior y el cerramiento interior se enfría menos que en las fachadas simples, con ello la temperatura de radiación interior no desciende en invierno. Igualmente en verano, si la cámara y la protección solar están adecuadamente diseñadas las temperaturas en la cámara se mantienen relativamente bajas.Escape de incendios: Claessens y De Hedre mencionan que el espacio intermedio puede usarse como vía de esccpe de incendios.

DESVENTAJAS

• Costes de construcción mayores que los de una fachada convencional. • Incendios: No esta claro si son favorables o desfavorables al conectar locales

entre si.• Reducción de la superficie útil: El vacío de la cámara puede variar de 20 cm

a dos metros. La profundidad influye en el comportamiento (si es mayor más aisla).

• Costes adicionales de funcionamiento: Limpieza, inspección , servicios etc.. • Problemas de sobrecalentamiento: Con diseños defectuosos de ventilación

y protección.• Incremento de velocidad del aire en la cámara, especialemente en edificios

altos. • Peso superior de la estructura: Lo que incrementa los costes. • Luz natural : Existe una posible reducción de la luz que penetra en los

locales. • Aislamiento acústico: Pueden darse conexiónes acústicas entre locales,

contiguos o no.

Propiedades de la cámara de la doble fachada

Simular el comportamiento se la cámara es muy dofícil y se realiza apoyándose en:• Simulaciones de flujos de aire• Cálculo de temperaturas a diferentes alturas (Comportamiento térmico)• Simulaciones de luz natural.

Para calcular la tempertura interior a distintas cotas de la doble piel hay que hacer simulaciones de flujo de aire ya que pueden ser críticas para decidir:

• Diseño de la fachada• Tipo de fachada de doble piel (ventanas aisladas, pasillos, fachada de

varias plantas, etc)• Geometría de la fachada (tamaño de las aberturas, altura y

profundidad de la cavidad, etc)• Acristalamiento de la fachada

• Tipo de vidrio (sencillo/doble acristalamiento en las capas interiores y exteriores)

• Tipo de tratamiento(vidrio transparente, vidrio tratado, vidrio de baja



emisividad, etc)• Protecciones solares

• Tipo de las protecciones solares (persianas venecianas, aleros, etc)• Posición de las protecciones solares (exteriores / interiores / intermedias)• En caso de estar dentro de la doble piel, posicion exacta

• Combinación adecuada del vidrio tratado y la protección solar para cada orientación y tipo de fachadaP

• Estrategia de climatización• Origen y destino del aire de la cavidad interior • Ventilación por medios naturales, mecánicos o ventiladores• Refrescamiento nocturno por compuertas

DISEÑO

Acristalamiento

Los tipos de vidrios usados más habitualmente en fachadas de doble piel acristalada son:

• En la piel interior de la fachada: Paneles doble o triples como aislamiento térmico.

• En la piel exterior de la fachada: Normalmente se usa una sola capa de cristal templado, aunque a veces puede ser vidrio de seguridad laminado.

Protecciones solares

Las protecciones solares (a menudo son persianas venecianas) se colocan en la cavidad interior de la doble piel por cuestiones de protección. Las características de estas persianas influyen en las propiedades físicas de la cavidad, por lo tanto hay que seleccionarlas teniendo en cuenta que sean compatibles con el tipo de acristalamiento, la geometría de la cavidad y los movimientos de aire previstos.

La posición de las persianas tendrá una cierta repercusión en reducir la energía necesaria para calefacción y refrigeración en el interior a lo largo del año, asegurando un confort térmico a los ocupantes.

Influirá también:

• la situación del edificio (temperaturas exteriores, posibilidad de luz natural, etc)

• orientación de la fachada



• geometría de la cámara

• tamaño y situación de las aberturas interiores y exteriores de la cámara

• tipo de ventilación de la cámara

INTEGRACIÓN DE LA DOBLE PIEL – AIRE ACONDICIONADO – ESTRATEGIAS

Hay diversos tipos de construcción de la doble piel, como la caja de ventana, fachada shaft, fachada pasilloy fachada multipisos. La supeerficie de la fachada y la anchura de la cámara determinan los flujos de aire en su interior, según esto: • En invierno son mejores cámaras estrechas para limitar el flujode aire y

aumentar su temperatura• En verano no es tan clara la preferencia pero puede ser mejor una cámara ancha.

Las necesidades para verano e invierno pueden satisfacerse con:• Cámaras suficientemente delgadas para mantener el aire cálido en invierno pero

no demasiado • Controles (compuertas herméticas)en la cámara para limitar el flujo de aire en

invierno . • Ventiladores en verano para incrementar el flujo en períodos cálidos .

Contribución de la doble piel a la estrategia de climatización Un sistema de climatización puede usarse de tres formas en un edificio de oficinas con doble piel:• Sistema total con alto consumo de energía, se puede usar el aire de la cámara

para ventilación.



• Sistema limitado (la doble fachada funciona parte del tiempo creando las condiciones interiores) En este caso la doble piel puede:

¤ precalentar el aire de ventilación¤ Servir como conducto de ventilación¤ preenfriar el aire (de noche)• Sin climatización la doble piel cumple con los requerimientos suficientes. Es el

caso ideal.

En invierno el aire exterior se puede tomar de a parte inferior de la fachada y precalentarlo en la cámara. En verano se extrae el aire por la parte superior, aunque con peligo de sobrecalentamientos.Normalmente se pueden abrir ventanas en épocas intermedias con control individual.

Estrategia de control

Resulta crucial evitar sobrecalentamientos en verano mediante un sistema de control del aire acondicionado según los principios siguientes:

• Los ocupantes deben poder intervenir, aún a riesgo de desperdiciar energía (A.H.C. van Paassen, 1995).

• Se deben aprovechar al máximo las condiciones exteiores sin poner en marcha la climatización. (A.H.C. van Paassen, 1995).

• El enfoque debe ser obtener el confort con el mínimo consumo de energía.• Con el edificio desocupado la prioridad debe ser el ahorro de energía, sin

considerar el confort.



El sistema de control tiene que cubrir los siguientes aspectos:• mantener el nivel correcto de temperatura interior• ventilar suficientemente el edificio.• Asegurar la penetración de luz suficiente en el interior .

- FACHADA VENTILADA➢ Características➢ Diseño

Es un sistema apreciado en el norte de Europa y adoptado ultimamente en Italia. Está formado, de fuera a dentro, por una capa aislante anclada a la estructura resistente y por una de cerramiento sujeta al edificio por un sistema de fijación apropiado. Entre ambas una cámara de aire que, con el efecto chimenea, produce una fuerte ventilación de dicha cámara. Se trata de una técnica antigua de construcciones de madera al norte de Europa o en los Alpes para proteger las paredes del clima.

CARACTERÍSTICAS

Recientemente se han realizado aplicaciones con materiales tradicionales, como piedra, madera, gres- porcelana, terracota, plástico y metales. Sus ventajas respecto al revestimiento normal son:

1 reducción del riesgo de agrietamientos y desprendimientos; 2 fácil colocación; 3 mantenimiento; 4 protección de la estructura contra los agentes atmosféricos; 5 ahorro de energía; 6 eliminación de puentes térmicos; 7 eliminación de superfícies de condensación

DISEÑO

Los elementos que forman una fachada ventilada son: 1 – muro estructural de soporte 2 – capa de regularización 3 – capa de aislamiento 4 – capa de ventilación (cámara) 5 – sistema de fijación6 – sistema de cerramiento 7 – sistema de juntas



Muro estructural de soporte Puede ser de una o varias capas. Como soporte del conjunto son importantes sus características (dilataciones, deformaciones, resistencia a las fijaciones, etc.)

Capa de regularización Consiste en general en una capa de mortero de 1- 2 cm que debe ser regular y plana.

Capa de aislamiento Acostumbra a tener un grueso de 3 a 8 cm y se aplica con adherentes o elmentos mecánicos anclados con plático para evitar puentes térmicos (mejor en rehabilitacions).

Cámara Grueso entre 3 y 5 cm. Para garantizar la ventilación y se deben evitar obstrucciones en ella. Si está correctamente realizada sus ventajas son: a) evaporación del agua depositada en la construcción; (1) b) eliminación del vapor de agua procedente del interior en invierno; (2) c) refrigerar la piel interior en verano con la ventilación; (3) d) atenuación del flujo de calor hacia el interior en verano; (4) e) prevención de las pérdidas hacia el exterior en invierno al no formar puentes térmicos. (5)

Sistema de fijación Se realiza con un conjunto de elementos que deben soportar el peso de la capa exterior y las fuerzas de la acción del viento. El sistema puede realizarse con: 1. anclajes localizados en puntoseparados “Local Fixing” 2. un malla estructural “Spread Fixing”

El primer sistema favorece la existencia de puentes térmicos si las placas son pequeñas. Se usan materiales inoxidables o tratados con anticorrosivos, acero inoxidable (AISI 304 y 316) o aluminio.

