ACONDICIONAMIENTO AMBIENTAL
2014
ESTRATEGIAS DE
CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO
PASIVO
Profesor: Dr. Gerardo Saelzer
1
2Materias :
1 parte
Introduccin general al tema del hbitat sustentable y susestrategias de diseo pasivo.
2 parte
Conceptos generales de estrategias de calentamiento y deenfriamiento pasivo, anlisis de casos y detalles.
Conceptos generales de estrategias de acondicionamientoactivo, anlisis de casos y detalles.
3ESTRATEGIAS DE
DISEO
BIOCLIMTICO
Qu es una estrategia?
Qu es diseo bioclimtico?
4ESTRATEGIAQu se entiende por estrategia?
Conjunto de acciones planificadas de manera anticipada y
sistemtica para lograr un fin u objetivo determinado.
5DISEO BIOCLIMTICO
Diseo que tiene en cuenta las condiciones climticas del lugar,
aprovechando los recursos disponibles (sol, temperatura, humedad,
viento), para lograr confort trmico, reduciendo los consumos de energa
y disminuyendo los impactos ambientales.
5
CONFORT
Bajo consumo energtico
Disminuir impactos ambientales
Eficiencia Energtica
Hbitat Sustentable
6Estrategias bioclimticas significa:
Para nosotros, estrategia implicar tener un patrn de diseo, y ste
debe permitir orientar, descubrir y explorar en el diseo, la bsqueda
de los siguientes objetivos:
-Brindar confort trmico
-Aprovechar el clima, pero tambin, protegerse de l
-Minimizar el consumo energtico y el impacto ambiental
Veremos a continuacin que significa cada uno de estos conceptos.
6
7Aplicar estrategias bioclimticas, para brindar Confort Trmico, significa:
Conocer a cabalidad las caractersticas del CLIMA especfico donde se va a
actuar y definir en consecuencia:
-Las estrategias de CALENTAMIENTO
-Las estrategias de ENFRIAMIENTO.
De que dependen las estrategias?
-De las caractersticas del CLIMA principalmente.
- De las necesidades de CONFORT trmico (hbitat y ocupante)
7
8EL CLIMA Su influencia sobre la vida en el planeta.
La adaptacin a las distintas condiciones del medio climtico.
Por ejemplo: Razas humanas y animales vegetacin desrtico o de selva hmeda cambios estacionales etc.
8
99
EL CLIMA Su influencia sobre la arquitectura.
masa
sombras
aislamiento
lluvias
fro
Radiacin
calor
1010
CONFORT TERMICO - requerimientos del hombre
-De que depende el confort?
-Las prdidas trmicas del cuerpo humano dependen de 6
parmetros fsicos:
Temperatura de la pared
Temperatura del aire
Velocidad del aire
Humedad
Metabolismo
Vestimenta
Intercambio trmico
55% conveccin
44 % radiacin
1% conduccin
La temperatura de las paredes, influye sobre
los intercambios trmicos por radiacin
11
Confort trmico
Temperatura de confort para diferentes
actividades
Una humedad relativa entre
30% y 70%, no produce unaInfluencia significativa sobre
la sensacin de confort.
12
Cmo responde la arquitectura a estos desafos de confort con bajo consumo energtico?:
Surge lo sustentable con algunos trminos asociados que no son sinnimos, pero persiguen un comn denominador, promover diseos con el objetivo
de restaurar el balance o equilibrio entre el medioambiente y lo manipulado
por el hombre.
Estos trminos, entre otros, son:- Arq. Ambiental respetuosa del medio ambiente;- Ecolgica bajo impacto en ecosistemas y respeto a la biodiversidad;- Bioclimtica Habitabilidad y confort con bajo consumo; = respuesta
eficiente al clima, potencia el uso de los recursos y se resguarda de los problemas derivados del clima.
- Pasiva - ; etc.
Esto, no como estilo o moda, ya que ello, como tal, son conceptos no
sustentables.
Se busca, finalmente, una arquitectura eficiente cuyo objetivo final es mejorar la calidad de vida,sin destruir el medio ambiente.
13
Como enfrentamos el problema:
cuales son los elementos a considerar y los aspectos que debemos
conocer para decidir las estrategias ms adecuadas?
