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INFLUENCIA TÉRMICA DE LOS ESPACIOS EXTERIORES EN EL INTERIOR DE LA VIVIENDA EN CLIMAS TEMPLADOS CÁLIDOS

Afach ,Nureldin Tesina Final de Máster MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 05/09/2013

CLIMA TEMPLADO CÁLIDO

Clasificación Climática de KÖPPEN se considera que la área estudiada es la que está ubicada en el color amarillo claro del mapa siguiente.

-Templado cálido: la temperatura media del mes más frio fluctúa entre los -3°C y los 18°C. -Templado fresco: en este caso la temperatura media del mes más frio está por debajo de los 3°C y la del mes más caliente por encima de los 10°C.

Clim

a

Med

iterrá

neo

Descripción URBANÍSTICA del clima

Elementos básicos de diseño Urbano antiguo

-Las villa(callejones). -Los patios. -los espacios exteriores.

-Alta Compacidad -Alta Porosidad -Poca esbeltez

Ejemplo de una ciudad Compacta (fes, Marruecos)

Ciudad Difusa (Fes, Marruecos)


MECANISMO DE LA INVESTIGACIÓN

1. Se analiza dos tipos de viviendas en el mismo tamaño pero en distinta urbanización desde el punto de vista térmico eso si considerando las mismas detalles de construcción aplicadas en los cerramientos y los muros y techos.

2. La vivienda se coge en SEVILLA, combinada con un patio y un callejón(urbano compacto) después se modifica la misma vivienda quitando el patio y ampliando el callejón como se fuera aplazar esta vivienda a un entorno de urbanización moderna.

3. Se calcula la temperatura media interior ,el consumo energético para que se mantenga en la zona de confort y ver quien consumirá menos.

4. Breve discusión del efecto de los casos en el urbanismo y sobre la densidad de los habitantes.


LA CIUDAD-Ubicación Y Clima

37° 25' 0''

5° 52' 45''

Ubicación

-Ciudad construida en la edad media se notan las murallas en los mapas de almohades y los rumanos.

Su distancia de 65 km hasta el atlántico y unos 145 km hasta el mar mediterráneo.

Parámetros del confort térmico

-La combinación del urbanismo no compacto se aparece claro junto al compacto.

Hum

eda

d re

lativ

a m

edia

del

año

61%

Te

mp

era

tura

med

ia a

nua

l 18.

6 °C

T M 24.9 Tm 12.2

T M

Reg

istra

da

46.

6°C

Tm

Reg

istra

da

-5.5

°C


0

200

400

600

800

1000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

W/m

2

Horas

Radiacion solar media en cada hora del mes de Enero en un plano Horizontal

Directa

Difusa

0

200

400

600

800

1000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

W/m

2

Horas

Radiacion solar media en cada hora del mes de Julio en un plano Horizontal

Directa

Difusa

LA CIUDAD-Clima

Precipitaciones Vemos en la grafica que el mes mas lluvioso es en diciembre con unos 95mm, y el mes menos lluvioso es en julio con unos 2 mm.

Media anual 533 mm

Julio Máxima radiación Directa 781 W/m2 Mínima radiación Directa 99 W/m2 Máxima radiación difusa 179 W/m2

Enero Máxima radiación Directa 516 W/m2 Mínima radiación Directa 154 W/m2 Máxima radiación difusa 146 W/m2

Radi

ació

n so

lar

Viento en verano Mas velocidad del sur-oeste con unos 40 km/h y unas 50 horas en el periodo.

Viento en Verano Casi todas las orientaciones tienen la misma velocidad menos la sur-este que es menos


DESCRIPCIÓN ARQUITECTÓNICA DE LA VIVIENDA

Afach ,Nureldin Tesina Final de Máster MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET - H. COCH 05/09/2013

Primer caso

Imágenes de la vivienda

Fachada Única al callejón Fachada interior al Patio

N

Ladrillo

Fachadas Espesor m U(W/°Cm2)

exterior 0.75 1.13 interiores 0.6 1.42 interiores 0.11 2.64

Techo Contenido Espesor m U(W/°Cm2)

Tapial 0.5 2.20 Madera 0.02 3.00

Contenido Espesor m U(W/°Cm2)

Suelo(Tapial) 0.5 2.20

Transmitancia Térmica(cte y Ecotec)

Segundo caso 0m

3

Vec

inos

Vec

inos

Espacio 15m

Diseño Propuesto

Vidrio simple(marco madera) 5.1

Diseño Real

Primer caso

1-sala de estar 2- Comedor 3-Cocina 4-Habitacion de matrimonio. 5-Dormitorio 1. 6-Dormitorio 2.