En el segundo caso la malla estructural es de perfiles de acero verticales (estructura principal) conectados a los forjados con platabandas o anclajes, con mecanismos reguladores de los desplomes. Los elementos horizontales (estructura secundaria) se sujetan a los verticales y soportan las placas del cerramiento exterior. Siempre teniendo en cuenta los materiales el cerramiento, sus cualidades mecánicas, dilataciones, coste, etc.

Capa de cerramiento (placas) Debe proteger de los agentes atmosféricos y dan lugar a su apariencia exterior. Deben cumplir: a) Alta resistencia mecánica al choque y térmica a las oscilaciones de temperatura; b) impermeabilidad; c) incombustibilidad; d) inalterabilidad física y estética en el tiempo; e) resistencia al viento (a presión y a depresión).



f) versatilidad de montaje; g) mantenimiento.

En el caso de piedra, cerámica, terracota, plástico o metáles, otros parámetros importantes son: a) peso de las placas; b) dimensión de las placas.

La placas deben tener libertad de movimientos según sus dilataciones independientemente de la estructura de soporte gracias a los anclajes elásticos.

Sistema de juntas Son espacios entre placas y que deben permitir su movimiento libre. Pueden ser cerradas o abiertas.

Juntas cerradas: Separaciones de 2/3 mm y más adecuadas si las dimensiones son limitadas, o creando discontinuidades de 15- 20 mm en forjados y a distancias horizontales similares.

Juntas abiertas Separaciones de 6- 7 mm que permiten placas mayores que se mueven libremente. Ventajosas al requerir menor precisión de anclajes y colocación. La tendencia a gruesos reducidos las hace ideales, con ahorro de trabajo de colocación y consumo mayor de materiales de sellado.

7. VENTILACIÓN NATURAL


Proyecto de ventilación natural Diseño para ventilación cruzada Diseño para ventilación a una cara Diseñoo para ventilación pasiva por efecto chimenea

Torre de viento Chimenea solar

Ventilación mixta Tipo de ventanas Refrigeración nocturna

VENTILACIÓN NATURAL

VENTAJAS

• Ofrece ventilación (aire exterior) para asegurar unas condiciones higiénicas y confortables a los ocupantes de los edificos, sin necesidad de usar ventiladores.

• Refrescamiento pasivo sin necesidad de sistemas mecánicos



• Si está bien diseñada reduce los costes de construcción y funcionamiento• Reduce el consumo energético del aire acondicionado y los ventiladores de

circulación• Elimina el ruido de la maquinaria

CARACTERÍSTICAS

La ventilación refresca al llevarse el calor que desprende el cuerpo humano. Se puede generar movimiento de aire de forma natural (viento o diferencia de presión) o forzada mecanicamente. El recorrido del flujo de aire es el resultado de las diferencias de presión que hay alrededor del edificio. El aire se mueve de las altas a las bajas presiones. Cuando la temperatura exterior es inferior a la interior la ventilación debería extraer las cargas de calor producidas durante el día por los aportes internos o las ganancias solares y por la noche dejar entrar el aire fresco. El movimiento de aire en el interior favorece el intercambio convectivo con la superficie de piel y por tanto aumenta la tasa de evaporación de la superficie de la piel. La evaporación es un mecanismo de refrigeración que puede proporcionar condiciones de confort a las personas, incluso en condiciones cálidas. Pero, para ser realmente efectivo, el aire del entorno de las personas no debe ser demasiado húmedo (humedad relativa claramente por debajo del 85%).

Tanto el diseño del propio edificio, como de su entorno puede favorecer estos mecanismos de evacuación de calor.

La cantidad de flujo de aire que cruza el edificio dependerá de la ubicación, tamaño y comportamiento de las aberturas y los obstáculos interiores en el movimiento de este aire. La dinámica de fluidos no es una ciencia obvia y por lo tanto el movimiento del aire dentro de un edificio habría que estudiarlo siempre de forma tridimensional. Se necesita un gradiente de temperatura importante entre el aire interior y el exterior, así como poca resistencia al flujo de aire, para que se produzca este movimiento. El flujo total es una combinación de la diferencia de presión térmica y la presión que ejerce el viento.

Las ventanas son un sistema más complejo de lo que parece, ya que no pueden diseñarse pensando sólo en la ventilación, sino que a su vez hay que recordar que también hay que tenerlas en cuenta desde el punto de vista de la iluminación, ganancia solar, seguridad y acústica.

DISEÑO

La ventilación natural usa el viento y la diferencia de densidad para mover el aire por el interior del edificio y por tanto hay que conocer sus leyes y tenerlas en cuenta si se pretende tener un edificio ventilado de forma natural. Hay que tener en cuenta los siguientes criterios:



• La tasa de renovación de aire debe ser suficiente para asegurar un cierto volumen de aire exterior que procuren higiene y confort a los ocupantes. Esta será la condición crítica en invierno.

• En verano, el volumen de aire de renovación deberá ser suficiente para evacuar las ganancias de calor del interior y así mantener un confort térmico aceptable. El volumen de aire que se necesita para esto acostumbra a ser al menos un orden de magnitud mayor que el que se necesita en invierno.

• Hay que procurar que el aire exterior barra bien todo el espacio interior, o eventualmente al menos la zona ocupada, para asegurar una calidad del aire interior satisfactoria.

• La velocidad del aire interior (en verano) tiene que estar por debajo de los 0,8 m/s para evitar molestias, como papeles que se levantan. La ISO 7730 recomienda que para ambientes térmicos moderados con actividad predominantemente sedentaria, la velocidad media del aire en invierno debe estar por debajo de 0.15 m/s.

Las presiones necesarias para la ventilación natural son muy bajas, suelen estar por debajo de diez pascales, y por lo tanto hay que ajustar bien el diseño para que se produzca el movimiento de aire que se pretende. Recordemos que el aire se mueve de las zonas de alta pressión a las que estan en depresión y hay que procurar que el recorrido sea lo más directo posible ya que, a menudo, las fuerzas que lo impulsan no son lo suficientemente altas para vencer la resistencia que presentan los cambios de dirección o las rejillas o aberturas.

Diseño de la ventilación natural

Hay distintos recorridos de ventilación natural de entre los cuales caben destacar como tres principales opciones:

· ventilación cruzada· ventilación a una sola cara· ventilación por chimenea pasiva .UNDERSTANDING NATURAL VENTILATION SECTION 2Para optimizar la efectividad de un sistma de ventilación natural es importante entender bien los principios básicos que la rigen. Así pueden tomarse las decisiones pertinentes para optimizar el rendimiento de las acciones para obtener confort para los ocupantes. En los siguientes párrafos se describen estas opciones de ventilación natural.Diseño para obtener ventilación cruzada

Se pueden obtener un buen paso de aire y ventilar más fácilmente espacios más profundos (hasta 5 veces la altura del techo) que con la de una cara, pero es necesario asegurar el paso del aire sin obstrucciones. El viento es normalmente el que crea la diferencia de presión entre las dos caras.



Diseño para la ventilación a una cara

Cuando no existe la otra posibilidad la ventilación a una cara es mucho menos eficiente, sobre todo si no hay gran diferencia de temperaturas interior - exterior (see Figura 2). Se puede llegar a ventilar profundidades de 6 - 7 m satisfactoriamente. Las ventanas conviene que sean altas y con aberturas arriba y abajo para favorecer la convección térmica del aire..

Diseño para ventilación por efecto chimenea

También se genera por diferencia de temperaturas, aunque en verano no siempre las temperaturas interiores son superiores a las exteriores, puede funcionar muy bien como ventilación nocturna. De todas formas la mejor ventilación es siempre la que procura el viento y en este caso, como en el anterior, si existe un viento notable se produceun efecto de diferencia de presiones superior a los efectos térmicos y esto es lo que genera el flujo de aire.



ERSTANDING NATURAL VENTILATION SECTION 2

Para la ventilación por convección térmica el nivel de presión neutral 1 (NPL) debe estar encima del nivel de la ventana del piso más alto a ventilar, la chimenea conviene que sea alta

para elevar el nivel NPL.Existen dos tipos de strategias:

Torre de vientoUsa la fuerza del viento para generar ventilación en el edificio, con diversos diseños posibles. Las entradas de aire se orientan al viento dominante y lo introducen en el edificio. En ciertos casos se utiliza la parte de la torre en depresión para evacuar el aire caliente de una parte del interior.