- 1.El LUGAR (clima-latitud- situacin topogrfica y otros)
- 2.El HABITAT (diseo y construccin)
- 3.El OCUPANTE (confort trmico-respiratorio, visual y acstico)
14
1.LUGAR - Clima: aspectos a considerar
Temperaturas medias, mx y mn
Radiacin solar
Humedad relativa
Vientos
Pluviometra
(datos aportados por las estaciones meteorolgicas y/o por datos
de bancos de datos del macro clima, por ejemplo el Meteonor)
15
- 1.El LUGAR: Situacin topogrfica - microclima:
aspectos a considerar
- Alturas
- Depresiones
- Cuerpos de agua
- Bosques
- Ciudad
- Llanos
- Naturaleza del suelo etc.
1616
2.El HABITAT:
-Diseo y disposicin de los espacios
respecto de su entorno, orientacin y
su materializacin. (zonas trmicas-
materiales y su posicin)
-Adecuacin a su destino (tipo de
edificio) y uso de sus espacios y su
relacin con el medio exterior.
(vivienda, oficina, escuela, hospital
etc.)
-Complementacin adecuada con
los sistemas de acondicionamiento
si fuese necesario. (uso eficiente de la
energa)
CONTROL DESTINO
1717
3.El OCUPANTE:Confort de los ocupantes respecto del comportamiento trmico,
lumnico y calidad del aire en los recintos
Quieto
En ejercicio
1818
CONSUMO ENERGETICO:
Formas de transferencia de calor:
En general, cuando existe una diferencia de temperaturas, se produce
un flujo de calor. El flujo de calor es siempre proporcional a la diferencia
de temperaturas.
Conduccin. El calor se transmite a travs de la masa del propio cuerpo.
Conveccin. el calor puede ser "transportado" por el propio movimiento del fluido, por la diferencia de temperaturas.
Radiacin. Todo material emite radiacin electromagntica, cuya intensidad depende de la temperatura a la que se encuentre.
El sol nos aporta energa exclusivamente por radiacin.
19
REQUERIMIENTO ENERGETICO:
Los requerimientos energticos de un edificio
son determinados por :
- las prdidas por los cerramientos
y por la ventilacin y,
- las ganancias por la radiacin
solar y los aportes internos.
Q= Perdidas por conduccin, radiacin y conveccin, a travs de los cerramientos.
Las prdidas son directamente proporcionales al nivel de aislamiento del edificio.V= Representa las prdidas por ventilacin (renovacin de aire) e infiltraciones.
Las prdidas son proporcionales al volumen del edificio y a la tasa de renovacin de aire.S= Representa los aportes solares a travs de los vidrios (se desprecian los aportes solares a travs de los muros opacos).I = Representa los aportes internos de calor (aparatos elctricos, cocina u otros y la presencia de personas).
Equilibrio trmico
20
AHORRO de ENERGIA:
Distintos diseos puede definir el nivel de consumo de energa en una
vivienda, para un mismo nivel de confort:
21
ESTRATEGIAS
DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO PASIVOConcepto de captar-almacenar-distribuir y conservar. Concepto de proteger-disipar-minimizar-evitar y enfriar.
2222
ESTRATEGIAS DE CALENTAMIENTO
2323
Concepto de CAPTAR:
Recoger la energa solar y transformarla en CALOR.
La radiacin solar recibida por un edificio, depende:
- del clima (de sus variaciones diarias y estacionales),
- as como de su orientacin,
- de la naturaleza de sus superficies y materiales,
-de la topografa y del entorno (sombras), etc.
Hay dos maneras de captar:
Captacin directa: Ocurre principalmente a travs de las superficies vidriadas (ventanas)
Captacin indirecta: Es cuando el calor se consigue a travs deespacios especiales (invernaderos, conservatorios u otros)
24
Captacin directa:
Ocurre principalmente a travs de las superficies vidriadas (ventanas) de
la envolvente que dejan pasar la energa solar hacia el interior del recinto.
Debe observarse:
- buena orientacin, superficie acristalada suficiente y entorno despejado
(buen emplazamiento)
- buen almacenaje, masa suficiente en zona irradiada y en zonas o reas
libre de objetos (muebles, alfombras u otros).
