Construcción y clima: Nociones de arquitectura bioclimática

arquitectura bioclimática clima entornoconfort La arquitectura bioclimática consiste en el diseño de edificios teniendo en cuenta el clima y las condiciones del entorno para proporcionar confort en el interior de los edificios. La concepción de construcciones bioclimáticas se basa en: La concepción de construcciones bioclimáticas se basa en:  Conocimiento del clima.  Nociones del bienestar: confort térmico.  Estrategias bioclimáticas de diseño. APROVECHAR VENTAJAS EVITAR INCONVENIENTES Entorno Edificio Iluminación natural Calefacción solar Enfriamiento pasivo Sobrecalentamiento Pérdidas energéticas APROVECHAR VENTAJAS EVITAR INCONVENIENTES Entorno Edificio Iluminación natural Calefacción solar Enfriamiento pasivo Sobrecalentamiento Pérdidas energéticas

1.Arquitectura vernácula: utilización de materiales autóctonos, método de prueba y error. 2.Revolución industrial: el hombre gobierna sobre el entorno. 3.Crisis del petróleo (1973): Reducir el consumo energético. 4.Final del s XX: Preocupación por el entorno; surge el concepto de arquitectura bioclimática. GRANDES ETAPAS CONSTRUCTIVAS

Los parámetros físicos que definen el ambiente exterior se denominan elementos del clima. Los mas importantes son: DATOS CLIMÁTICOS DATOS CLIMÁTICOS OTROS: OTROS: Humedad del aire Meteoros: (lluvia, nieve, nieblas...) RADIACIÓN SOLAR TEMPERATURA DEL AIRE VIENTO Obtención de datos climáticos básicos:

Pérdidas energéticas = Ganancias energéticas La zona de confort es la que corresponde a las condiciones del entorno en las que el cuerpo humano requiere el mínimo gasto de energía. El confort térmico es una variable difícil de determinar, ya que depende de: Factores humanos: Actividad física Metabolismo Ropa Sudoración Factores de entornoTemperatura del aire (20-25ºC) Humedad relativa (30-70%) CONFORT TÉRMICO CONFORT TÉRMICO

Establece una región de confort en función de la temperatura del aire y la humedad relativa. CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY: Propone correcciones para las condiciones no confortables: Radiación / Sombra Velocidad del aire Humidificación

Establece 14 zonas en función de la temperatura y la humedad relativa, para cada una de las cuales propone una estrategia dirigida a alcanzar las condiciones de confort. 1.Zona de confort 2.Zona de confort permisible 3.Calefacción por ganancias internas 4.Calefacción por aprovechamiento pasivo de energía solar 5.Calefacción por aprovechamiento activo de energía solar 6.Humidificación 7.Calefacción convencional 8.Protección solar 9. Refrigeración por alta masa térmica 10. Enfriamiento por evaporación 11. Refrigeración por alta masa térmica con renovación continua 12. Refrigeración por ventilación natural o mecánica 13. Aire acondicionado 14. Deshumidificación convencional CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONY:

Localización de los edificios. Localización de los edificios. Forma. Forma. Orientación de las construcciones. Orientación de las construcciones. Aprovechamiento de energía solar. Aprovechamiento de energía solar. Protección solar. Protección solar. Ventilación natural. Ventilación natural. Refrigeración por evaporación. Refrigeración por evaporación. Masa térmica de los cerramientos. Masa térmica de los cerramientos. Aislamiento. Aislamiento. 2. ESTRATEGIAS BIOCLIMÁTICAS

Es una estrategia de decisión previa al diseño del edificio. Ejercerá influencia sobre las restantes estrategias que se puedan utilizar. La posibilidad de elección es limitada, aunque mayor en entornos rurales que en urbanos. Debemos tener en cuenta los siguientes aspectos: Masas de agua: Efecto de amortiguación térmica. Vegetación. Accidentes del terreno. Edificios cercanos. Localización de los edificios

La temperatura disminuye con la altitud. La radiación incidente depende de la inclinación del terreno. Los accidentes del terreno afectan a la distribución de vientos y precipitaciones. Obstrucción solar producida por una montaña Obstrucción solar producida por una montaña. Efectos del relieve a tener en cuenta: N S

La superficie de contacto con el exterior debe minimizar las pérdidas de calor en invierno y la ganancia en verano. Forma del edificio Los edificios altos ofrecen mayor resistencia y exposición al viento (interesante en verano, pero muy perjudicial en invierno). Se debe llegar a una situación de compromiso.

Zonas frías Organización de los edificios. Asentamiento Zonas templadas Zonas cálidas secas Zonas cálidas húmedas Stevenage (Reino Unido) Tasteman (Marruecos) Casa Revere (Florida) Gegenbach (Noruega)

RADIACIÓN SOLAR Orientación de las construcciones La elevación y el recorrido del sol varía a lo largo del año.

La mejor orientación posible para un edificio es la que sigue el eje este – oeste, es decir, con las fachadas mayores orientadas al norte y al sur. La fachada orientada al sur recibe alta insolación en invierno (el sol sube poco en el cénit). En verano, dado que el sol está alto, el propio alero podrá actuar de quitasol. Las fachadas este (al amanecer) y oeste (al atardecer), así como la cubierta (durante todo el día), también están expuestas a una radiación intensa en verano. Conviene minimizar los huecos.