Chimenea solar Utiliza el sol para calentar el interior de la chimenea, calentar así el aire que contiene y aprovechar su efecto de elevación para aspirar aire del interior.

1El nivel de presión neutral es la altura por encima del nivel del suelo en donde la presión interior del aire se iguala con la exterior, por debajo la presión interior es menor que la exterior y entra el aire, por encima es mayor y el aire tiende a salir. Todo ello con temperatura interior superior a la exterior.



Ventilación mixtaEn casos difíciles se puede utilizar un sistema mixto, en el que el sistema mecánico solo funciona en condiciones extremas. Esta estrategia es complicada por los conflictos en la dirección de los flujos de aire que se pueden crear.

Refrigeración nocturnaSe aprovechan las temperaturas nocturnas más bajas para evacuar las ganancias de calor del día. El frío se acumula en la masa térmica interior y mantiene baja la temperatura el día siguiente. Es una estrategia posible ya que casi siempre la temperatura exterior en verano bajade noche por debajo de la interior. Es un sistema aplicable a cualquier edificio con más de 20 W/m2 de aportes internos.

La refrigeración nocturna se puede realizar por diversos sistemas, incluyendo:• Por el forjado de cubierta ventilado de noche con aberturas protegidas de la

lluvia .



• Por termoconvección, asegurada con el aire frío nocturno, además con posible acceso del viento .

• Control automático de ventanas y otras aberturas siempre con respuesta al clima exterior.

• Aberturas de acción manual, protegidas con rejas si es necesario.

8. CUBIERTA VENTILADA


CUBIERTA VENTILADA

VENTAJAS

• Reduce el disconfort debido al sobrecalentamiento • Reduce la humedad manteniendo en buenas condiciones el material

constructivo.

CARACTERÍSTICAS

La cubierta es la superficie más expuesta del edificio, transmitiendo al interior los cambios del clima, algo que se puede controlar con un diseño apropiado de sus elementos.

DISEÑO

Para permitir el paso del aire en la cubierta se opuede prever una cáamara de diferentes dimensiones según el clima, la exposición, la pendiente y/o otros



requerimeintos del proyecto. En concreto:

micro ventilación bajo teja(o bajo revestimiento) ventilando la cámara situada entre la teja y la capa inferior con un grueso de 3-4 cm. Es un sistema obligado para tener cubiertas de buena calidad.

Ventilación bajo el revestimiento (ventilated roof)cámara situada bajo los elementos de soporte de la teja (bajo la micro ventilación) y la primera capa contínua, su grueso es de 6- 8 cm.Puede ser independiente de la micro ventilación.

Ventilación bajo techo (buhardilla ventilada)ventilando la cámara situada bajo las pendientes de cubierta y el forjado horizontal inferior. En este caso el paso del aire es muy amplio.



9. CUBIERTAS VEGETALES ➢ Ventajas➢ Características

Cubierta vegetal intensiva Cubierta vegetal extensiva

➢ Diseño Sistema de cubierta

CUBIERTAS VEGETALES

VENTAJAS

Las ventajas esenciales son las siguientes:

• Agradables estéticamente

• Bajo mantenimiento con poco o nulo riego

• Reducción del efecto de isla de calor (ciudades entre 7 a 10K más calientes que el entorno. Según LBNL (Lawrence Berkeley National Laboratory) medidas como ésta pueden reducir unos 5K la temperatura en zonas urbanas.

• Reducción del efecto invernadero del anhídrido carbónico gracias a la fotosíntesis.

• Reducción de la contaminación del aire, 1 m 2 de cesped elimina 0.2 kg de partículas /año

• Reducción de cargas de calor y refrigeración. Hasta de un 20 al 30% en edificios de una planta. Una caida de temperatura de 3 hasta 7K significa un 10% de reducción del aire acondicionado. Su vida útil es de más de 40 años por estar protegida la impermeabilización.

• Reducción de la reflexión y transmisión del ruido. Valores de unos 40 dB.

• Reducción de pérdidas de aguas de lluvia.

• Eliminación de contaminación con nitrógeno en lluvias torrenciales. Como dispositivos de bio- filtración aumentan la calidad del agua de lluvia recuperada.

CARACTERÍSTICAS

En Alemania está muy adelantada la práctica de las cubiertas vegetales. El caso típico tiene una débil pendiente con un cieloraso de yeso, forjado, aislamiento, otra capa resistente, capa de protección, membrana impermeable con malla antiraices, capa filtrante, substrato vegetal y capa superior de vegetación. 5 Según Schmitz -Gunther, puede inclinarse hasta 40 grados o 85%, para proteger el substrato del



agua congelable, con una pendiente menor de 25 grados, se debe colocar un drenaje para evacuar el agua.

Existen fundamentalment dos categorías, intensivo y extensivo . Los Intensivos son jardines que permiten el acceso de personas. Requieren un cuidado importante, con riego artificial y un grueso considerable. Son pesados y con repercusiones estructurales.

Los Extensivos no son normalmente recreativos (aunque pueden combinarse con los anteriores). Precisan escaso mantenimiento y normalmente no se riegan. La selección vegetal se realiza con especies resistentes y adaptadas al clima que cabe esperar como un ecosistema autosuficiente. El substrato es más delgado y el peso menor.

DISEÑO

El principal objetivo es que la cubierta - jardín sea agradable visualmente, ambientalmente beneficiosa y cumplir con la misión protectora de toda cubierta. Los criterios a considerar son:

• Posición del edificio • Orientación de la cubierta • Altura sobre el suelo • Pendiente • Liitaciones de peso • Plantaciones preferidas • Sostenibilidad de sus componentes • Mantenimiento requerido • Rendimiento requerido de la capa vegetal

En general los elementos sobre la capa impermeable son:

SISTEMA DE CUBIERTA

Existen soluciones “prefabricadas” o con procedimientos normalizados de colocación. Según Krupka, el substrato de una capa debe evitarse por crear “un pobre crecimiento de vegetación, erosión por viento y agua y acidificación del substrato”.

El Kalizip Nature Roof by Corus Building Systems15 ha sido distinguido como diseño británico por su calidad ambiental. Otros numerosos sistemas, como Soprema, los sistemas modulares prepantados Green Grid, Xeroflor, y Optima. Este último según Osmundson, es común en Europa y tiene una capa de agua constantemente mantenida.

Sopranature Sistema simple de una sola capa, con capa impermeable, drenaje, filtro y capa vegetal.Bauder Sistema más complejo con capas de elastómeros, barrera de vapor, aislamiento, etc.



Garden Roof by Zinco Sistema completo prefabricado

10. MASA TÉRMICA ➢ Ventajas➢ Características➢ Diseño

Efectos estacionales de la masa térmica Verano Invierno Efectos negativos en invierno

Masa térmica y climas Climas cálido- húmedos (tropicales) Clima templados húmedos y de temperaturas moderadas Climas fríos de bajas temperaturas Climas cálido secos

Situación de la masa térmica Dentro de la piel aislante del edificio Losa de hormigón sobre el terreno Interior en locales orientados a sur Locales calientes en verano Hogar de obra en pared interior Cantidad de masa térmica Pavimento de acabado blando Pavimento de acabado duro Color Textura Superficie de pared

Tipo de construcción especial Tierra apisonada Capa de acabado invertida

MASA TÉRMICA

VENTAJAS

• Incrementa el confort, el ahorro de energía y elimina los valores punta de refrigeración .

• Puede almacenar tanto calor como frío • Regula oscilaciones de temperatura, rduce la temperatura media radiante y

mejora el confort. • Modera saltos de temperatura al absorber calor directamente de la radiación o

del aire. • El calor almacenado de día en verano se retorna de noche mediante ventilación

nocturna.



CARACTERÍSTICAS

El el término usado para describir la capacidad de los materiales de construcción para almacenar calor (capacidad térmica) y devolverlo posteriormente.Combinada con el aislamiento ayuda a reducir las temperaturas extremas en el interior y aumenta el confort térmico del edificio.

Los materiales pesados incrementan la masa térmica, pudiendo reducir las necesidades de energía en climatización en un 25% comparado con un edificio ligero.

Es muy importante en climas extremados, actuando como una 'batería térmica', absorbiendo excesos de calor en verano y acumulando calor de la radiación solar en invierno para devolverlo de noche.

En clima temperados resulta menos importante pero también beneficiosa, únicamente en lugares con muy poco asoleo la masa térmica puede incrementar las cargas de calefacción en invierno.