- buena conservacin y distribucin del calor
- riesgo de grandes perdidas en das nublados o en la noche por ventanas
- riesgo de infiltracin de viento y lluvia por ventanas
- riesgo de sobrecalentamiento en verano por ventanas
25
Diferentes conformaciones de ventanas
Cubiertas vidriadas
26
Muros vidriados
Complejo Unin Europea Blgica
27
Cubiertas vidriadas
Espacios especiales
de captacin
28
Captacin indirecta:
Es cuando el calor se consigue a travs de terceros espacios
(invernaderos, conservatorios u otros) que actan como espacios
especialmente dispuestos para captar eficientemente y que sirven
trmicamente a recintos adyacentes.
Estos espacios colectores, conservatorios, solarium, piezas solares o
invernaderos, utilizan como mtodo de atrapar energa, el llamado
efecto invernadero.
- cuando el requerimiento de calor es mayor a la capacidad
de captacin directa o,
- cuando no hay capacidad de almacenar este
calor al interior del recinto y se necesita obtener el calor de un espacio
distinto para obtener calor.
2929
Debe observarse:
- buena orientacin, almacenaje y excelente distribucin del
calor hacia los recintos que sirve y, estos ltimos bien aislados.
- buen control de radiacin para evitar los sobrecalentamientos.
- buen control de las aberturas de distribucin del calor hacia el
interior (puede actuar negativamente si no se controla)
- buen control de ventilacin hacia el exterior de este espacio,
para evitar el sobrecalentamiento en pocas de calor.
3030
FACTOR SOLAR (FS)
Representa el porcentaje de energa solar incidente transmitido a
travs de una pared vidriada hacia el interior de un local
La transmisin energtica total a travs de un vidrio, est en funcin de:
- Angulo de incidencia de los rayos solares.
- La naturaleza del vidrio (claros, absorbentes o reflectantes)
Los parmetros a tener en cuenta son:
- Posicin del sol (latitud y estacin)
- Orientacin e inclinacin de la pared vidriada (geometra del edificio)
31
Anlisis trmico de un invernadero, con siete configuraciones distintas:
- sv = vidrio sencillo (monoltico)
- dv = doble vidrio o termopanel
- pc = policarbonato
- Las configuraciones 3 y 4, presentan sus paredes laterales opacas.
32
Edificio Bioclimtico de ENAP en
Punta Arenas
33
Viviendas Condominio Nuevo Mundo
CITEC UBB
Detalle del espacio solar
Anlisis de asoleamiento del conjunto durante la etapa de diseo
3434
Captar a travs de muros opacos (llenos).
La materia (muro), posee una cierta capacidad de acumular calor, la eleccin de los materiales nos permite, en cierta medida, adaptar los edificios a las
variaciones del clima local.
Aparece el concepto de:
Inercia trmica.
Este concepto es muy propio
del guardar.
Conceptos de:
-Atenuacin trmica
-Desfase trmico
35
Muro Trombe captar y almacenar
Fase 1 Fase 2 Fase 3
36
Muros trombe
37
Muros trombe y muro de agua
3838
Concepto de ALMACENAR:
Guardar el calor captado de la energa solar, en el seno de los materiales, con el fin de aportarlo cuando sea necesario el requerimiento de calor.
Es: la capacidad de acumulacin de calor de los materiales (la inercia trmica del edificio ), permite atenuar las fluctuaciones de temperatura y, el desfase trmico.
La capacidad de acumulacin trmica de una pared es una caracterstica que depende de su espesor, de su peso y del calor especfico del material, y nos indica la capacidad de almacenar el calor.
3939
El ALMACENAJE, aporta dos condiciones fundamentales al confort:
- 1. La atenuacin de las fluctuaciones de temperatura en el interior y,
- 2. El desfase trmico entre la temperatura exterior y la interior.
Ello depende de:
- el espesor del muro
- el peso del elemento
- del calor especfico
4040
La capacidad trmica de una
pared es til en un clima templado,
slo si se ubica hacia el interior
del edificio y se encuentra aislado
de las condiciones climticas
exteriores
Inercia trmica al interior
o al exterior?
4141
Directo
Indirecto
Almacenaje
Aqu participa el principio
De equilibrio trmico
Almacenaje en un elemento no irradiado
directamente, sino calentado con energa
llevada por medios mecnicos
42
Masa trmica en los suelos, en los muros y nuevas soluciones ms livianas
4343
Concepto de DISTRIBUIR:
En la distribucin del calor en un recinto habitable, ocurren los siguientes
fenmenos y alternativas.
