Estrategias de diseño Bioclimático

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BIE

NTA

LUNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

CARRERA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

ARQ. CARLOS SANTA MARIA CHIMBOR

ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO


JUEGA CON EL DISEÑO Y LOS ELEMENTOS

ARQUITECTÓNICOS SIN UTILIZAR SISTEMAS

MECÁNICOS

AMBIENTALMENTE CONFORTABLE

ENERGÉTICAMENTEEFICIENTE

REENCUENTRO CON EL MEDIO AMBIENTE

RESPETO A LA NATURALEZA

REEDEFINCIÓN DEL HÁBITAT

PRIMER ACERCAMIENTO A LA ARQ. REGIONAL.

ARQUITECTURA BIOCLIMATICA

UTILIZACIÓN DE ENERGÍA ACONDICIONAMIENTO

ENERGÍAS CONVENCIONALES

ACONDICIONAMIENTO NATURAL

ENERGÍAS NOCONVENCIONALES

ACONDICIONAMIENTO ARTIFICAL


NATURALEZA (CLIMA)

OBJETO (EDIF. ARQ.)

AC

ON

DIC

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AM

IEN

TO

N

ATU

RA

L

TÉRMICO ASOLEAMIENTO, VENTILACIÓN

LUMÍNICO

ACÚSTICO

LUZNATURAL

SONIDO


OBJETIVO:EL A.N. TÉRMICO BUSCA LOGRAR TEMPERATURAS CONFORTABLES A TRAVÉS DE LA ENERGÍA SOLAR Y EL USO DE FUENTES NATURALES DEREFRESCAMIENTO (VIENTOS, HUMECTACIÓN, EVAPORACIÓN, ETC)

PROPENDEN AL:- AHORRO DE ENERGÍA UTILIZADA PARA LA CALEFACCIÓN.- EVITAN LA APARICION DE PATOLOGÍAS CONS- TRUCTIVAS QUE AFECTAN LA SALUD DE LOS MORADORES.- DEFINIR CONDICIONES DE DISEÑO QUE PERMITAN HACER UN USO EFICIENTE DE LOS RECURSOS NATURALES.

EXISTE NORMAS INTERNACIONALES PARA EL A.N.TÉRMICO: EL IRAM EN ARGENTINA Y EL NBE-CT -79

DE LA UNIÓN EUROPEA.


ACONDICIONAMIENTOTÉRMICO

MATERIALES Y SISTEMAS BIOCLIMATICOS

USUARIO

CLIMA


C. FISICAS DEL LUGAR:- CLIMA.- TOPOGRAFÍA.- PAISAJE.

C. FISIOLÓGICAS DEL USUARIO.-PESO.-TALLA.-EDAD.-COLOR.

RECURSOS DISPONIBLES:- MATERIALES.- MANO DE OBRA.- TECNOLOGÍAS CONST.- ELEMENTOS BIOCLIMATICOS.

ELABORACIÓN DE CUADROS ESTADÍSTICOS DE LOS ELEMENTOS DEL CLIMA.GEOMETRÍA SOLAR.

DETERMINACIÓN DEL EJE TÉRMICO DEL USUARIO.GRAFICO DE LA ZONA DE CONFORT TÉRMICO DEL USUARIO.

DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DE LOS PRINCIPALES MATERIALES DEL LUGAR.DETERMINACION DE LA TIPOLOGIA Y SISTEMAS CONSTRUCTIVOS DEL LUGAR.IDENTIFICACIÓN Y DETERMINACIÓN DE LOS PRINCIPALES SISTEMAS BIOCLIMATICOS EN EL LUGAR.

OBJETIVOS, METAS

Y ESTRATEGIAS DEL DISEÑO

BIOCLIMÁTICO

DISEÑO BIOCLIMATI-

CO PRELIMINAR

EVALUACION TÉRMICA DE

LA PROPUESTA

DISEÑO DEFINITIVO.