DISEÑO

Efecto estacional de la masa térmica



VERANO

Actua como depósito de calor cuando suben las temperaturas de día, rebajándose las temperaturas del aire interior sin necesidad de refrigeración. En la noche el calor absorbido se disipa con ventilación nocturna natural o forzada (ventiladores) y en todo caso rebaja las oscilaciones térmicas.

La linea continua representa la temperatura del aire en verano en una casa de ladrillo doble con solera de hormigón. Las lineas discontinuas representan la de un edificio ligero de paneles..

Día de verano Noche de verano

INVIERNO

En este caso la masa térmica de suelos y paredes absorben energía rediante del sol a través de aberturas al sur, sureste y suroeste. De noche se cede gradualmente calor al aire interior cuando este desciende de temperatura. El resultado es que son menores las necesidades de calefacción nocturna.

La masa térmica debe recibir directamente el sol para tener un buen rendimiento.

EFECTOS NEGATIVOS EN INVIERNO



A veces puede existir un efecto negativo cuando no se puede captar energía solar y el uso del edificio es intermitente, ya que obliga a calentar toda la masa cuando el edificio se usa y cuando se abandona el calor acumulado se pierde.

Masa térmica y climas

CLIMAS CÁLIDO HÚMEDOS (TROPICALES)

La masa térmica es poco útil en climas tropicales debido a su escasa oscilación de temperaturas y la refrigeración nocturna es más efectiva en edificios ligeros. El confort térmico en las hora nocturnas es importante en estos climas y la construcción ligera responde rápidamente a las brisas nocturnas y la masa térmica, en cambio, mantiene el calor del día. Aunque ésta es la mejor estrategia, investigaciones recientes demuestran que en ciertos casos una masa térmica bien aislada y en sombra puede reducir en 3 - 4°C la temperatura de noche en estos climas.

CLIMAS CON TEMPERATURAS MODERADAS

El confort es fácil de obtener con un buen diseño sin calefacción ni refrigeración. Una alta inercia lo facilita, sobre todo situada en las partes baja de edificios altos, evitando en verano efectos malos .

CLIMAS TEMPLADO- FRÍOS Y FRÍOS

Normalmente no se precisa de refrigeración en verano y la solución ideal es una gran masa térmica combinada con eficientes sistemas pasivos de captación solar que deberán calentar dicha masa. Es aconsejable aislar debajo de la solera inferior en los climas más fríos.

[Ver: Aislamiento Instalación ]

Edificios de gran masa térmica que no reciben radiación solar también se pueden beneficiar de la masa térmica si está bien aislada, pero funciona mejor en locales de ocupación continua.

La calefacción auxiliar de la masa térmica es ideal si se hace con energías renovables o simplemente eficientes.


http://www.greenhouse.gov.au/yourhome/technical/fs16b.htm


[See: Housing Project - Hockerton ; Heating and Cooling ]

El uso de un invernadero asociado a la masa térmica es una estrategia dudosa si se pretende aprovechar las altas temperaturas del mismo para calentar por convección el edificio de día, algo adecuado en climas extremados con fuerte oscilaciones de temperatura.

CLIMAS CÁLIDO SECOS

En ellos es importante el control tanto en invierno como en veranoB, es un sistema idóneo en estos climas de fuertes oscilaciones diarias y estacionales de las temperaturas exteriores.

[See: Insulation Overview ]

Si se requiere calefacción o refrigeración suplementarias conviene relacionarla con la masa térmica, para moderar mejor las oscilaciones térmicas. Los edificios subterráneos o enterrados se protegen de la radiación solar y presentan temperaturas muy estables a lo largo de todo el año.

Ubicación de la masa térmica

EN EL INTERIOR DE LA ENVOLVENTE AISLANTE DEL EDIFICIO

Es una adecuada disposición para aprovechar la inercia de las paredes de cerramiento.

LOSA DE HORMIGÓN SOBRE EL TERRENO

aprovecha la inercia del suelo con el que está en contacto.

EN LOCALES ORIENTADOS AL SUR

Se trata de una prioridad, al ser los locales donde más oscilan las temperaturas, la masa térmica es más necesaria y útil, mayor cuanto más grande es la superficie de


http://www.greenhouse.gov.au/yourhome/technical/fs16a.htm

http://www.greenhouse.gov.au/yourhome/technical/fs44.htm

http://www.greenhouse.gov.au/yourhome/technical/fs77b.htm


aberturas.

LOCALES CALIENTES EN VERANO

Conviene disponer de masa térmica en el suelo en locales orientados a este, oeste y en menor medida al sur, la protección solar de estos locales es muy importante.

HOGARES DE OBRA EN PAREDES INTERIORES

En esta situación se aprovecha mucho mejor el calor que desprenden y que se acumula en la obra.

CANTIDAD DE MASA TÉRMICA

Los valores altos de masa térmica son convenientes en el área mediterránea, excepto en caos donde no llega radiación solar. En la práctica las viviendas tienen inercia en los siguientes lugares:

• En el piso : losa de hormigón o forjado con viguetas.

• Muros exteriores : obra de ladrillo cerámico doble o chapado cerámico de revestimiento.

• Muros interiores: de obra o de entramado.

En general los muros significan un 60–70% de la masa térmica y la superficie del suelo un 30–40%.

Aunque siempre es mejor aumentar la masa térmica, el incremento de peso puede llegar a ser caro. Lo más aconsejable es hacer forjados pesados y suplementar con paredes hasta donde se pueda.

Repercusión del acabado del suelo, color y textura (afectan la absorción de calor de la inercia)

ACABADOS BLANDOS

Las alfombras aislan la masa térmica del piso en unos 1- 2°C. , efecto más desfavorable en verano.

LAB FLOOR C



Efecto de revestimientos en el consumo de energía (GJ)

ACABADOS DUROS

Incrementan la utilidad de la masa térmica, sean cerámicos o piezas de otro tipo.

COLORES

La masa térmica de color oscuro absorbe mejor la energía, su efecto puede ser de 2- 3°C en la oscilación anual de temperaturas.

TEXTURAS

Las superficies rugosas tienen también un mejor intercambio térmico.

SUPERFICIES DE PAREDES

Tienen comportamientos similares a los del pavimento en cuanto a color y rugosidad, aunque pueden perjudicar la calidad lumínica de los locales.

En cualquier caso hay autores que recomiendan no oscurecer demasiado los interiores, no solo a efectos lumínicos, sino tambie ´n para distribuir mejor la radiación directa del sol que penetra en los mismos y utilizar mejor la masa térmica repartida entre todas las superficies.

Tipos especiales constructivos

Material MASA TÉRMICA (capacidad térmica volumétrica, kJ/m 3/ ok)

AGUA 4186

HORMIGÓN 2060

PIEDRA ARENISCA 1800

BLOQUES DE TIERRA COMPRIMIDA 1740

TIERRA DE RELLENO 1673

LÁMINA FC (COMPRIMIDA) 1530

LADRILLO 1360

ADOBE 1300

AAC 550

MURO RELLENO DE TIERRA Y ADOBE

En general tienen gruesos importantes (aproximadamente 300 mm) y alta inercia. Cuando oscila la temperatura exterior se reduce la transmisión de calor, algo favorable en verano. En cambio en invierno las penaliza su relativamente escasa resistencia térmica y pasa casi 6 veces más calor que en una pared aislada, por ello es aconsejable instalar un aislamiento



suplementario por el exterior (ver figura 6.12). Si no existe este aislamiento se deben favorecer la captación solar al sur (ventanas de un 25- 30% de la superficie útil) y reducir al máximo las pérdidas por aberturas (doble vidrio, ventanas pequeñas a norte, etc.).

CAPA DE ACABADO INVERTIDA

Consiste en situarla obra pesada en el interior y el aislamiento y su recubrimiento por fuera, a la inversa de lo tradicional. Así se recupera la masa térmica de la pared como inercia térmica interior.

Capa invertida sobre losa de hormigón Capa invertida sobre forjado

VIVIENDAS DE DOBLE ALTURA

Los pisos superiores se sobrecalientan en verano y conviene colocar la máxima masa térmica posible, mediante forjados y paredes pesadas, igualmente conviene evitar ventanas a este u oeste y prever la salida fácil del aire caliente.



11. AISLAMIENTO TÉRMICO

➢ Ventajas➢ Características

Materiales aislantes Aislamiento tipo f Propiedades del aislamiento

➢ Diseño Piso aislante Muro exterior aislante Techos y cubiertas aislantes Aislamiento térmico y climas

Clima cálido seco con invierno temperado Clima de baja temperatura Cálido húmedo

Nuevas tecnologías

AISLAMIENTO TÉRMICO

VENTAJAS

Reduce los intercambios térmicos, es económico y utilizable en edificios nuevos o rehabilitaciones.