Difusin natural:
El calor acumulado al interior de los materiales, es difundido
por conveccin y por radiacin.
Distribucin mecnica:
El calor es conducido a travs de distribucin mecnica,
de la zona de acumulacin hasta las zonas fras.
Termo circulacin:
La pared interior que es calentada por la radiacin solar,
Cede parte de ese calor al aire ambiente por conveccin,
de esta manera el calor es conducido hacia las zonas
ms fras.
4444
DISTRIBUIR: - difusin natural.
Del calor al fro
El calor acumulado al interior de los materiales,
es difundido por conveccin y por radiacin.
La conveccin aparece cuando la temperatura
de la superficie del material es superior a la
temperatura del aire ambiente y,
La radiacin, en forma de radiacin infrarroja de onda larga, aparece cuando la temperatura de la
superficie del material es superior a la temperatura
de la superficie de otros objetos presentes.
Conveccin y radiacin
natural
Movimiento del flujo
45
DISTRIBUIR: - distribucin mecnica.
El calor acumulado es distribuido, desde las
zonas calientes hacia las ms fras de manera
mecnica y controlada automaticamente.
Puede distribuirse cuando uno quiera y sin
necesidad de tener espacios espacialmente
conectados.
Igualmente, este sistema de distribuir el calor,
permite tener la zona de captacin alejada o
desconectada de la vivienda.
46
DISTRIBUIR:
Movilizar el aire caliente hacia las zonas fras.
Cuando una pared se calienta, bajo el efecto de la
radiacin solar, sta cede una parte del calor
acumulado al aire ambiente por conveccin.
En ese instante, el aire adquiere un movimiento
ascendente, provocando una succin del aire fresco.
Uno de los problemas de la Termocirculacin,
es que necesita una organizacin espacial
abierta.
La termocirculacin es ms efectiva cuando
hay deferencia de nivel entre la zona caliente
y la fra.
Sin duda, es mucho ms complejo distribuir
el calor entre zonas a un mismo nivel, ms
aun cuando estas zonas se encuentran
distantes.
ZONA CALIENTE ZONA FRIA
ESPACIOS CERCANOS Y CONECTADOS ESPACIALMENTE
4747
Proceso de termocirculacin:
- Cuando la superficie irradiada por el sol, es
calentada, parte de ese calor es cedido al
aire ambiente por conveccin y radiacin.
- Cuando el aire es calentado, adquiere un
movimiento ascendente y atrayendo el
aire fresco.
- Si los espacios ests suficientemente conectados,
se genera una circulacin de aire desde las zonas
calientes hacia las zonas fras. Este movimiento, se
llama termocirculacin de aire.
- Durante un da nublado o en la noche, con el fin
de evitar una circulacin inversa teniendo por
resultado un enfriamiento, el movimiento de aire
debe ser impedido.
Un aislante mvil, permite tambin evitar este
inconveniente.
48
Movimientos de aire interior
Si bien, el movimiento del aire caliente tiene relacin con
el movimiento convectivo, las presiones generadas por el
viento externo, siempre estarn presente en el comporta-
miento del aire interior.
4949
Espacios
interconectados
Espacios protegidos
y bien orientados
Distribucin de calor entre
espacios
50
Espacios interconectados entre s y en
dos alturas Distribucin del calor
5151
Conexiones entre recintos a travs de distintos
tipos de aberturas
Solucin acstica
52
Concepto de CONSERVAR:
La envolvente del edificio, juega un rol importante
en la lucha contra las perdidas de calor.
En la conservacin del calor en un recinto habitable,
ocurren los siguientes fenmenos y alternativas.
- La resistencia trmica de las paredes es igual a la suma de las resistencia de las capas de los materiales que la componen.
- Los puentes trmicos, son puntos dbiles en la envolvente que presentan menos resistencia al paso del calor y, deben tratar de disminuir.
- Las infiltraciones por juntas entre elementos constructivos, ductos, vanos y otros, provocan importantes prdidas de calor.
- El factor de forma juega un rol importante, ya que esta determina la superficie envolvente exterior.
- La organizacin de los espacios interiores permite crear ambientes trmicos diferentes. Orientarlos losespacios para captar hacia el norte o protegerse hacia el sur.
53
Como conservar el calor(conduccin-conveccin radiacin)
54
REGLAMENTACIN TRMICA : COMPLEJOS DE TECHUMBRE,
MUROS PERIMETRALES Y PISOS VENTILADOS.
