19.b .- Climatologia Diseño

7/23/2019 19.b .- Climatologia Diseño

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INSTALACIONES-2

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS

S O 1 0 -1 1

Profesor: Dr. Jul ián Domene García

ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

SOLUCIONES DE DISEÑO YCONSTRUCTIVASJulian

e Garcia

Firmado digitalmente por Julian Domene

GarciaNombre de reconocimiento (DN): c=ES,

cn=Julian Domene Garcia,email=judomene@yahoo.es,

serialNumber=24110661Z, sn=DomeneGarcia, givenName=Julian,

1.3.6.1.4.1.17326.30.3=ESQ1870001C,o=Colegio Oficial Ingenieros Industriales

Andalucía Oriental, ou=Ingeniero,title=Colegiado nº 469,

2.5.4.13=Qualified Certificate: CAM-PF-SW-KPSC

Fecha: 2011.03.21 12:53:42 +01'00'

El término construcción sostenible nosólo abarca los edificios propiamente

dichos, sino también al entorno y sumanera de integrarse en éste paraformar las ciudades.

INTRODUCCIÓN

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El desarrollo urbano sostenible tiene el objetivode crear un entorno urbano que no atente contrael medio ambiente y que proporcione recursos

urbanísticos suficientes, no sólo en cuanto a lasformas y la eficiencia energética y de agua, sinotambién a la funcionalidad, consiguiendo un

lugar que sea mejor y más agradable para vivir.

INTRODUCCIÓN

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Es pues necesario un cambio de

mentalidad de la industria (y en lasestrategias económicas), con la finalidad

de priorizar el reciclaje, la reutilización yla recuperación de materiales, frente a latendencia tradicional de la extracción de

materias naturales.

Así mismo, es necesario fomentar la

utilización de procesos constructivos yenergéticos basados en productos y

energías renovables. judomene@ugr.es

Con la construcción sostenible se pretende ahorrar, conservar ymejorar. A grandes rasgos, los requisitos que deben cumplir losedificios sostenibles incluyen:

1. Un consumo racional de la energía y del agua2. Una uti lización de materiales no dañinos con el medio ambiente

3. Un uso racional del suelo

4. Una minimización de residuos durante la construcción y elperiodo de vida

5. Una integración natural en el entorno.

Aunque en España, se carece de estudios específicos sobre lascondiciones construcción-clima, y sobre el comportamientoambiental en los procesos de fabricación, ya se empieza a hacer

construcciones que siguen parámetros ambientales. (CTE).

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PAUTAS DE DISEÑO PARA:

LAS CONDICIONES DE INVIERNO LAS CONDICIONES DE VERANO

INTRODUCCIÓN

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Diseño para condiciones de invierno

Captación gratuita de energía

Pasivos

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CAPTACIÓN

Activos

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De la energía que necesitan sus ocupantespara vivir .

El edificio sedebe convertir de una forma

natural, en elsistema de:

CaptaciónRegulación

AcumulaciónDistribución

CAPTACIÓN GRATUITA DE ENERGÍA

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Generalmente se denominan sistemas deacondicionamiento pasivos a aquellos que son parteconstituyente del edif icio, bien como factores:

Puramente de diseño como elementos constructivoselementales (muros, ventanas, etc.)

O modificados (invernaderos, sótanos, galerías, etc.)

CAPTACIÓN GRATUITA DE ENERGÍA

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Diseño para condiciones de invierno

Pasivos

De forma directa

Retardada

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CAPTACIÓN

Activos

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Realmente ningún sistema es

totalmente directo, ni totalmenteretardado, sino que la clasificación

se basa en el predominio de uno delos dos, y esto unido a las formasde captación da lugar a:

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Sistemas de captación directa.

Sistemas de captación directa y lazo convectivo.

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Sistemas de captación retardada por acumulación en muroy lazo convectivo.

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Sistemas de captación retardada por acumulación en muro y lazo convectivo.

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Sistemas horizontales de captación retardada por acumulación.

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Sistemas verticales de captación retardada por acumulación.

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Sistemas verticales de captación retardada por acumulación.

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SISTEMAS DE CAPTACIÓN DIRECTA

SISTEMAS DE CAPTACIÓN DIRECTA.

El efecto invernadero

RADIACIÓN SOLAR

Interior

VIDRIO

5 % 10 %

Radiación en elinterior

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La captación directa de la radiación solar se puedeproducir a través de elementos transparentes.

Tiene como inconvenientes:

La dependencia absoluta de las horas del sol

Proceso incontrolado de acumulación en paredes y

suelos

Provocando una irregular distribución del calor a lolargo del día.

LOS SISTEMAS PASIVOS DE CAPTACIÓN DERADIACIÓN SOLAR.