Añadir aislamiento tiene las ventajas siguientes:• Economía y conservación de la energía

- reduce el tamaño de la instalación de calefacción- reduce el consumo anual de energía (y las contaminaciones

asociadas)• Salud, estética y seguridad

- reduce el riego de condensaciones y de crecimiento de musgos• Confort térmico

– reduce el tiempo necesario para calentar un local– el control de temperatura evita la humedad dentro de los edificios

También reduce los efectos del calor en verano, aunque precisa que no existan aportes solares.

CARACTERÍSTICAS

Materiales aislantesTienen un bajo coeficiente de conducción de calor. En general los materiales ligeros son mejores aislantes . El aire que contienen, si está inmobilizado, es un pésimo conductor del calor. Los aislantes eléctricos son también aislantes térmicos, los átomos más separados y desordenados tienden a conducir peor calor y electricidad. Los mecanismos básicos son:

• reducción de la conducción (contienen gases, baja densidad)



• prevención de la convección (discontinuidades, cámaras rellenas)• prevención de radiación (superficies brillantes, acabados de baja emitancia)

Tipos de aislamiento

• bloques rígidos prefabricados, p.ej. Bloque de hormigón ligero• materiales flexibles, p.ej. Fibra de vidrio usada en aislamiento de desvanes• materiales de relleno, p.ej. Gránulos de poliestireno expandido• materiales in situ, p.ej. Espuma de poliuretano inyectada en cámaras

Propiedades de los aislantesLa elección del aislamiento depende de varios factores:

• nivel de aislamiento del material• requerimientos de rigidez y resistencia • resistencia a la humedad• resistencia al fuego• resistencia a plagas y hongos• compatibilidad con los materiales vecinos• salud de personas y del ambiente (el asbestos se usaba antes de conocer sus efectos).

VALOR R DE UN MATERIALEs la resistencia al paso del calor a su través e indica su valor como aislante. Definición: El valor R es el inverso de la cantidad de energía que pasa por unidad de superficie y por grado de diferencia de temperatura entre las dos caras del material. Sus unidades son:(metros cuadrados x grado K)/watios en el sistema métrico

DISEÑO

PISOS AISLADOSEn climas fríos (y a veces en otros climas) es necesario aislar:

La cara inferior de forjados en voladizo

• En climas fríos y alpinos.• En climas temperados en algunos casos.• En climas cálido húmedos y cálido secos si se usa climatización.

El borde de los forjados

• En climas fríos y alpinos. • En climas temperados si se usa calefacción empotrada en los forjados.

AISLAMIENTO EN MUROS EXTERIORES

Deben aislarse para reducir pérdidas por convección, conducción y radiación, se puede aislar en :

Cámaras:



• Entre listones de un entramado de madera.• En la cara exterior del entramado.• En el interior o en el exterior de paredes macizas.

Dependiendo de su situación particular algunos aislamientos deben formar barrera de vapor

AISLAMIENTO DE TECHOS Y CUBIERTAS

Ambos trabajan en conjunto desde el punto de vista del aislamiento .

• El aislamiento bajo cubierta reduce aportes por radiación.

• En el techo reduce aportes de calor y pérdidas.

AISLAMIENTO TÉRMICO Y CLIMA

Cálido húmedo (tropical) y cálido seco con inviernos templados

Prioridad : reducir ganancias de calor

Viviendas refrigeradas con ventilación natural /evaporativamenteReduce ganancias térmicas sin reducir las perdidas (favorables).Viviendas con aire acondicionadoReduce ganancias térmicas y mantiene frío el aire interior, edificios herméticos).• Suelo

Viviendas refrigeradas con ventilación natural /evaporativamenteNo se aislan .Viviendas con aire acondicionadoSe recomienda un valor R de 1.0 bajo pisos en voladizo (forjado o losa de hormigón).

• Paredes Viviendas refrigeradas con ventilación natural /evaporativamenteParedes que no están en sombra permanente un mínimo R de 1.0 Viviendas con aire acondicionado Mínimo aislamiento: R1.5

• TechoViviendas refrigeradas con ventilación natural /evaporativamente Aislamiento relativamente alto.Viviendas con aire acondicionado



Mínimo aislamiento: R 3.5

• Cubierta Aislamiento RFL bajo cubierta con cámara de aire de 25mm mínimo

Climas templado fríos

Prioridad: reducir pérdidas de calor

• SueloR1.0 es adecuado en muchos casos.Usar niveles más altos en climas alpinos, o donde:

• Se usa calefacción en suelo radiante.• El espacio inferior está muy ventilado.• No existen revestimientos en suelos de materiales fríos.

• ParedesMínimo aislamiento: R1.5 El uso de R2.0 o más cuando lo permite el espacio.

• TechosMínimo aislamiento: R3 Valores mayores en:

• Areas alpinas.• Viviendas con calefacción o refrigeración centralizadas.• Viviendas con techos a más de 3m.

• Cubiertas Usar aislamiento RFL bajo cubierta con cámara de aire de mínimo 25mm

Cimas Temperados, cálido húmedo (sub- tropical) y cálido secos con inviernos fríos Prioridad: Reducción de ganancias y pérdidas importantes ambas.

• SuelosSe recomienda R1.0 bajo suelos en voladizo si:

• Se usa calefacción en el forjado.• El espacio inferior está ventilado.• No hay revestimiento en pavimentos fríos.• Se usa aire acondicionado.

• ParedesMínimo aislamiento: R1.5

• TechosEn viviendas ventiladas naturalmente Mínimo aislamiento: R1.5

En viviendas calentadas o refrigeradas de forma centralizada



Mínimo aislamiento: R3.0

• Cubierta Utilizar aislamiento RFL bajo la cubierta con una cámara de 25mm como mínimo.

12. SISTEMA SOLAR TÉRMICO


VENTAJAS

Contribución activa al descenso del efecto invernadero de las emisiones de CO2. El tiempo necesario para la amortización energética del sistema (tiempo que tarda en producir la energía que se ha empleado en su fabricación) es de entre medio año y dos años y medio, cosa que lo hace preferible a un sistema convencional.

CARACTERÍSTICAS

Sistemas solares activos

Se incorporan a los edificios nuevos o existentes para producir agua o aire caliente, o incluso electricidad, mediante placas de captación de la radiación solar, son sistemas mecánicos que precisan mantenimiento.

Calentamiento solar de agua

Es una técnica favorable ya que el consumo de agua caliente en una vivienda varía poco a lo largo del año, lo que favorece una amortización más corta. Se puede cubrir del 50 al 65% del consumo anual fácilmente (en verano se cubre el 100% y se puede desconectar el sistema de apoyo).



Al ser una técnica simple, muchas empresas tienen la experiencia necesaria.

Sistema solar de calentamiento de agua

El corazón del sistema es el captador, normalmente el tipo plano compuesto de una superficie selectiva o absorbedor que convierte la radiación solar en energía térmica. Se coloca en una caja aislada térmicamente con una cubierta transparente (usualmente vidrio) para minimizar las pérdidas.Elementos del sistema:

• Controlador solar automático • Sensor de temperatura del captador• Sensor de temperatura del depósito de

acumulación• Bomba de recirculación• Entrada de agua fría• Salida del agua caliente• Válvula de expensión• Sensor de temperatura para equipo de apoyo• Bomba de llenado del circuito

El equipo de apoyo garantiza el funcionamiento incluso en días sin sol. Son equipos fácilmente integrables en los edificios.

Captadores solares

Un sistema activo susa los captadores y electricidad adicional para los impulsores del agua (o aire en su caso). El absorbedor que transforma la radiación en calor, que se lleva al uso inmediato o al almacenamiento. Las aplicaciones pueden ser piscinas, viviendas, lavanderías,etc. Los tipos usuales son:

• Absorbedor de plástico • Captador plano • Captador al vacío • Captador de aire

• Captador cilindro - parabólico



Captador de plástico para calentamiento del agua de una piscina

La temperatura deseada es relativamente baja y es suficiente usar captedores sin cubierta transparente para obtener un rendimiento adecuado, solo se utiliza un circuito que trabaja directamente con el agua de la piscina y la masa de esta ofrece la inercia necesaria al sistema.

Captadores planos

Consiste esencialmente en un cajón, el absorbedor el aislamiento térmico y la cubierta transparente. La radiació incide en la cubierta, donde se pierde una parte por absorción y reflexión, en la misma o en el absorbedor, aunque en diseños correctos casi toda se convierte en calor en el absorbedor, que debe tener alta absorbancia y pequeña emitancia. Con pintura selectiva la absorción llega al 0,94 - 0,97. La emisividad normal está entre 0,86 y 0,88 y para superficies selectivas baja hasta el 0,05 - 0,20.

