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INSTALACIONES-2DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS

CUR

SO08-09

Profesor: Julián Domene García

4º C

TEMA 8.-

INTRODUCCIÓN A LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

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INTRODUCCIÓN

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� Los efectos del Sol sobre la tierra son una realidad,desconocida y a menudo subestimada

� Por ejemplo: el procedimiento mediante el cual se valoranlas necesidades caloríficas de una vivienda, nos da aconocer con el desdén con que se ha mirado la energíasolar, hasta la aparición del CTE.

� Por lo tanto al diseñar un sistema de calefacción seconsidera la vivienda como un medio cerrado que noreciba más energía exterior ni interior que la producidaintencionadamente.

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� Las aportaciones debidas a:- A través de los ventanales- Muros macizos soleados- Luces- Motores- Etc.

La mayor parte de las veces se omiten

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� De igual manera, en lugares donde se necesitaclimatización, la vivienda es también la mayor parte de lasveces una caja cerrada, demasiado caliente a causa de lapresencia humana y de las infiltraciones.

� El acondicionador de aire es el único medio pensado pararefrescarla.

� Nos olvidamos del enfriamiento terrestre natural, de lautilización de la evaporación del agua sobre la caraexterior del edificio, o la ventilación natural queaprovecha las diferencias de presión entre las distintasfachadas del mismo.

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� Como consecuencia encontramos:

La gran magnitud que llegan a alcanzar lasinstalaciones de calefacción.

� Concebida pues, como una envoltura isoterma,su concepción no tiene en cuenta el lugar deimplantación

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A pesar de ello los cambios de calor existen y pueden serutilizados apropiadamente a fin de obtener, un balancetérmico favorable, que es uno de los principios básicos de loque llamaremos:

VIVIENDA BIOCLIMÁTICA.

La primera definición de Arquitectura bioclimática será:Concebir una vivienda que administre de una forma óptimalas aportaciones solares e intentar satisfacer de esta formasus necesidades en baja temperatura.

Se trata de controlar por tanto, las transmisiones de calor enlos dos sentidos, es decir, tanto del interior al exterior comoa la inversa.

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La arquitectura bioclimática implica pues:

Una concepción de la vivienda que tenga encuenta el paraje y su clima

Una concepción de paredes que utilicenadecuadamente los fenómenos térmicos

Y de un modo más general, una toma deconciencia de lo que es el bienestar y de losmedios ecobiológicos para conseguirlo, por partede sus ocupantes.

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La arquitectura bioclimática comienza a abrirse hueco entrelos distintos estilos que integran el sector de laconstrucción.

La edificación ecológica no sólo comprende el ahorro en elconsumo energético, sino que puede afectar a todos losprocesos de la fabricación como:• la elaboración de los materiales• el transporte de estos• la puesta en marcha de la obra• la utilización del edificio• derribo y la posible recuperación de los materiales.

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En la misma proporción es posible la disminución de losagentes contaminantes a la atmósfera.

La utilización de este tipo de diseño permite economizarentre el 50 y el 70% del consumo de combustible, de laenergía convencional y del sistema de climatización.

Asimismo, contribuye a disminuir hasta un total del 30% enel gasto de agua y un 20% en iluminación.

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ARQUITECTURA AUTÓCTONA

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Las características de las zonas climáticas, han configuradounas formas arquitectónicas autóctonas propias de cadasituación geográfica, aunque el hecho climático no ha sido elúnico que ha influido en la arquitectura, pues tienen granimportancia también:- la topografía del lugar- los materiales próximos- las costumbres- la organización familiar- la forma de vida de cada asentamiento.

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En los climas fríos, las pérdidas por convección son muy elevadasdebido a las bajas temperaturas exteriores, por lo que debe:1. reducirse al máximo el intercambio entre los ambientes interiores

y exteriores2. construcción de edificios con factor de forma lo más bajo posible3. construcción con cerramientos de gran resistencia térmica.

Al ser necesarias las ganancias por aportes solares, deberáproporcionarse:1. Aberturas amplias que permitan el aprovechamiento de la

radiación solar2. Pero al tiempo deben reducirse los intercambios a través de

estos grandes acristalamientos, mediante la incorporación depersianas aisladas o dobles vidrios.

ZONA FRIA

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Las construcciones se suelen realizar mediante edificacionescompactas, con:1. aislamiento térmico2. con huecos protegidos del viento y las infiltraciones3. con edificios semienterrados4. y con protecciones móviles en los huecos que permitan

la captación solar.