Todas las viviendas debern cumplir con las exigencias de
acondicionamiento trmico que se sealan a continuacin:
Transmitancia trmica de elementos opacos de la envolvente
5555
AISLANTES TERMICOS
planchas
colchonetas
Celdas de aire
proyectado
56
La resistencia trmica de los muros, ventanas, puertas, cielos y pisos
56
5757
Resistencia trmica de las envolventes. OPACAS - MUROSLa resistencia de una pared es igual a la suma de la resistencia de los materiales.
- La resistencia trmica de una capa est en funcin
de la conductividad trmica y su espesor
- La aislacin trmica constituye el freno al transporte
de calor a travs de un elemento constructivo.
- La aislacin se puede ubicar de diferentes manerasdentro del muro (sobre la cara externa, la interna o en
ambas). Esto no afecta la calidad aislante de la pared,
pero s afecta la inercia trmica y el riesgo de
condensacin.
58
Aislacin al exterior,
inercia trmica interior
(til)
Aislacin trmica por el interior,
inercia trmica exterior
(intil)
Conservacin del Calor
5959
envolventes OPACAS - MUROS
Soluciones de abrigo continuo
Aislacin intersticial, no continuo
Encofrado
aislante
6060
Muros mejorados
Soluciones perforadas Soluciones micro celulares
61
Aislacin en Techos
Cielos de terminacin
Colchonetas
proyectados
62
Techos verdes:
- Alta masa hacia el lado
exterior
- Techumbre muy protegida
frente a las perdidas de
calor, pero principalmente
frente a la ganancia.
63
- Calidad de sus vidrios (simples o especiales)
- Calidad de sus marcos (tipo, calidad y materiales)
- Su resistencia trmica
- Su infiltracin
- Su proteccin
Resistencia trmica de la envolvente. VIDRIADAS VENTANASLas ventanas son puntos o superficies dbiles de la envolvente y
deben ser diferenciadas por la calidad. de sus vidrios (simples o
especiales) y de sus marco (tipo, calidad y materiales), e infiltracin.
marcos
vidrios
sellos
protecciones
64
Los puentes trmicosSon puntos o reas trmicamente ms dbiles que la constitucin
general de un elemento constructivo.
Normalmente se presentan en las juntas de materiales iguales o distintos,
en los refuerzos o zonas de estructuracin de un sistema etc.
Variacin de T y flujo de calor Buena y regular soluciones para evitar puente trmico
65
Termografa para determinar las zonas de perdida de calor y detectar
Los puentes trmicos.
66
Riesgo de condensacin y crecimiento de moho
El grfico muestra la relacin entre humedad relativa interior, temperatura superficial interior de la envolvente y del riesgo
de la condensacin superficial y crecimiento de moho. En el rea arriba de la lnea azul existen condiciones favorables para
el crecimiento de moho y en el rea arriba de la lnea roja existen condiciones favorables para la condensacin superficial.
6767
Las infiltraciones:
Las perdidas por infiltracin de aire controlado o descontrolado, constituyen
uno de los principales problemas de perdida de calor.
La renovacin de aire en una habitacin, es de gran importancia desde el
punto de vista del confort, (eliminar el aire viciado y mantener la tasa de
humedad al nivel de confort)
6868
Infiltraciones indeseadas
Como eliminar el aire viciado sin generar
grandes prdidas o conducirlo hacia otro
espacio interior. Ventanas y puertas mal ubicadas
respecto de los vientos predominantes
Ventilas fijas o selladas por el usuario
Ventilaciones y chimeneasdescontroladas.
Fallas constructivas tpicas
6969
Las infiltracionesNecesarias para la renovacin del aire, acarrean siempre un
arrastre del calor acumulado. Las aberturas debern ajustarse
a las necesidades de renovaciones.
7070
ESTRATEGIAS DE ENFRIAMIENTO
7171
Estrategias de enfriamiento
o de verano
7272
El concepto Proteger:
consiste en proteger el edificio, en particular, sus
aberturas del soleamiento directo.
Esto se logra utilizando convenientemente:
pantallas exteriores
- permanentes
- mviles
- estacionales (vegetacin)
formas y prolongaciones del edificio
- aleros
- volados
- balcones etc.
Todas las soluciones, dependen de la orientacin y
del ngulo solar, principalmente del verano, de la
luz y las vistas.
