CIUDADES SOSTENIBLES Y CAMBIO CLIMTICO CONVERSATORIO - SEMINARIO INTERNACIONAL

MITIGACIN CONSTRUCCIN SOSTENIBLE Y EFICIENCIA ENERGTICA

ARQUITECTURA BIOCLIMTICA Y CONSTRUCCIN SOSTENIBLE

Arq. Martn Wieser Centro de Investigacin de la Arquitectura y la Ciudad - CIAC Departamento de Arquitectura Pontificia Universidad Catlica del Per

Septiembre de 2014

ARQUITECTURA entendida como la capacidad de creacin de un artificio, condicionado por aspectos econmicos, tecnolgicos, culturales y normativos, que considera(*):

- Lo funcional: la generacin de una estructura utilitaria. Prctico, til, necesario - Lo material: la construccin de un objeto tangible. Seguro, durable, fiable - Lo formal: la concepcin de un objeto simblico. Bello, estimulante, representativo - Lo energtico: la creacin de un ambiente habitable. Cmodo, confortable, estimulante

Precedentes: - Revolucin industrial, uso creciente de energas fsiles, sobrepoblacin, urbanizacin. - Uso indiscriminado y creciente de recursos artificiales de climatizacin e iluminacin:

calefaccin central, aire acondicionado, iluminacin artificial. - El hombre moderno pasa ms del 70% de su vida en espacios interiores. - Los edificios consumen aproximadamente el 50% de la energa, el agua y los materiales

que se producen en el mundo.

(*) Obtenido y modificado de: Coch Roura, Helena; La utilitat dels espais intils; UPC, Barcelona, 2003.

Arquitectura Bioclimtica (60 y 70): Reconoce, considera y aprovecha las particularidades biolgicas y climticas del lugar (sol, viento, lluvia, vegetacin, etc.) para brindar confort a los ocupantes con el menor consumo energtico posible.

Arquitectura Sostenible / Construccin Sostenible (90): Asociado al concepto de Desarrollo Sostenible, identifica la necesidad de alcanzar niveles de confortabilidad en los edificios reduciendo los impactos negativos en el medio natural (dimensin medioambiental del desarrollo).

Vernacular / Low tech vs. High Tech

Casa Reynolds. Nuevo Mxico, 1974. Fuente: U.S. National Archives and Records Administration

Refugio de pastores en la puna de Ancash.

City Hall, Londres, 2002. Fuente: Wikipedia.

ARQUITECTURA BIOCLIMTICA. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (I): Segn las caractersticas climticas del emplazamiento del edificio, considera: I. CONDICIONANTES DEL LUGAR. La ubicacin y el entorno: - altura relativa, - pendiente y orientacin del terreno, - presencia de vegetacin y masas de agua. La forma apropiada: - compacidad y presencia de patios, - esbeltez, - orientacin. Las caractersticas de la envolvente: - grado de asentamiento y adosamiento, - aislamiento y peso (inercia), - perforacin y transparencia, - textura y color, - versatilidad. Las caractersticas internas: - geometra - compartimentacin y conexin, - aislamiento y peso, - textura y color.

ARQUITECTURA BIOCLIMTICA. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (II): II. SISTEMAS ESPECIALES (COMPLEMENTARIOS). Sistemas de captacin solar: - captacin directa, - captacin semi-directa (invernaderos), - captacin indirecta o de inercia. - captacin independiente. Sistemas de ventilacin y tratamiento de aire: - ventilacin cruzada, - generadores de viento por conveccin, - generadores de viento por aspiracin esttica, - refrigeracin evaporativa. Sistemas de proteccin de la radiacin: - espacios de sombra (umbrculos y prgolas), - protectores de piel (dobles pieles). - protectores de vanos (aleros, persianas, etc.).

ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (I): PRINCIPIO I: AHORRO DE RECURSOS.

El edificio (y la ciudad) como organismo: Flujo de energa, agua y materiales a travs del edificio.

input output

Energa (Elctrica, Gas, Solar, etc.)

Agua

Materiales del edificio (Estructuras, cerramientos, acabados, etc.)