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Para solucionar en parte este inconveniente se handesarrollado sistemas basados:

En una correcta acumulación de la energía que ha

atravesado el vidrio Una adecuada distribución espacial y temporal deesa energía.

Los sistemas solares pasivos que actúan sobre

estos parámetros son los denominados:

invernaderos adosados

muro trombe judomene@ugr.es

INVERNADEROS ADOSADOS

Para el dimensionado energético de un invernadero adosado sepuede indicar que la superficie de acristalamiento, para obtener un

rendimiento razonable, debe estar comprendida entre 0,30 y 1,00 m²de vidrio por cada m² de superficie úti l del local.

El invernadero adosado como sistema pasivo de calefacciónse comporta técnicamente del mismo modo que el murotrombe.

Solamente cubren las necesidades del local que recibe laradiación.

Sin embargo, existen algunos mecanismos que permiten dar mayor amplitud al área acondicionada.

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El más evidente es el que recurre a una circulación

forzada mecánicamente para llevar el aire caliente aotros puntos del edificio

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Otra posibilidad consiste en aprovechar lacolocación de un lecho de grava bajo el edificio,

para que se convierta en acumulador de calor y, altiempo, sirva para distribuir el calor bajo todos loslocales

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35 judomene@ugr.es

MURO TROMBE

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MURO TROMBE

En un clima como el nuestro las necesidadesde vidrio captador de energía solar sería de0,25-0,75 m² por unidad de superficie a

calefactar.

La superficie necesaria de aberturas para

circulación de aire debe ser de 100 cm² por metro cuadrado de muro y el espesor de lacámara de aire 10 cm.

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Diseñar pensando en las condiciones de verano esmucho más difícil que hacerlo para las condicionesde invierno, ya que no existen fuentes naturales de

refrigeración como alternativa al sol

El conjunto de estrategias que para las condicionesde verano pueden desarrollarse se deben agrupar en tres grandes apartados temáticos:

ENFRIAMIENTO Y VENTILACIÓN PASIVOS

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ACTUACIONES CONTRA EL SOBRECALENTAMIENTO

Actuacionesdirectas de

enfriamiento Actuaciones entemperatura efectiva

sin enfriamiento judomene@ugr.es

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El sobrecalentamiento es un fenómeno que seproduce a lo largo de todo el año, como consecuenciade la transformación de la energía radiante de origensolar en energía térmica

Los mecanismos que actúan son:

La transformación de laradiación, al ser absorbida por uncuerpo

El efecto invernadero,

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Por este motivo, el conjunto de estrategias más importantesa incorporar en un edificio, para que funcione encondiciones de verano, son las que lo enfrentan alsobrecalentamiento; que se pueden agrupar en dosapartados:

1. Estrategias de reducción del sobrecalentamiento.

2. Estrategias de eliminación del sobrecalentamiento.

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oEmpleo de acabados claros.

o Cubiertas ventiladas.

o Uso racional del aislamiento.o Huecos sombreados y oscurecidos

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Empleo de acabados claros.

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Cubiertas ventiladas

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La forma de actuar sería doble:

1.- Por un lado preventiva situándolos haciaorientaciones adecuadas

2.- Por otro correctora, al protegerlos de lasganancias solares no deseadas(sombreándolas, objetivo que se puedeconseguir colocando en el dintel un parasol oun cuerpo volado).

Huecos sombreados y oscurecidos

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CARACTERÍSTICAS ACRISTALAMIENTOS

El factor solar (Fs) de un acristalamiento se definecomo:

“La relación entre la energía total que penetra a

través de ese acristalamiento y la energía solar incidente”

Indica la transmitancia a través del acristalamiento.

Los acristalamientos y su factor solar.

Así un vidrio incoloro tiene un factor solar de 0,85, cuando esatravesado por el 85% de la radiación que incide sobre él.

Un vidrio coloreado del 0,52 y un vidrio reflectante del 0,38. judomene@ugr.es

Existen principalmente dos tipos de proteccionessolares:

Aquellas que sin modificar la resistencia térmica delcerramiento acristalado impide en determinadosmomentos la incidencia de la radiación solar directa

sobre el cerramiento (parasoles, toldos, voladizos, alerosetc.)

Aquellas que, modificando el coeficiente detransmisión de calor del conjunto cerramientoacristalado-protección solar, permiten reducir laincidencia de la radiación sobre el acristalamiento

(persianas interiores, exteriores, cortinas etc.).

Protecciones:

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Protecciones:

Corresponde a las protecciones solares definir unfactor de protección solar (Fps), que es la relaciónentre la energía que incide sobre un acristalamiento

una vez atravesada la protección y la que incidiría si noexistiera esa protección.

Por ejemplo un hueco con un toldo exterior móvil tieneun factor de protección solar de 0,35, es decir penetrasolamente el 35% de lo que penetraría sin el toldo.