Especialmente en edificios
de altura, que tienen menos posibilidades
de obtener sombras del entorno, arboles y
otros.
Enfrentando la
radiacin solar,
especialmente este,
oeste, el norte tambin
dependiendo de la
latitud, mientras ms
alejado del ecuador,
ms importante es la
proteccin norte
73
Altura solar
21 Septimbre
Santiago 55.7
Concepcin 52.5
Puerto Montt 47.7
Altura solar
74
Pantallas exteriores:
- Celosas, dependen
absolutamente del recorrido
del sol.
La separacin entre ellas, y el
ngulo prefijado.
7575
Pantallas fijas:
Celosas y lonas
76
Pantallas fijas:
Celosas y lonas
7777
Celosas mviles verticales
7878
Celosas mviles verticales
Puertas de planchas perforadas o
de celosas
Pantallas de Vidrios serigrafas o
filtros solares
79
Pantallas fijas:
Planchas perforadas
8080
Pantallas mviles frente a cada vano:
- interiores
- exteriores
8181
ExterioresInteriores
Pantallas mviles frente a cada vano:
82
Pantallas fijas y mviles:
De lonas y vidrios con filtros solares
83
Concepcin Santiago
Dimensionamiento de alero fijo en orientacin norteEjemplo: Concepcin - Santiago
84
85
Obstrucciones y pantallas:
Elementos constructivos propios del edificio
8686
Pantallas estacionales: (vegetacin)
87
8888
Concepto de Disipar:
significa extraer el calor excesivo desde
el interior del edificio.
8888
Disipar a travs de la ventilacin natural
Es importante para lograr confort trmico a travs de perdidas de
calor por conveccin.
Segn esto, es importante la cantidad y la velocidad del flujo de aire.
Formas de ventilacin natural en las edificaciones:
1. ventilacin de una sola fachada
2. ventilacin cruzada (por efecto del viento)
3. ventilacin por efecto stack (gradiente de temperaturas)
1. 2. 3.
89
Disipar:
significa extraer el calor excesivo desde
el interior del edificio.
Formacin de las presiones positivas y negativas
a partir de la direccin del viento y la forma del
edificio.
El movimiento del aire interior, depender de la
distribucin de los vanos y sus orientaciones
respecto de la direccin de los vientos.
Sombra de viento
9090
Esquemas de las presiones de viento a partir de la direccin de los vientos.
Representacin en planta y corte.
primavera
verano
otoo
invierno
9191
Movimiento del
aire a partir de
las aberturas y
la direccin del
viento.
La ventilacin,
siempre debe
cruzar el espacio,
aunque salga por
el mismo lado.
92
Esquema de circulacin flujos de aire
en edificios de servicios
Esquema de circulacin flujos de aire
en viviendas
93
Tipo de aberturas
aluminio
madera PVC
Tipos de Ventanas
94
En el diseo de ventanas para un sistema de ventilacin, se debe considerar:
tener una clara imagen del rango direccional del viento en el lugar, durante todo el ciclo anual,
hacer una determinacin de las necesidades de enfriamiento por ventilacin (diurno y estacional) para el confort trmico,
evaluar el resguardo de las estructuras o topografas vecinas que alteren el flujo del viento, tanto en magnitud como en direccin,
escoger un sistema de ventanas cuyas caractersticas funcionales correspondan tanto al viento como a la comodidad trmica requerida.
Para un ptimo enfriamiento por ventilacin, se requiere un rea efectiva suficiente, tanto para la entrada como para la salida del aire, con la entrada localizada en una zona de presin positiva y la salida en una zona de
presin negativa. Se deber procurar siempre una ventilacin cruzada para incrementar la conveccin sobre los
ocupantes y proveer una mayor comodidad de los mismos.
Los tamaos de las ventanas no son determinados por la ventilacin solamente, sino que tambin se tienen que tomar en cuenta otros factores arquitectnicos como iluminacin, privacidad, seguridad y control a la radiacin
solar. Aunque es posible separar aperturas que solo sirvan para iluminacin (ventanas) y aperturas que solo
sirvan para ventilacin (ventilas).
Ubicacin de las aberturas en la eficiencia de la ventilacin cruzada
Se ha dicho que el criterio ms importante para hacer eficiente la ventilacin cruzada es generar aberturas simultneas en superficies con altas y bajas presiones de viento. Sin embargo aun respetando ese criterio bsico
las opciones de ubicacin precisa y dimensionamiento de las aberturas son muy variadas.