La cubierta puede aplicarse también con un rociado (si no es selectiva), con galvanizado o con un film adhesivo (en el caso de recubrimiento selectivo). Los recubrimientos selectivos son más ecológicos y requieren menos energía. También hay pérdidas por convecciones en el captador sobre todo en la cara posterior del mismo.

Captador al vacío



Por razones técnicas acostumbran a tener forma tubular. Una cinta absorbente con pintura selectiva se encierra en un tubo de vidrio resistente con alta transparencia. Debido al vacío el absorbedor no tiene pérdidas de convección. Los rendimientos son altos, pero resultan caros y poco utilizados (en Austria un 1%). Como el rendimiento es más alto que en los convencionales con temperaturals del agua elevadas, son útiles en procesos que requieren agua más caliente que el agua sanitaria.

Captadores de aire

Su forma básica es la misma que en los captadores planos, con cajón, cubierta transparente, absorbedor y aislamiento térmico posterior. Los principios generales son los mismos y se distinguen tres tipos básicos: de flujo inferior, de flujo superior y de absorbedor húmedo. Como las temperaturas del aire son altas, la última solución es mejor pues el aire no contacta con la cara posterior fría.

Captadores cilindro- parabólicos Utilizan reflectores que concentran la radiación en un tubo situado en la linea focal del reflector, alcanzando temperaturas mucho más altas que los tipos anteriores. Incluyen un sistema mecánico de posicionamiento para mantener el reflector orientado al sol. Pueden suministrar agua o vapor y se utilizan generalmente en usos comerciales y/o industriales.

RENDIMIENTO DEL COLECTOR



Se define como la relación entre la energía transferida por el captador al fluido y la energía radiante incidente en él. Para temperaturas en el fluido superiores a 40º se precisan rendimientos altos (captadores planos o de vacío). El rendimiento depende de varios factores ya comentados, de la forma y conductividad de los materiales y de las condiciones exteriores (temperatura, viento, etc.).

Factor de conversión [eta]0se define como el máximo rendimiento del captador en el supuesto de que la temperatura media del fluido es la misma que la del ambiente exterior.

Coeficiente k de pérdidas

Es la media de pérdida de calor por m² de área efectiva de captador dividida por el salto térmico entre absorbedor y ambiente.

El valor k se describe con dos valores: k1 si el divisor depende de la temperatura y k2, si el divisor no depende de la temperatura. El factor de conversión [eta]0 de un captador debe ser lo más alto posible y el valor k lo más bajo posible. Todos los parámetros tienen un procedimiento de medida..

DISEÑO

Orientación

El primer principio es el de no instalar nunca un sistema solar que se oriente entre los 180 grados que miran hacia el norete. Igualmente no sirven si están a la sombra de edificios o árboles.



Aplicaciones de los captadores

El campo de temperaturas que se desean es la consideración más importante para escoger el tipo adecuado. La radiación que se recibe, la exposición a tormentas y el espacio requerido son consideraciones a tener también en cuenta.

Construcción del captador Valoración

A: Absorbedor plástico para piscinas ++ muy adecuado

B: Captador plano (sin pintura selectiva) + adecuado

C: Captador plano con pintura s4electiva - no adecuado

D: Tubo al vacío

E: Captador de aire

Aplicación A B C D E:

Piscinas al aire libre ++ + + - -

Agua caliente doméstica para vivienda individual - ++ ++ + -

Agua caliente doméstica para vivienda multiple - ++ ++ - -

Agua caliente doméstica para vivienda y calefacción - + ++ ++ +

Calefacción - + ++ ++ ++

Aplicación comercial para precalentamiento hasta 50ºC (hoteles, campings,...)

- ++ ++ - -

Aplicación comercial para temperaturas hasta to 80ºC (lavanderías,...)

- + ++ ++ -

Aplicación comercial para procesos de hasta 150ºC - - - ++ -



El coste de los captadores es importante. Los de vacío son más caros (a 511,29 - 1278,23 Euro /m² de captador) que los planos (153,34 - 613,55 Euro /m²) o los de plástico (25,60 - 102,26 Euro /m²).

SISTEMA

• Sistema en cubierta

• Sistema en fachada

Sistema en cubierta

Se pueden colocar en techos inclinados ya existentes, aunque pocas veces la inclinación y la orientación serán las óptimas. También se pueden situar como aleros con la pendiente adecuada.

Sistema de fachada



Hay un interés creciente en Austria en el uso de captadores térmicos en instalaciones de pequeño tamaño para agua caliente sanitaria. En otras aplicaciones resulta insuficiente la superficie de cubiertas bien orientadas y si se colocan sobrepuestas aparecen como elementos extraños.

Para una mejor penetración comercial se han creado soluciones sofisticadas para integrarlas en la piel del edificio, la fachada en particular ofrece favorables expectativas.

Las empresas locales se concentran en:

• Seguimiento de instalaciones existentes y análisis de sus defectos • Identificación de requerimientos desde el punto de vista arquitectónico • Establecimiento de fundamentos técnicos • Desarrollo de soluciones de sistemas, constructiva, hidraulica, y

esteticamente agradables

• Dimensionadao de captadores integrados en fachadas • Puesta en marcha de instalaciones de prueba y desarrollo de programas de

medida

El objetivo es conseguir soluciones para los aspectos mencionados y suministrar a fabricantes, proyectistas y arquitectos las bases técnicas necesarias para realizar instalaciones correctas de captadores en fachadas. Las ventajas técnicas de una fachada solar activa son :

• el aprovechamiento de la energía solar térmica ,• el control de la iluminación del interior,• prevención dekl sobrecalentamiento.



Captador integrado en fachada

Es útil, no solo como captador, sino que sirve se aislamiento y como elemento formal de la fachada, lo que supone una reducción de costes. Si son verticales no corren el riesgo de cubrirse de nieve en invierno, reciben la radiación reflejada por la nieve y además reciben más energía en la época del año en que es más necesaria, aunque el total anual sea menor que en los inclinados convenientemente.

13. SISTEMAS DE CONTROL EN EDIFICIOS (BEMS)


VENTAJAS•Ahorro de energía •Información detallada de ocupación y consumo de energía •Mejora del funcionamiento •Posibilidad de compartir información con otros sistemas del edificio •Diagnosis de alumbrado, Aire acondicionado, y averías en los sistemas •Un conjunto de opciones de control manual para usuarios y gestores del edificio •Posibilidad de control de alumbrado, calefacción y refrigeración en edificios o conjuntos de ellos•P osibilidad de minimizar las demandas punta y reducir en consecuencia costes de los equipos.

CARACTERÍSTICASLa cr isis energética de los 70, combinada con el rápido crecimiento de la computación, condujo al desarrollo de los sistemas de control (BEMS). Su objetivo era monitorizar y controlar los parámetros ambientales de los edificios y, a la vez, administrar y reducir el consumo de energía. Las centrales tienen la posibilidad de relacionarse entre si formando una red modular, y pueden comunicarse entre si con una central de operaciones que puede ser un ordenador personal (PC).Desde entonces, convertidos en equipos comerciales, los BEMS se han implementado en un amplio margen de aplicaciones, especialmente en grandes edificios de oficinas.



Mediante los equipos BEMS puede ahorrarse mas del 20% de la energía consumida en una planta.

ESTRATEGIA DE CONTROL

Tiene los siguientes objetivos:• Satisfacer la preferencias de los ususarios según los datos introducidos en el

sistema.• Minimizar el consumo de energía del edificio en calefacción, refrigeración y

alumbrado.• Estos objetivos se alcanzan con controles en todas las zonas del edificio,

supervisado por una función del coste adecuado. A continuación la descripción de tallada de la estrategia de control.

EL CONTROL BORROSOEl objetivo es mantener el confort de los usuarios en la zona, reflejando su subjetividad con:• Confort térmico• Confort visual• Calidad del aire interior

Control y monitorización BEMS • Control de la calidad del aire interior - IAQ • Control lumínico• Optimización de la planta de Ventilación, Refrigeeración y calefacción• Detección de humo y fuego • Control de accesos• Protección solar

DISEÑO

Los elementos básicos de un sistema de control inteligente son uno o más sensores que midenlos parámetros requeridos para implementar cualquier estrategia de control energético. Cuando la información ha sido procesada por un controlado r, se



pueden dar órdenes adecuadas a los actuadores, mediante instrucciones basadas en algoritmos programados según las medidas de los sensores. El control automático depende de la calidad y correcta interpretación de la información que procuran estos sensores, que miden los parámetros siguientes:• temperaturas interiores• temperaturas exteriores• CO2 • calidad del aire • detectores de incendios • radiación solar • humedad

Controladores Son la parte pricipal del sistema.Reciben datos de los sensores y envían ordenes a los actuadores . La estrategia de control está programada en la memoria del controlador

Actuadores



Sirven para ajustar mecanismos y operar interruptores , por ejemploen el control de aportes solares, el actuador es un motor eléctrico que ajusta la posición de las persianas.