RECOPILACION DE INFORMACIÓN

ANALISIS DE LA INFORMACIÓN

1 2

34

5

6


CARACTERÍSTICAS DEL LUGAR

C. FI

SIC

AS

C. FI

SIO

LOG

ICA

S

INFORMACION DE CAMPO ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN1 2


MA

TER

IALE

SE.

BIO

CLI

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TIC

OS

INFORMACION DE CAMPO ANÁLISIS 1 2


3 ESTRATEGIAS GENERALES DE DISEÑO

ORIENTACIÓN FORMA MATERIAL Y E.B.


4DISEÑO PRELIMINAR EVALUACIÓN TÉRMICA DISEÑO FINAL

1) CÁLCULO DE PERDIDAS DE CALOR DEL ESPACIO.

2) CÁLCULO DE GANANCIAS DE CALOR DEL ESPACIO

3) DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA MEDIA INTERIOR

5 6



CARACTERÍSTICAS CLIMATICAS DE LA ZONA


CONFORT TÉRMICO


ORIENTACIÓN

FORMA

COLOR

DISPOSICIÓN EN EL

TERRENO

SELECCIÓN DEL

MATERIAL

SELECCIÓN DEL SISTEMA BIOCLIMATIC

O

¿CÓMO LOGRAR EL CONFORT TÉRMICO?


ORIENTACIÓN

12°

35°

11°

TODO EL AÑO

EQUINOCCIOS

S. VERANO

S. INVIERNO

N

S

N

N NS

N

N

N

E

O

N


SELECCIÓN DE LA FORMA

E

S

S

EO

O

O

S

S

CÓNCAVAS

SELECCIÓN DE LA FORMA


CONVEXAS

COMPACTAS DISPERSAS


DISPODICIÓN EN EL TERRENO

A) A TRAVÉS DE SUP. VIDRIADAS B) LUCERNARIOS SOLARES

El espacio habitable se convierte a la vez en captor solar, depósito térmico y sistema de distribución.Con este sistema se debe disponer de una superficie vidriada al norte y de una masa térmica suficiente, colocada estratégicamente para la absorción y almacenamiento del calor

Los Rayos solares penetran directamente en cualquier época del año, e el espacio interior y se difunden y distribuye sobre la superficie de obra del interior. Esta masa térmica absorbe y almacena eficazmente la energía que le llega y actúa como un depósito térmico almacenando la energía durante el día para devolverla al espacio durante la noche.

1.- SISTEMAS DE CALEFACCIÓN: APORTES DIRECTOS

ELECCION DEL SISTEMA BIOCLIMATICO


A) MUROS DE ALMACENAMIENTO DE CALOR

Cuando la radiación solar incide primero en una masa térmica que esta situada entre el sol y el ambiente. La radiación absorbida por esta masa se convierte en energía térmica (calor ) y es transferida después al espacio habitable. Muro de Félix Trombe.

Los muros de agua captan y distribuyen el calor al espacio en forma similar y únicamente en la pared de agua el calor se transmite por medio de ella, mas por convección que por conducción. Este sistema mantiene temperaturas del edificio entres 17 y 21º C.

1.- SISTEMAS DE CALEFACCIÓN: APORTES INDIRECTOS



B) INVERNADEROS ADOSADOS.

La radiación solar es absorbida por la pared posterior del invernadero, donde se convierte en calor y una parte del mismo se transfiere al interior del edificio. Para nuestro medio normalmente el largo del invernadero debe estar en el eje este oeste y con frente al norte.

En un sistema de cubierta estanque la masa térmica se sitúa en la cubierta del edificio. Los depósitos de agua (sacos de plástico fino) están soportados por el forjado (normalmente de plancha metálica que a su vez sirven como lecho de la habitación inferior. Sirven en invierno como en verano.

C) CUBIERTAS DE AGUA.



.

A) CLARABOYAS OPERABLES.

2.- SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

C) ABERTURAS EN EL TECHO.