95
Abertura relativamente grande en la cara expuesta al viento y otra ms pequea en la cara contraria, ambas con
posicin central. El aire ahora ingresa con mayor facilidad, aunque con velocidades interiores moderadas. Se forma
una franja con ventilacin relativamente buena, mientras que las zonas laterales muestran una ventilacin deficiente.
La abertura frontal ms pequea. Este simple cambio genera dos efectos importantes: la franja ventilada muestra
velocidades del aire bastante ms altas, mientras que las zonas laterales, debido a las turbulencias, presentan mayor
movimiento del aire. En otras palabras, la ventilacin es mejor que en el caso anterior.
Aberturas con dimensiones regulares en ambas fachadas. Lo que tenemos es un flujo de aire relativamente intenso
y ms amplio en la zona central. Las zonas laterales, debido a la disminucin de las turbulencias, presentan una
ventilacin menos eficiente.
Configuraciones bsicas de aberturas y su efecto en la ventilacin natural, considerando siempre un impacto frontal del viento
96
Edificios disipadores por ventilacin
97
Costa Rica
98
99
El efecto stack se basa en 2 principios:
A medida que el aire se calienta esmenos denso y sube.
Aire exterior (ojala mas fro) reemplazaal aire que sube.
Efecto stack (efecto chimenea)
Este sistema convectivo crea su propia corriente donde aire caliente es
evacuado en un punto alto y el aire exterior fro ingresa a un nivel mas bajo.
Depende de la diferencia de temperatura entre interior y exterior (que debe
ser al menos 1,7C para que el aire fluya en forma efectiva) y de la altura de
la columna interna de aire.
Prcticamente no depende de la orientacin, pero el aire no se mover
fluidamente si la salida enfrenta los vientos predominantes.
100100
Espacios ventilados
101
Efecto stack por chimeneas de ventilacin
Queens Engineering Building
Leicester
102102
Efecto chimenea solar
BRE environmental building
103
Effect atrio
El atrio es una estrategia de diseo
utilizada principalmente para la ventilacin
natural de edificios de oficinas por efecto
stack.
Importante que la altura del atrio sea considerablemente superior a la altura de los
espacios a ventilar y que las aberturas de las ventanas sean de suficiente tamao.
104
Muros o espacios fachada ventilados
105105
Soluciones forzadas por mala solucin
trmica del edificio en su origen
Solucin de ducto de ventilacin forzada
106106
Aireadores
De pisoDe muros
De techosDe puertas
De ventanas
107
Disipar por factor de forma:
A mayor superficie perimetral, mayor disipacin de calor
108
El concepto de Enfriar
Se relaciona con bajar la temperatura del entorno, para que el ingreso
de aire sea de aire fresco
Temperatura de las superficies de la vivienda y su entorno
109
110
111
Concepto de ENFRIAR
Espejos de agua que favorecen la evaporacin y por lo tanto la
disminucin de la T
112112
Mantener las reas contiguas hmedas o con agua permite enfriar
los espacios internos
113
114
Evitar sobrecalentamientos:
Se refiere a evitar el sobrecalentamiento, lo que puede lograr :
- Aislando la techumbre y los muros lo suficiente. Por ej. Los techos
verdes y los soterramientos.
- Incorporar ventilacin intersticial entre los elementos constructivos, en
techumbres, muros y tabiques.
-Incorporar lminas reflectantes, que permitan la reflexin de la
radiacin solar.
-Evitar las reas contiguas a la edificacin, que permitan la acumulacin
y la reflexin de la radiacin solar.
Concepto de EVITAR
115115
Techos y muros
verdes
116
Laminas de aluminio y aire
Lminas de aluminio y aire.
- La lmina como elemento reflectante
- El aire como cmara separadora.
A travs del techo puede penetrar gran
cantidad de calor a los ambientes
interiores. Debido a su posicin recibe
radiacin solar en cualquier poca del
ao, por lo cual alcanza temperaturas
superficiales exteriores de hasta 65C
cuando la temperatura exterior del aire,
a la sombra, es de slo 27 C.
117
Reflexin negativa que debe evitarse
118
119119
120120
Techos y tabiques ventilados
121
121
Detalles de muros ventilados
122122
Minimizar se relaciona con ahorro, con evitar excesos.