Productos de consumo (Mobiliario, equipos, alimentos, insumos, etc.)

Calor, ruido, luz, partculas en suspensin, etc.

Desage

Escombros

Basura

(*) Extrado y modificado de: KIM, Jong-Jin y RIGDON, Brenda; Sustainable Architecture.

ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (I): PRINCIPIO I: AHORRO DE RECURSOS.

Conservacin de materiales

Adaptar los edificios existentes a nuevos usos.

Disposicin y dimensionamiento racional de los elementos y sistemas del edificio.

Rehabilitacin de las estructuras existentes.

Utilizacin y reutilizacin de materiales y componentes reciclados y reciclables.

Utilizacin de materiales no convencionales.

Conservacin de agua

Reduccin: Paisajismo vernacular. Reductores de presin. Inodoros al vaco, con

tanques ms pequeos o de doble pulsador.

Control de agua en lavabos y urinarios.

Electrodomsticos de bajo consumo.

Control de consumo y fugas. Reutilizacin: Recoleccin de agua de

lluvia. Recoleccin de aguas

servidas (grises y negras).

ARQ. BIO.

Conservacin de energa

Planeamiento urbano con conciencia energtica.

Planeamiento arquitectnico con conciencia energtica.

Enfriamiento y calentamiento pasivo.

Control de las prdidas o ganancias de calor.

Iluminacin natural. Utilizacin de materiales de

bajo impacto energtico. Fuentes alternativas de

energa. Utilizacin de equipos de

eficiencia energtica con dispositivos temporizadores.

Manejo de desperdicios

Reciclaje

Reutilizacin

Fase posterior a la construccin

NATURALEZA

Uso y Mantenimiento

Construccin

Fase de construccin

Fase previa a la construccin

Extraccin

Procesamiento

Fabricacin

Transporte

ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (II): PRINCIPIO II: CICLO DE VIDA DEL EDIFICIO.

Fase previa a la construccin

Utilizar materiales que sean: Fabricados con recursos

renovables. Extrados y producidos

sin crear un dao ecolgico.

Reciclados. Reciclables. Durables. De poco

mantenimiento. Minimizar la energa en la

distribucin de los materiales.

Fase de construccin

Organizar la construccin para minimizar el impacto en el entorno.

Proveer de facilidades para la separacin de los desperdicios.

Utilizar materiales no txicos para proteger la salud de los constructores y de los usuarios finales

Efectuar la limpieza y el mantenimiento peridico del edificio con productos no txicos.

Fase posterior a la construccin

Adaptar las estructuras del edificio a nuevos programas y usuarios.

Reutilizar los materiales y componentes del edificio.

Reciclar los materiales y componentes del edificio.

Reutilizar los terrenos y la infraestructura existente.

ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (II): PRINCIPIO II: CICLO DE VIDA DEL EDIFICIO.

Diseo para el confort humano

Proveer confort trmico, visual y acstico.

Proveer de contacto visual con el exterior.

Considerar la operatividad de las ventanas.

Proveer de aire limpio y fresco.

Proveer adaptabilidad y durabilidad a partir de un diseo capaz de acoger personas de diferentes capacidades fsicas.

Utilizar materiales no txicos.

Preservacin de las condiciones naturales

Entender el impacto que tiene el diseo en la naturaleza.

Respetar la topografa de la zona (curvas de nivel).

No alterar el nivel de la capa fretica.

Preservar la flora y fauna existente.

Diseo y planeamiento urbano

Promover la densidad y el desarrollo de zonas de uso mixto.

Priorizar el transporte pblico e integrarlo en el diseo.

Incentivar el transporte no contaminante (peatonal, no motorizado).

Evitar la generacin de polucin.

ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (III): PRINCIPIO III: DISEO A NIVEL HUMANO.

Melbourne:

Poblacin: 4100,000 Latitud: 37 47 S Longitud: 144 58 E

Lima:

Poblacin: 8700,000 Latitud: 12 02 S Longitud: 77 01 W

-10

0

10

20

30

40

50

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Temp. del aire. Melbourne, Australia (C)

Temperaturas (C) Mxima Absoluta Mxima mediaMedia Mnima media Mnima Absoluta

-10

0

10

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50

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Temp. del aire. Lima, Per (C)

Temperaturas (C) Mxima Absoluta Mxima mediaMedia Mnima media Mnima Absoluta

Council House 2. Melbourne, Australia.