ZONA FRIA

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Formas compactas Con aislamiento térmico Con huecos protegidosdel viento y lasinfiltraciones

Protecciones móvilesque permitan lacaptación solar

Edificación compacta

Edificios semienterrados

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ZONA CÁLIDA SECA

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Así pues, en esta zona:- con contrastes de temperatura muy elevados entre el día y

la noche- con humedades muy bajas,- permite que las pérdidas de calor por evaporización sean

muy altas.

Dado que la radiación solar es muy elevada, los edificios ysu entorno se mantienen muy calientes, por lo que elorganismo no puede enfriarse radiando hacia ellos.Además como existe gran nitidez atmosférica alcanzadapor la escasa humedad, se favorece el enfriamientonocturno.

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Todas estas características climáticas y suinfluencia en los cambios energéticos entre elhombre y el edificio o su entorno, hace que enestas zonas:

• Se construyan edificios que retarden lastransferencias térmicas

• y eviten la incidencia de la radiación solar sobreellos.

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Por ello hay sistemas que aparecen invariantes en la arquitecturade estas zonas como son:1. Edificios próximos entre sí, calles estrechas para provocar

sombras y dificultar el movimiento del aire.2. Acabados claros para reflejar la luz y la radiación solar.3. Huecos pequeños para evitar que penetre la radiación y el

viento.4. Creación de patios para acumular el aire fresco de la noche.5. Construcción de fuentes y vegetación para provocar

enfriamiento evaporativo.

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Arquitectura masivacon mucha inercia

Construcción subterráneaaprovechando la inercia delterreno

Edificación compactaprotegida de los vientosdiurnos

Edificios próximos entre sí. Callesestrechas para provocar sombrasy dificultar el movimiento del aire

Acabados clarospara reflejar la luz yla radiación solar

Huecos pequeños para evitarque penetre la radiación y elviento

Patios para acumular el aire fresco nocturno Fuentes y vegetación para provocar enfriamientoevaporativo

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En este clima, con escasas variaciones diarias y anuales detemperatura, así como con humedad y radiaciones elevadas,las pérdidas del edificio son prácticamente nulas a lo largode todo el día, ya sean por convección, radiación oevaporativas.Las temperaturas son más moderadas que en el clima cálidoseco. Así pues, dado que los intercambios entre el edificio ysu entorno son escasos en todo momento, se debe propiciarla construcción de edificios que mejore dichos intercambios,mediante el sombreamiento y el aprovechamiento delmovimiento del aire en el interior de los ambientes.

ZONA CÁLIDA HUMEDA

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Por ello los invariantes constructivos en estas zonas son:- Construcciones con grandes huecos.- Construcciones elevadas sobre el terreno.- Arquitectura ligera, sin inercia.- Construcciones protegidas de la radiación solar.- Construcciones con cerramientos muy permeables,

celosías, enrejados.- Construcciones con una disposición que evite la

humectación adicional (vegetación en zona opuesta avientos dominantes).

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20Elevada sobre el terreno

Con cerramientos muy permeables:

Celosías, Enrejadas, etc.

Protegida de la radiación solarArquitectura ligera, sin inercia

Con una disposición, que evitela deshumectación adicional

Con grandes huecos

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Los climas templados presentan, variaciones climáticas mássuaves pero opuestas entre las distintas épocas del año, yaque precisan las captaciones solares para aumentar latemperatura interior en condiciones de invierno, pero altiempo exige el rechazo de las captaciones en verano, por loque hay que considerar características arquitectónicasvariables a lo largo del año.

Se puede decir que, la influencia del clima en la arquitecturade estas zonas es menos importante, que en el resto de laszonas climáticas descritas anteriormente, y que suarquitectura, participa de las premisas válidas para lasregiones frías y para las de las regiones cálidas, no obstantepodemos citar entre las invariantes arquitectónicas de laszonas templadas tenemos:

ZONA TEMPLADA

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No obstante podemos citar entre las invariantesarquitectónicas de las zonas templadas:- Construcciones con aislamiento térmico.- Edificaciones compactas y semienterradas.- Edificaciones con contraventanas, persianas y toldos en loshuecos.- Edificación con voladizos.- Construcciones que precisan ventilación y radiacionessolares, pero que se protejan de ellas.

ZONA TEMPLADA

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Precisa ventilación, pero seprotege de ella Precisa radiación, pero se

protege de ella

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LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LA ENERGÍA

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Aunque el control de la energía es el único objetivo de laarquitectura bioclimática, gran parte de los efectos negativosgenerados por las construcciones y la acción del hombre,provienen de la contaminación generada por el consumo deenergía dentro de los edificios.Por ello, se identifica con facilidad la arquitectura bioclimáticaexclusivamente con los edificios de bajo consumo energético.