MINIMIZAR
menos = ms
Concepto de MINIMIZAR
123
ESTRATEGIA POR FACTOR DE FORMA
Y POR AGRUPACIN
124
Compacidad del
volumen
125
Volmenes abiertos o extendidos
126
;,,,..
40m
Ejercicio de clculo del factor de forma:
Se requiere calcular el factor de forma
de un edificio de 5 pisos(alto 15m); de
ancho 16m y de largo 40m. 16m
El factor de forma es una ecuacin simple que relaciona la superficie
envolvente con el volumen envuelto. Un factor de forma bajo significa que el
edificio tiene menos prdidas
Factor de forma =Superficie
Volumen
Factor de forma =2320
9600
= 0,24
15m
127
Conjuntos
compactos
128
Agrupacin de volmenes
que permiten la ventilacin
129
Volmenes abiertos que permiten y
acentan la ventilacin.
130
Agrupacin, estudios de soleamientos y sombras, proteccin y
aprovechamiento de vientos.
131
REGLAMENTACIN TRMICA : COMPLEJOS DE TECHUMBRE,
MUROS PERIMETRALES Y PISOS VENTILADOS.
Todas las viviendas debern cumplir con las exigencias de
acondicionamiento trmico que se sealan a continuacin:
Transmitancia trmica de elementos opacos de la envolvente
132
Determinacin de transmitancia trmica de las envolventes
133
CALCULO DE TRANSMITANCIA TRMICA
Muro :
Estructura:
Hormigon Armado, espesor 150 mm.
Conductividad termica : 1,63 W/(mK)
Revestimiento interior:
Estuco : 25 mm.
Conductividad termica : 1,4 W/(mK)
Aislacin trmica:
Poliestireno expandido.
Espesor : 50 mm.,densidad 20 kg/m3
Conductividad termica : 0,0384 W/(mK)
Cmara de aire no ventilada:
Espesor: 40 mm.
RT : 0,164 m2K/W
Revestimiento exterior:
Fibrocemento, espesor : 6 mm.
Conductividad termica : 0,22 W/(mK)
Estructura secundaria:
Perfil metalico U.
90 x 38 x 0,85 mm.
Conductividad termica : 0,000613 W/(mK)Nota: perfil U requiere calculo aparte por coeficiente de forma.
Resistencia superficial:
Interior : Rsi = 0,12 m2K/W
Exterior : Rse = 0,05 m2K/W
Resistencia Trmica :
RT = e/
e : espesor material
: conductividad material
Transmitancia
Trmica:
U = 1/RT
134
Clculo RT:
RT muro = Rsi+Rse+e material/ material
RT zona con puente trmico:
RT=0,17+0,15/1,63+0,025/1,4+0,006/
0,22+0,98
RT = 0,17+0,09+0,018+0,03+0,98
RT = 1,29
Ucpt = 1/RT = 0,78 W/(m2K)
RT zona sin puente trmico:
RT=0,17+0,15/1,63+0,025/1,4+0,05/
0,0384+0,006/0,22+0,164
RT = 0,17+0,09+0,018+1,3+0,03+0,164
RT = 1,76
Uspt = 1/RT = 0,57 W/(m2K)
Considerando que el 93% de la superficie del muro corresponde
a la zona sin puente trmico y el 7% restante a la con puente
trmico tenemos:
Uspt x 0,93 = 0,57 x 0,93 = 0,53 W/(m2K)
Ucpt x 0,07 = 0,78 x 0,07 = 0,055 W/(m2K)
Uponderado muro = 0,53+0,055
U ponderado = 0,59 W/(m2K)
135
Clculo: Transmitancia trmica de elementos opacos de la envolvente
136
Clculo: Transmitancia trmica de elementos opacos de la envolvente
137
Determinacin de comportamiento de edificios y soluciones constructivas
Recomendadoo Opcional: realizar con criterios dependiendo del uso y clima, apoyar la
decisin con simulacin
Cuadro de relaciones entre estrategias de diseo y zonas climticas
138
Mediciones de flujo de
calor en muro de envolvente perimetral.
Determinacin de imgenes
trmicas de envolvente mediante
cmara termogrfica.
139
Esquema banco de
ensayos de ventanas
Imagen de
ensayo de presurizacin en Edificio