2.1. SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN DE APORTE DIRECTO:

2.- SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN:

C) CHIMINEAS SOLARES. D) PARED TROMBE DE VENTILACION.



2.1. SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN DE APORTE INDIRECTO:

A) DOBLE PARED.

2.- SISTEMAS DE REFRIGERACIÓNC) TORRES DE VIENTO.



ELECCCIÓN DE LOS MATERIALES

CARACTERISTICAS TÉRMICAS DE LOS MATERIALES

LA CONDUCTIVIDAD TERMICA, indica la cantidad de calor que pasa por una superficie en cierta unidad de tiempo y por cada grado de temperatura

INERCIA TÉRMICA, indica el tiempo en que tarda en fluir el calor almacenado en un muro o techumbre.


MATERIALES COND. TÉRMK/W/m/ºC

DENSIDADKg/m3.

COEFIC. ABS. COEFIC. EMIS.

LADRILLO K.K. 0.72 1,97 0,68 0,9

TEJAS ARCILLA 1,05 2,00 0.72 0.87

ADOBE 0,64 1,5 0.75 0,92

HORMIGÓN 1,20 2,31 0,6 0,9

MORTERO CEMENTO 1,10 1,80 0,8 1,00

MADERA DURA 0,25 1,12 - -

ALUMINIO 2,21 2,74 0,04 0,09

ACERO 45,3 7,83 0,8 0,12

COBRE 390 8,9 0,2 0,38

CONCRETO 1,6 1,70 0,5 0,6

MÁRMOL 2,90 2,60 0,84

GRANITO 3,35 2,80 2,30

ELECCCIÓN DE LOS MATERIALES



DISEÑO PRELIMINAR Y/O DEFINITIVO

EVALUACION TERMICA DEL EDIFICIO

1.- CALCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CALOR DEL ESPACIO EN INVIERNO

METODOLOGÍA DE EDWARD MAZRIA

d total F = -------------------- x 24 horas Área de piso

1,389.04TOTAL

316.211.5XNx0.34draRenovac. Aire

72.560.50145.12dsSuelo

2.210.258.85dpPuertas

73.821.02871.81dvVidrios

234.221.80130.12dtTechos

690.002.30300.00dmMuros

D(W/ºC)C(W/ºC)A (M2)ELEMENTOS

1,389.04TOTAL

316.211.5XNx0.34draRenovac. Aire

72.560.50145.12dsSuelo

2.210.258.85dpPuertas

73.821.02871.81dvVidrios

234.221.80130.12dtTechos

690.002.30300.00dmMuros

D(W/ºC)C(W/ºC)A (M2)ELEMENTOS

Ejemplo:

1,389.04 F = ---------------- x 24 horas 145.12

F= 229. 72 W h/día – m2 / ºC

GD GIC= ------------- + ----- ------- Área piso Área piso

GD = 65.85 x 886 x ( 0.84 )GD = 48,978.43 W-h/día/m2.

GI = 10.00 x 886 X 2.5GI = 22,150.00 W – h/día/m2.

LUEGO: 48,978 22,150 C= -------- +--------- W-h/día/m2. 145.12 145.12C= 490.13 W-h/día/m2.

GANANCIAS DIRECTAS: (GD)GD = A x I x Fc

Donde:A = Área de las vidrieras que no esta en sombra. (65.85 m2)I = Aporte solar por m2 de vidriera en W h/día (886 W/m2).Fc = Factor de transmisión térmica (Vidrio simple = 0.84)

GANANCIAS INDIRECTAS: (GI)G I = A x I x p

A = Área de vidrieras que no están en sombra (10.00 m2)I = Aporte solar por m2 de vidriera en W h/día (886 W/m2).P = Porcentaje de energía incidente sobre un muro captador que alcanza el interior (25%)

2.- CALCULO DE LAS GANANCIAS DE CALOR DEL ESPACIO EN INVIERNO

Ti = C / F + To

C= COEFICIENTE DE APORTES TÉRMICOS EN Wh/día/m2. (490.13)F= COEFICIENTE DE PÉRDIDAS TÉRMICAS EN Wh/día/m2. (229.72)To=TEMPERATURA COTIDIANA PROMEDIO EXTERIOR EN ºC (19.8ºC)

Luego: 490.13Ti =-------------- + 19.8 ºC = Ti= 21.93 º C 229.72

COMO:

EL EJE DE CONFORT TÉRMICO ESTÁ ENTRE:

18.25 º C y 22. 63 º C

LA TEMPERATURA INTERIOR DEL EDIFCIO NO NECESITA

REAJUSTARSE.