La automatización moderna de edificios son sistemas de control distibuidos , mediante de programas y ordenadores en red ,con módulos de control con microprocesador y PC. Los módulos de control usan técnicas de direct digital control (DDC) para comunicarse entre si y actuar conjuntamente como una mente global.

Sumario

Cuando Que Quien

Fase de proyecto

Identificar todos los controles necesarios en el edificio

Cliente y proyectista

Identificar valores, tolerancias, normas y estándares técnicos, etc.


Planificar el funcionamiento diario del edificio entre operaciones manuales y automáticas


Elegir los algoritmos de control más adecuados y parámetros para representar los valores deseados de la forma más exacta posible.

Proyectista y consultante eventual de sistemas de control

Identificación de parámetros críticos y valores de referencia que deben analizarse cuidadosamente para identificar los algoritmos más importantes.

Proyectista, ingeniería y consultante eventual de sistemas de control

Planeamiento de alarmas, reportes y rutinas de documentación, considerando la cantidad de alarmas, su repercusión en la seguridad y mostrando los consumos de energía y las condiciones de confort.


14. VENTANAS INTELIGENTES➢ Ventajas➢ Características➢ Diseño



VENTAJAS:

• Reducen pérdidas de calor por radiación infrarroja y ventilan mecánicamente enfriando locales

CARACTERÍSTICAS:

Es un dispositivo de fachada que, situado en la piel del edificio, actúa como un filtro inteligente entre exterior e interior, procurando el aislamiento y la ventilación apropiados. Consiste en un conjunto de elementos en dos secciones,de función variable según sean las condiciones exteriores. La sección superior contiene paneles de vidrio con un film enrrollable de transparencia variable. La sección inferior está dentro de un compartimento con un filtro en su interior y con un vidrio opaco que lo separa del exterior. Un intercambiador de calor y ventiladores superiores de impulsión y extracción están situados entre estos paneles. Igualmente se situan en esta sección el sistema de control inteligente, sensores y actuadores locales para las distintas configuraciones. La estrategia de calefacción de la ventana incluye captación solar, acumulación de calor y distribución del mismo, mientras que la de refrigeración comprende el control solar.

Información de funcionamiento

Todo el conjunto está contenido en un marco de PVC que permite la inserción del elemento en la estructura del edificio y la substitución de elementos estropeados. El acristalamiento está compuesto de dos paneles: el exterior es de vidrio laminado y el interior de vidrio doble de baja emisividad, para reducir el intercambio de radiación entre paneles.



A lo largo del año se utilizan dos films retraibles, con reflectancias respectivas del 50% y del 100%. El del 100% evita aportes solares durante el día, aislándose de noche en invierno. El del 50% permite reducir aportes solares no deseados permitiendo el paso de la luz natural.

En el compartimento inferior, donde está el sistema de control y sensores, el panel exterior es opaco y el marco lleva una rejilla de entrada del aire, que funciona en conjunción con el ventilador interno. Se utilizan en invierno y verano, de día y de noche. Entre los dos flujos de aire está el intercambiador de calor.

DISEÑO

Es esencial la capacidad de resistir esfuerzos estáticos durante la construcción, transporte y almacenamiento. Debe preverse la carga, descarga, almacenamiento, transporte, colocación, sujección y aplicación de acabados. Algunos requerimiento particulares son:

• Todas las partes se deben poder mover comodamente

• Los bordes deben estar protegidos e identificables sin posibilidad de error

• Las conexiones deben resistir cualquier esfuerzo producido durante el transporte y montaje

• La producción industrial no debe afectar las propiedades físicas, químicas y funcionales.



Rendimiento diario y estacional

En invierno se utiliza el intercambiador de calor para reciclar el calor del aire de extracción calentando el de impulsió. En condiciones de calor los films impiden la penetración de la radiación y el aire de la cámara se expulsa al esterior.

Control inteligente

El sistema está comandado por una red central que procura la optimización contínua de la luz y del ahorro energético en cada momento.

Todos sus elementos son fácilmente accesibles desde el interior, para mantenimiento.

El marco es resistente mecanicamente y al viento y al agua, con alta resistencia térmica.

15.MATERIALES NATURALES

Tienen menor energía interna y toxicidad que los convencionales, requieren menores operaciones de tratamiento y afectan menos al entorno . Muchos, como la tierra, madera, bambú o fibras neturales son teóricamente reutilizables.

ECO- COMPATIBILIDAD DE MATERIALES CONSTRUCTIVOS

EDIFICIOS DE TIERRA Material Sostenible

• Material Local • Recurso Natural • Fácil de fabricar y trabajar• Baja energía contenida y económico • Flexibilidad en diseño /color / acabados de superficie• Confort acústico y térmico

TÉCNICA TRADICIONAL

TIERRA APISONADA• tierra apisonada tradicional

ADOBE• Sin estabilizar



• Semi- estabilizado • Estabilizado

BAHAREQUES• Bahareques tradicionales

TÉCNICA MODERNA

TIERRA APISONADA• Tierra apisonada estabilizada• Tierra moldeada

ADOBE• Tierra ligera

BAHAREQUES• Bahareques industriales

TÉCNICAS MODERNAS

TIERRA APISONADA ESTABILIZADA

El los últimos años se ha optimizado esta tecnología con maquinaria y técnicas que aceleran el proceso, produciendo edifcicios con mínimos requerimientos de mantenimiento.

DESCRIPCIÓN

• Cimientos : piedra u hormigón

• Paredes: 65% arena, 25% yeso y 5- 10% cemento

➢ Dimensión: 30 a 40 cm.



➢ Modulación: Opcional➢ Proceso de construcción ➢

• Acabados :➢ Color: Natural, color lima➢ Textura: Natural, graffiti, compleja

• Instalaciones➢ Eléctrica: Incorporada en el proceso ➢ Fontanería: Incorporada en el proceso

CARACTERÍSTICAS• Aislamiento térmico• Aislamiento acústico• Inercia térmica• Resistencia a la humedad y durabilidad• Resistencia a incendios

SOSTENIBILIDAD• Bajo impacto ambiental• Confort• Salud

COSTES $200.00 dólares m - ²

TIERRA MOLDEADA



Material estructural hecho con tierra y yeso calcinado que ha demostrao sobradamente su aplicabilidad en eificios comerciales y residenciales. Es una técnica “rompedora” menos costosa, más estética y más rápida que la constucció tradicional en tierra.

No comporta ladrillos, bloques o tierra compactada lentamente. Consiste en un vertido en unos encofrados del conjunto de un edificio, extrayendo el encofrado rápidamente, algo posible por la rápidez de fraguado del yeso calcinado (15% de concentración), sin necesidad de refuerzo de acero.

DESCRIPCIÓN

• Cimientos : • Hormigón

• Paredes: tierra , yeso calcinado

➢ Dimensión: 40 - 60 cm.➢ Modulación: Opcional➢ Proceso de construcción



• Acabados :➢ Color: pigmentos de acero oxidado,color artificial ➢ Textura: natural, impresion positiva o negativa

• Instalaciones➢ Eléctricas: Incorporadas en el proceso ➢ fontanería: Incorporada en el proceso

CARACTERÍSTICAS• Aislamiento térmico• Aislamiento acústico• Inercia térmica• Durabilidad y resistencia a la humedad

SOSTENIBILIDAD• Bajo impacto ambiental• Salud

TIERRA LIGERALos adobes son ladrillos hechios a mano y secados al sol, que contienen una mezcla de fango con paja. Los comprimidos son de tamaño mayor y más resistentes.

La tierra apisonada utiliza tierra para formar paredes monolíticas resistentes (tapial). Las mezclas, a veces con paja, sa colocan con pequeños encofrados que se van desplazando.

La tierra ligera se apoya en marcos, que se rellenan con el material muy húmedo, sostenido por el cajón mientras la tierra se seca. También se puede realizar con bloques (adobes) manuales o mecánicos.