La reducción de la independencia energética de los edificiosse establece en base a dos niveles:1. Conservación energética.2. Captación de energía gratuita.

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LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LA ENERGÍA

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Los edificios realmente no pueden conservar laenergía que captan o generan, pero si puedenreducir el ritmo con que la pierden, lo querepresenta el mismo objetivo.

En la práctica, supone reducir las necesidadesenergéticas de los edificios ya que:

• las pérdidas equivalen a necesidades

• la conservación a independencia.

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La captación de energía gratuita del medioambiente, supone el empleo de energíasrenovables y no contaminantes.

La combinación de los dos aspectos, marcará lalínea general del diseño bioclimático en el aspectode consumo de la energía.

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Los edificios son grandes consumidores de energía tanto por elalumbrado, como por el funcionamiento de equipos y sistemas.De todos los consumos, en la mayoría de regiones españolas, elacondicionamiento higrotérmico, es el que genera mayoresconsumos energéticos.Actualmente los sistemas de calefacción, es decir elacondicionamiento en condiciones de invierno son losconsumidores prioritarios, pero a la vez están creciendo de formaconsiderable los consumos por refrigeración, debido al aumentodel nivel de vida.

TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS DE CONSERVACIÓN ENERGÉTICA

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Las transferencias de calor por transmisión a través de loscerramientos, exigen dos tratamientos distintos según se trate decerramientos opacos o de acristalamientos.En ambos casos la transferencia se realiza por conducción,convección y radiación. El coeficiente que cuantifica lastransferencias de calor a través de un material, es la transmitanciatérmica (U) . Como técnicas constructivas, tendremos:

� El aislamiento térmico� Los huecos acristalados

TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS DE CONSERVACIÓN ENERGÉTICA

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AISLANTE TÉRMICO

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Las transferencias de calor son directamente proporcionales a laresistencia térmica total (R), e inversamente proporcional a latransmitacia (U) .Por ello un cerramiento con un U = 3 pierde tres veces másrápido que uno de U = 1 y este a su vez el doble de rápido queuno de 0,5. Esto significa que al cabo de un año el edificio conlos cerramientos con U=3, consume 6 veces más energía queotro con cerramiento con U = 0,5.

Por lo tanto podremos alcanzar resistencias térmicaselevadas:� Con grandes espesores de capas realizadas conmateriales poco aislantes, con conductividad alta� Con capas delgadas de materiales de baja conductividad.

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LOS HUECOS ACRISTALADOS

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A través de estos huecos, o del conjunto formado por elacristalamiento y su carpintería, se producen los mayoresintercambios de calor en el cerramiento del edificio. Estoprovoca un gran consumo energético.También se producen intercambios por infiltraciones o porrenovación del aire, que dependen de la permeabilidad al aire dela carpintería y de los huecos practicables y en verano seproducen las captaciones de energía por radiación solar.

El empleo de vidrios aislantes se ha convertido en una prácticahabitual, así como el empleo de carpinterías con bajaconductividad térmica, PVC, madera, poliuretano.La selección del conjunto adecuado de carpintería-vidrio, puedesuponer un ahorro del 50% de la energía que se pierde portransmisión.

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LOS HUECOS ACRISTALADOS

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Los parámetros que influyen en las modificacionesde las captaciones solares y, por tanto, en elconsumo energético así originado son:

- La orientación del acristalamiento

- El tipo de vidrio

- La protección

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La orientación óptima para evitar la carga solar es la norte,pero en ella no se obtienen captaciones en invierno.La orientación sur permite un perfecto equilibrio entrecaptaciones en invierno y protección en verano que lo hacemás aconsejable, excepto en los casos en los que primen lascondiciones de verano.

El tipo de vidrio es aún más condicionante, ya que puedereducir la carga solar hasta un 90% pero no dará opción acaptaciones en invierno.Sin embargo, las protecciones, ya sean fijas o móviles,siempre permitirán un comportamiento flexible del huecoacristalado.

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Las pérdidas por infiltraciones o renovación de airesuponen en la actualidad, aproximadamente el 50%de la totalidad de las pérdidas de energía del edificioy, por tanto, el 50% de la energía de la calefacciónque se consume en combatirlas; es por elloimportante su control.

Sin embargo, dado que es imprescindible ventilar loslocales, es necesario ajustar la ventilación a lonecesario y evitar tanto las ventilaciones excesivas,como deficitarias.

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