3.- DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA MEDIA INTERNA

ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

Innovaciones más destacadas del Modelo 1: galerías subterráneas refrescan el aire de ventilación, las particiones de los espacios son desmontables y las de los baños son de vidrio, uso de leds de bajo consumo para la iluminación.


Vivienda unifamiliar de presupuesto medio en Barcelona


Innovaciones más importantes en Modelo 2: alta eficiencia energética (consume un 30% de lo que gasta una vivienda convencional, con la misma superficie construida), captor de vientos, galerías subterráneas para refrescar el aire y bloques desmontables con un mayor grado de aislamiento térmico y acústico.


Modelo 3: Vivienda unifamiliar de presupuesto alto en Alicante.


Innovaciones más importantes en Modelo 3: incluye la estructura de una piscina bioclimática y un sistema de muro doble que permite el desmontaje total de la vivienda, con el fin de facilitar la reparación o reutilización de todos sus componentes, incluida la propia estructura.


Modelo 4: Vivienda unifamiliar de presupuesto bajo (prefabricada) en Jávea, Alicante.


Innovaciones Modelo 4: sistema de refresco a base de un pequeño espacio central de tres alturas, comportamiento bioclimático, posibilidad de regular la humedad y bajo consumo energético.


Modelo 5: Vivienda de presupuesto muy bajo (prefabricada) en Toledo.


Innovaciones a destacar en Modelo 5: Triple piel en los cerramientos de la fachada sur para obtener el mayor aprovechamiento solar bioclimático.


Pritzker Architecture Prize Laureate 2002 Glenn Murcutt

Arquitecto australiano. Autor de una obra cuya singularidad radica en su fidelidad simultánea a la herencia moderna y a la tradición autóctona australiana


“Esta casa retorna a la austeridad y simplicidad de sus pabellones campestres alargados. Abandonando la tradicional noción de fachada, explora la sutil relación entre el adentro - afuera, con renovado vigor, llevando a novedosos límites la idea de un refugio en simbiosis con el paisaje y los elementos naturales. Esta ambigüedad del adentro-afuera, dictada en gran parte por los factores climáticos, generó una característica sorprendente de la relación entre el marco, los techos y las paredes, las cuales en este caso son tratadas como un esqueleto y piel - una manera orgánica que rompe con la tranquilidad y fluidez de sus interiores”. Francoise Fromonot.

MARIKA – ALDERTON HOUSE

(AUSTRALIA – 1994(



COMMERZ BANK – FRANKFURT: SIR NORMAN FOSTER

JEAN MARIE TJIBAU CULTURAL CENTER - NUEVA CALEDONIARENZO PIANO


BURUJ AL ARAB – DUBAI – HOTEL 7 ESTRELLASWRIGTH


JORGE BURGA BARTRA – HOTEL LOS HORCONES EN TÚCUME


ROBERTO SAMANEZ ARQGUMEDO – HOTEL DE CASA ANDINA


ARQUITECTURA VERNACULAR


CONSTRUCCION DE AULAS PARA PREGRADO, FACULTADES DE ADMINISTRACION DE EMPRESAS, CONTABILIDAD Y ECONOMIA DE

LA UNCP.

DISEÑO BIOCLIMATICO:

ARQ. CARLOS SANTA MARIA CHIMBOR

ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LASFACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP

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CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LASFACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP

Estrategias de diseño Bioclimático

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