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ELIMINAR EL SOBRECALENTAMIENTO

La ventilación más adecuada es la ventilacióncruzada entre huecos situados en fachadasdistintas

LA VENTILACIÓN.

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Dado que el aire sobrecalentado tiende a estratificarse en la partealta de la habitación, es igualmente recomendable que laventilación actúe sobre esta zona, mediante una corriente de aireque recorra la habitación en diagonal o simplemente por la parte

superior, util izando ventanas con aberturas de tipo bandera

LA VENTILACIÓN

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También es posible utilizar sistemas de ventilación

independientes de las ventanas; son las chimeneastérmicas de ventilación, cuya función es la misma quela de las chimeneas de humos pero eliminando airecaliente

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62 judomene@ugr.es

ACTUACIONES EN TEMPERATURA EFECTIVA SINENFRIAMIENTO.

La temperatura efectiva es un parámetro que mide lasensación de calor o frío que nos provoca un ambiente

Depende de: El arropamiento

La actividad.

La velocidad del aire (2)

La radiación (3)

Humedad ambiente (1)

Basándose en todo ello es fácil comprender que se

puede reducir la sensación de calor sin necesidad debajar la temperatura. judomene@ugr.es

En la configuración del edif icio podemos tener también en cuenta este aspecto forzando laventilación cruzada, que al tiempo ayuda a laeliminación del sobrecalentamiento

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Otro parámetro es la radiación:

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Influencia del aislamiento en la amortiguación de la ondatérmica:

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La ventilación nocturna como estrategia de enfriamiento:

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ACTUACIONES EN TEMPERATURA EFECTIVA SIN

ACTUACIONES EN TEMPERATURA EFECTIVA SINENFRIAMIENTO

Enfriamiento evaporativo:

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Enfriamiento por reirradiación nocturna:

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Bolsa de aire frío acumulado durante la noche en los patios:

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Sistema de enfriamiento de aire aprovechando la inercia delterreno:

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LA INFLUENCIA DE LA INERCIA TÉRMICA EN

LA INFLUENCIA DE LA INERCIA TÉRMICA ENLAS CONDICIONES DE VERANO.

La influencia de la inercia térmica

en el bienestar es particularmenteimportante durante el verano, ya

que en este período se produce elya conocido efecto térmico

denominado sobrecalentamiento.

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D t t d l ñ f d t l t l

Durante todo el año, pero fundamentalmente a lolargo de los meses de calor, los espacios cerradosalcanzan temperaturas superiores a las del ambienteexterior.

El sobrecalentamiento lo producefundamentalmente la radiación solar, aunque no esla única causa, como las cargas internas:

1. El calor disipado por los ocupantes

2. Por los equipos de alumbrado

3. Por el resto de maquinaria que consuma ytransforme energía (electrodomésticos, televisores,

ordenadores, etc.). judomene@ugr.es

Dado que la mayor causa del

sobrecalentamiento es la radiaciónsolar , durante el verano es muy

importante proteger los huecosacristalados, con soluciones fijas,móviles o simplemente con lacorrecta orientación de los huecos

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La temperatura media de un día de verano,salvo excepciones, se encuentra siempre

dentro de unos márgenes aceptables debienestar, es decir, entre 19 y 25 ºC para

casi la totalidad de la Península.Si durante los meses de verano se pudiera

mantener en el interior de los locales esatemperatura media, habríamos conseguidolas condiciones de bienestar.

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Este fenómeno se produce espontáneamente enel interior de una cueva, un sótano, una iglesia ouna vivienda popular, es decir en

construcciones masivas con mucha inercia.Se acumula el calor en los muros durante las

horas centrales y calurosas del día, paradistribuirlo lentamente durante el resto deltiempo.

En todas ellas, el coeficiente de estabilidadtérmica estará por debajo del 0,3.

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Dado que la capacidad de acumulación de un

elemento constructivo pesado es muy alta, paraque la temperatura del aire de la habitación subaun grado, habrá sido necesario aportar enormes

cantidades de energía al cerramiento.Por ello, cuanto mayor sea la masa que hay quecalentar, menos subirá la temperatura del aire y,con masa suficientemente significativa, se podráconseguir en el interior una estabilidad térmica

perfecta, próxima a la temperatura media del día. judomene@ugr.es

RESUMEN

Como se ha visto en este tema, la forma mássencilla de emplear la energía natural emitida por elsol es mediante el uso de sistemas pasivos, esdecir, aquellos sistemas que utilizan los elementospropios del edificio para su funcionamiento:

las ventanas y ventanales para la captación deenergía

los muros y particiones internas para suacumulación

la forma y configuración interior de sus espacios

para la distribución. judomene@ugr.es

Para finalizar, la combinación de:

Un correcto sistema de captación Una adecuada acumulación

Un pequeñísimo sistema de apoyo

Permite alcanzar las condiciones de

bi t f ilid d

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