Aprovechamiento de la energía solar El aprovechamiento pasivo de la energía solar se basa en la siguiente estrategia:

a) Sistemas de captación: 1. Directos La estancia se calienta por la acción directa de los rayos solares 2. Indirectos La radiación solar incide en una masa térmica situada entre el sol y el ambiente a calentar, que posteriormente transmite esa energía a la estancia. 3. Independientes La captación solar y el almacenamiento térmico están separados del espacio habitable.

Diferentes tipos de ACRISTALAMIENTOS según su comportamien-to frente a la radiación solar. Sistemas directos de captación:

INVERNADERO INVERNADERO: El vidrio deja pasar radiación de onda corta, que es absorbida por los muros (inercia térmica); éstos guardan ese calor y lo liberan posteriormente como radiación de onda larga, a la que el vidrio es opaco. La superficie acristalada debe orien-tarse preferiblemente al Sur. Sistemas indirectos de captación y acumulación Galerías coruñesas

MURO TROMBE MURO TROMBE: Elemento constructivo colector de energía solar. Está compuesto por una superficie vidriada o de plástico transparente, una cámara de aire de unos 10 cm y una masa térmica (hormigón, piedra o tierra). Presenta además orificios de ventilación practicables en la parte superior e inferior del muro, para permitir la circulación de aire caliente.

Estrategia dirigida a evitar el sobrecalentamiento y la ilumi- nación excesiva del edificio en verano. Se basa en la utilización de elementos constructivos que impidan la entrada de radiación directa. Protección solar: Sombreamiento Puede tratarse de protecciones: a) Horizontales. b) Verticales. c) Combinación de ambas. d) Otros tipos.

a) Protecciones horizontales (I)

a) Protecciones horizontales (II)

PARTESOL: Elemento vertical saledizo de la fachada, que bloquea el paso de los rayos solares. b) Protecciones verticales

c) Protecciones mixtas:

CORTINAS INTERIORES: Su función es el control lumínico y visual, el control térmico es escaso. CONTRAVENTANAS: Además del control solar tienen la función de proteger del frío; son muy comunes en el Norte de Europa. Dispositivos móviles c) Otros

Color de la envolvente. El color blanco refleja gran parte de la radiación incidente y limita, por tanto, el sobrecalentamiento de las superficies.

Efecto de la vegetación. Especies caducifolias que posibiliten el paso de radiación en invierno. El uso de emparrados en la arquitectura tradicional persigue el mismo fin.

Ventilación estática o natural: Aprovecha la formación de corrientes naturales de aire, bien por diferencias de temperatura y/o presión.Ventilación estática o natural: Aprovecha la formación de corrientes naturales de aire, bien por diferencias de temperatura y/o presión. Ventilación dinámica o forzada: Crea diferencias de presión entre el interior del edificio y el exterior mediante la utilización de extractores.Ventilación dinámica o forzada: Crea diferencias de presión entre el interior del edificio y el exterior mediante la utilización de extractores. Finalidad Ventilación Tipos Controlar la calidad del aire interior. Controlar la calidad del aire interior. Mejorar las condiciones de confort en verano. Mejorar las condiciones de confort en verano.

El viento hace que aparezcan zonas de sobrepresión y zonas de succión. : mediante huecos de fachada enfrentados Ventilación cruzada: mediante huecos de fachada enfrentados. : Por ascenso del aire caliente. Ventilación ascendente o convectiva: Por ascenso del aire caliente. Ventilación natural

Se aprovecha la menor densidad del aire caliente Efecto chimenea: Se aprovecha la menor densidad del aire caliente El aire calentado succiona el aire caliente interior. Cámara solar. El aire calentado succiona el aire caliente interior. Aspiración estática. Aprovecha el paso de aire fresco para que el aire caliente del interior sea succionado. Es un sistema que además de capturar el aire lo enfría mediante el paso por un lecho húmedo Torre evaporativa: Es un sistema que además de capturar el aire lo enfría mediante el paso por un lecho húmedo Ventilación natural

Sistemas pasivos Refrigeración por evaporación Calor de vaporización del agua: 2260·10 3 J/kg Cuando un cuerpo pasa de estado líquido a gas, necesita absorber una determinada cantidad de calor (calor de vaporización)

Sistemas activos Movimiento de agua sobre el forjado Pulverización interior Rociado de agua en cubierta.

La inercia térmica de un cerramiento depende de: Masa Densidad Calor específico del material La inercia térmica Inercia térmica: Inercia térmica: Capacidad de un cerramiento de acumular calor y cederlo luego progresivamente (desfase térmico). Cuanto mayor sea la inercia térmica de un cerramiento, mayor será su capacidad de amortiguar las oscilaciones de la temperatura exterior. La inercia térmica produce un desfase y un amortiguamiento de la variación térmica.

Ejemplos de construcciones con alta inercia térmica Construcciones subterráneas o semienterradas Iglesias, construcciones vernáculas

Aislamiento Es la forma más eficaz de reducir el flujo de calor en una construcción. Se basa en la utilización de materiales de baja conductividad térmica ( λ). La cantidad de aislamiento necesario es función de la diferencia que existe entre las condiciones térmicas exteriores y las necesidades interiores. El diseño del aislamiento es fundamental para evitar los puentes térmicos. La normativa española de referencia es el CTE-HE 1: Valores límites de transmitancia térmica para cada tipo de cerramientos. Comprobación de condensaciones.

Clima Frío. Recomendaciones para distintos climas.

Clima Cálido Seco. Recomendaciones para distintos climas.

Clima Cálido Húmedo. Recomendaciones para distintos climas.

Clima Templado. Recomendaciones para distintos climas.