DESCRIPTION

• Cimientos : Piedra u hormigón

• Paredes : 3 or 4 partes de paja /una parte de tierra

➢ Dimensión: 30 cm.➢ Modulación: Opcional➢ Proceso de construcción

• Acabados :➢ Color: pigmentos de acero oxidado, color artificial ➢ Textura: natural, impresión positiva o negativa

• Instalaciones• Eléctricas: incorporadas en el

proceso• Fontanería: incorporadas en

el proceso

CARACTERÍSTICAS• Aislamiento térmico• Aislamiento acústico• Inercia térmicaa• Durabilidad y reistencia a la

humedad


BAHAHEQUES

DESCRIPCIÓN



• Cimientos : solera

• Paredes: Estructura de madera y yeso estabilizado ➢ Dimensión: 18 - 20cm.➢ Modulación: Opcional➢ Proceso de construcción

• Acabados :➢ Color: enyesado color lima, otros colores

• Instalaciones➢ Eléctricas: Incorporadas en el proceso ➢ Fontanería: Incorporada en el proceso

CARACTERÍSTICAS



• Confort térmico• Aislamiento acústico• Durabilidad y resistencia a la humedad


BAMBÚ

MATERIAL SOSTENIBLE • Recurso natural• Material reciclable • Material no contaminante• Bomba de producción de oxígeno• Bajo coste y poca energía contenida• Rapidez de crecimiento

PROPIEDADES

• Resistencia

• Reistencia a compresión

• Comportamiento con carácter• Comportamiento al fuego• Eficiente

MaterialEnergía de producción MJ/kg

Densidadkg/m 3

Energía de producción MJ/m 3

Resistencia a la presión kN/cm 2

Energía por unidad de superficie

(1) (2) (3) (4) (3)/(4)



Acero 30,0 7800 234.000 1,600 150.000

Hormigón

0,8 2400 1920 0,080 24.000

Madera 1,0 600 600 0,075 8.000

Bambú 0,5 600 300 0,100 3.000

FUNCIONES

Estructurales• Estructuras resistentes

• Estructuras resistentes

• Estructuras de puentes



• Estructuras ligeras

• Cubiertas

• Paisajismo



Juntas• Mordazas metálicas circulares

• Mordazas metálicas laterales

• Nudos espaciales, con elemento central de acero



• Conexión con tubo de acero y anillos

• Manojos de caña

Techos • Techo de bambú

• Tirantes prefabricados con placas de bambú

16. MATERIALES INNOVATIVOS

AISLAMIENTO TÉRMICO TRANSPARENTE (TTI)



Actúa compensando las pérdidas de los cerramientos con aportes solares que calientan los locales. En comparación con los materiales convencionales de aislamiento tienen dos grandes ventajas:

• Aislamiento térmico de alta eficiencia (valores bajos del coeficiente de transmisión Lambda)

• Alta transmitancia de la radiación solar (valores altos del coeficiente total gh)

Los comercialmente adquiribles hoy son plásticos translucidos, como PC (policarbonatos) o PMMA (polimetilmetacrilatos) con estructura en nido de abeja o tubular típica de un absorbedor. A pesar de sus excelentes propiedades tienen algún defecto. El proceso de fabricación (extrusión) crea puntos débiles en la estructura del aislante, con defectos ópticos consecuentes.

En Austria se está desarrollando una importante investigación sobre estos materiales, orientados hacia el desarrollo y producción de nuevos aislamientos transparentes.

Se han marcado para el proyecto los siguiente objetivos principales:

• Examen de muchos tipos de plástico transparente y selección de láminas adecuadas de polímero, teniendo en cuenta los requerimientos específicos (resistencia al envejecimiento, al fuego, etc.)

• Optimización teórica de estructuras laminares perpendiculares al absorbedor para aislamiento térmico y transmisión de energía radiante

• Elaboración de conceptos para la tecnología del proceso de producción y realización de prototipos

• Verificación de cálculos teóricos y modelos.

17. TRATAMIENTO DE AGUA

VENTAJAS

• Rebajar el consumo de agua limpia• Menor riesgo de esfuerzo excesivo en fosas sépticas o depuradoras• El tratamiento de aguas grises en gravas es muy efectivo• Lugares no aptos con tratamientos convencionales• Menor consumo de energía y productos químicos• Recarga del nivel freático • Crecimiento de plantas



• Recuperación de nutrientes que se pierden en otros casos

• Menor consumo de agua limpia

En muchos usos puede reemplazar las aguas limpias, ahorrando costes e incrementando el suministro de agua en zonas en que se precisan para el riego. Casi toda el agua doméstica (excepto W.C.) se puede reciclar en el exterior, disminuyendo el consumo de agua limpia.

* Menor carga en fosas sépticas y depuradoras

* Depuración de alta eficiencia

* Lugares no aptos para una fosa séptica

Zonas de terrenos impermeables por ejemplo.

* Menor consumo de energía y productos químicos

Se tratan caudales menores de agua y se puede prescindir de abonos químicos en las plantaciones.

* Recarga del nivel freático

.

* Crecimiento de plantas

En casos de escasez del agua de riego

* Recuperación de nutrientes que se pierden en otros casos

Se ayuda a mantener la fertilidad del suelo.

* Incremento de la conciencia y sensitividad a los ciclos naturales

CARACTERÍSTICAS

Se trata de construir ambientes mojados, suelos filtrantes y combinaciones de ambos. Son sistemas de tecnología relativamente baja que imitan entornos naturales de forma intensiva. La depuración es similar a la de sistemas convencionales pero usando tierra y plantas en lugar de hormigón y metales.

Fitodepuración (construyendo zonas húmedas)



Se usa para la eliminación de nutrientes (nitrógeno y fosforo) en los efluentes biológicamente depurados, o para el residuo clarificado de las fosas sépticas. Las algas y macrofitos acuáticos se usan en sistemas simples con bajo consumo de energía. Existen tres sistemas de fitodepuración :

Sistemas macrofíticos

Consisten en suelos pantanosos artificiales en donde los macrofitosd contribuyen, conjuntamente con los microrganismos a la depuración del agua. Existen dos tipos de tratamiento:

a. Flujo de superficie (FWS - free water surface). El agua circula por estanque de poca profundidad (1- 1,2 m) con macrofitos flotantes o macrofitos raices . Periodicamente se cosechan los microfitos para evitar que se llene el estanque.

b. Flujo bajo la superficie (SF - sub- surface). Es una zanja excavada en el suelo y repleta de materiales inertes diferentes gravas y arenas), donde emergen microfitos raices que actúan como filtro y como agentes purificadores del agua que circula por la zanja.



Sistemas de microalgas plactónicas

Ekl agua de desecho biológicamente purificada se coloca en estanques, donde los elementos eutróficos se reducen por acción de las microalgas La separación de las algas requiere soluciones tecnológicas, como centrifugación, cribado,...

Lagunas artificiales con cadenas alimenticias controladas

La biomasa de las algas y los macrofitos realizando la purificación ayudan a mantener una cadena alimentaria que produce especies interesantes económicamente.

18. RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN

Su recuperación depende en gran medida de la facilidades existentes. En Holanda los procesos establecidos en este sentido recuperan un 60% del material de demolición.

ESTRATEGIAS DE RESIDUOSHay cuatro estadios en cualquier estrategia de residuos:• reducir los residuos en el origen• seleccionarlos para reutilización o reciclado• re- usar o reciclar• disponer higienicamente de los residuos

finales

RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN• Diseñar con medidas estándar para reducir adaptaciones in- situ, requerir al

contratista para aprovechar al máximo los restos, es una de las formas más



factibles de reducir residuos de la construcción. Unas mediciones ajustadas también contribuyen a ello ya que es muy difícil reducir los restos de materiales como morteros y hormigones.

• En las especificaciones se han de incluir clausulas referentes a la separación, almacenamiento y recolección de materiales reciclables y al depósito de otros materiales. Durante la construcción y al final de la misma el material de limpieza debe ser ecológico. Una adecuada recogida de residuos puede aumentar el coste de la mano de obra, pero reducir el de los materiales y, a la vez, contribuir a la higiene del entorno.

• Re- usar materiales o componentes cuando se pueda, y al especificar productos favorecer los compuestos de materiales reciclables. Tejas, ladrillos, juntas, abrazaderas, aparatos de cocina y de baño, etc., siempree tienen un posible mercado.

• Re- usar un edificio existente es una de las estrategias sostenibles más efectivas. Se producen ahorros de materiales, energía, transporte, mano de obra, etc., aunque requiere un estudio cuidadoso de la condiciones necesarias para convertir en útil aquello que había dejado de serlo.

RESIDUOS SÓLIDOS

Durante la fase de construccción es el único momento en donde los proyectistas pueden influir en la generación de residuos sólidos, pero se puede contribuir a una buena gestión de los residuos de los edificios en funcionamiento preveyeno espacios adecuados para el almacenamiento selectivo de dichos residuos.


INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA · Olgyay dice sobre la forma de un edificio que: 1. La forma cuadrada...

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