Datos del edificio: 10 plantas de oficinas para el gobierno local, 540 trabajadores aproximadamente. 1 planta, a nivel de calle para comercio. 1 planta subterrnea para estacionamiento. Direccin: 218-242 Little Collins Street Culminado a fines de 2005 rea total: 12,536m2 80 estacionamientos para bicicletas 9 duchas para ciclistas 21 estacionamientos para automviles (rea con capacidad de convertirse en reas de oficinas u otros usos). Costo total del proyecto: $ 77.14 millones Costo total del edificio: $ 51.05 millones Estructura $ 29.90 millones Elementos vinculados a la sostenibilidad $ 11.30 millones Instruccin y demostracin de uso $ 2.80 millones Requerimientos especficos $ 7.10 millones (paisajismo, cogenerador, balcones, etc.) Periodo estimado de retorno de inversin de elementos de sostenibilidad: 10 aos.

Planta Baja N

Planta Tpica N

Planta Superior N

Elevacin Norte

Elevacin Sur

Elevaciones Este / Oeste

Desempeo ambiental: Las emisiones del edificio sern un 64% menores a uno de certificacin existente. Frente al edificio existente del concejo municipal:

El consumo energtico se reduce 85% El consumo de gas se reduce en 87% Produce slo 13% de las emisiones de CO2 El consumo de agua se reduce en 72% Los 48m2 de paneles solares proveen de 60% de agua caliente sanitaria. Los 26m2 de paneles fotovoltaicos proveern de 3.5kW de energa solar. Una planta de cogeneracin proveer de 60kW (40% de la demanda) y la prdida de calor del cogenerador proveer del 40% de energa al sistema de climatizacin.

La masa trmica de los techos ondulantes (e=18cm) reduce le uso de sistemas de aire acondicionado en 14% en verano. Las cinco torres refrigerativas (13 m de largo y 1.4 m de dimetro) baja la temperatura del aire de 35C a 21C. ste ingresa a los comercios de la primera planta. El agua fra que se mantiene baja a 12C y se almacena en una batera (material de cambio de estado). Todos los sistemas de ahorro son monitoreados para identificar consumos y eventuales estrategias de ahorro.

Municipalidad Provincial Coronel Portillo. Pucallpa.

Municipalidad Provincial de El Collao. Ilave.

Hotel Westin. San Isidro, Lima.

Radiacin solar que incide sobre la torre, del 1ro de diciembre al 31 de mayo: A partir de clculos en software - Ecotect: Cara NNW: 93 Kwh/m2

Cara SSE: 46 Kwh/m2 Cara ENE: 148 Kwh/m2

Cara WSW: 110 Kwh/m2

Techo: 471 Kwh/m2

Total de superficies traslcidas verticales: 397 Kwh/m2 Gasto aproximado de energa durante seis meses para equipos de aire acondicionado, SOLO PARA RETIRAR EL CALOR QUE HA INGRESADO A TRAVS DE LAS SUPERFICIES TRASLCIDAS:

397 Kwh/m2 x 3000 m2 x 0.70 x 0.4 x S/.0.60 = S/. 200 088 Emisiones aproximadas de CO2 vinculadas a la energa consumida:

397 Kwh/m2 x 3000 m2 x 0.70 x 0.4 x 0.40 kg = 133 392 kg (133 Tn) El coeficiente de 0.7 se refiere a la suma aproximada de los porcentajes de transmisin y absorcin de la radiacin solar de un cristal templado. El coeficiente 0.4 se asume en base a un EER de 2.5 (Energy efficiency ratio= Potencia frigorfica / Potencia elctrica consumida en refrigeracin).

Torres Petronas. Kuala Lumpur, Malasia. Csar Pelli, 1998.

The New York Times Building. Nueva York. Renzo Piano, 2007. http://windows.lbl.gov/comm_perf/newyorktimes.htm