Contenido de la vivienda

SIMULACIÓN ARCHISUN

Te=9.5°C Ti=10°C Hrel=66% dTe=7.1°C dTi=0.7°C

D=1.8w/m3 °C Gv=0.10w/m3 °C Gt=2.19w/m3 °C

Te=19.8°C Ti=20.4°C Hrel=71% dTe=9.1°C dTi=1.5°C

Te=20.8°C Ti=21.8°C Hrel=66% dTe=14°C dTi=1°C

Te=10.5°C Ti=11.4°C Hrel=61% dTe=10.9°C dTi=0.4°C

D=1.8w/m3°C Gv=0.10w/m3°C Gt=1.28w/m3°C

Te=20.5°C Ti=21.6°C Hrel=47% dTe=12..7°C dTi=0.5°C

Te=32°C Ti=32.5°C Hrel=53% dTe=15.4°C dTi=5.2°C

D=1.8w/m3 °C Gv=2.50w/m3°C Gt=1.19w/m3°C

Te=31°C Ti=31.5°C Hrel=59% dTe=10.4°C dTi=1.7°C

D=1.8(w/m3 °C Gv=0.10w/m3 °C Gt=2.19w/m3°C

Te=19.6°C Ti=20.2°C Hrel=53%

dTe=8.4°C dTi=0.7°C

Caso 2

Caso 1

Invierno Otoño Verano Primavera

Invierno Otoño Verano Primavera

Verano -Sobrecalentamiento notado por las temperaturas. - Humedad relativa bastante agradable.

Invierno -Zona de confort por encima de las líneas de temperaturas. - Variabilidad Baja debido al peso alto del edificio.

Invierno -notamos que algunos picos de Te llegan a la zona de confort lo que no se consigue en el caso 1.

Verano -Noches agradables en la Te según la grafica y esto debido a la oscilación alta.

temp. exterior temp. piel temp. interna temp. sensacion confort

radiacion indirecta radiacion directa gananacia interna coef.trans.directa coef.ventilacion


CALCULO DE BALANCE(SALA DE ESTAR[1])

Caso 1

Caso 2

Invierno

10.5 Te

0.44 I

1.50 D

1.66 G

11.7 Ti

Caso 1

Invierno

9.5 Te

0.11 I

1.50 D

1.67 G

10.5 Ti

Verano

31 Te

0.18 I

1.50 D

5.36 G

31.3 Ti

Verano

32 Te

0.79 I

1.50 D

5.35 G

32.4 Ti

n W Horas W/h personas 4 70 4 1120 luminarias 3 80 4 960

D=1.5 W/m3 2080

D = (n·e·h)/24Vh (Ganancias Internas)

I = (Svs x Rv)/Vh (ganancias por radiación)

Rv julio 37.16 W/m2

Svs VERANO 0.00 m2/m3

I julio 0.18 W/m3

Rv enero 110.17 W/m2

Svs INVIERNO 0.00 m2/m3

I enero 0.11 W/m3

Gt = (Si·Ui·fo i)/Vh (intercambio por transmisión)

Gt (invierno) 1.509 W/m3°C

Gt (verano) 1.401 W/m3°C

Gv = 0,33·rh (ganancias por ventilación)

Gv (invierno) (0.5rh) 0.165 W/m3°C

Gv( verano) (12rh) 3.96 W/m3°C

Ti = Te + (I+D)/G

Caso 2










I enero 0.44 W/m3


D=1.5 W/m3 2080


Rv julio 37.16 W/m2


I julio 0.79 W/m3

Área m2 v m3 19.27 57.8


0

20000

40000

60000

80000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Wh

Meses del año

Consumo de refrigeracion

Caso 1

Caso 2

0

20000

40000

60000

80000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Wh

Meses

Consumo de calefaccion

Caso 1

Caso 2 0

10

20

30

40

50

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Tem

pera

tura

°C

27 de Julio 2 de Enero

Caso 1

Ti

Te

Ti

Te

0

10

20

30

40

50

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Tem

pera

tura

°C


Caso 2

Ti

Te

Ti

Te

ECOTEC, COMPARACIONES, Y CONSUMOS ENERGÉTICOS

Simulación Ecotec

Explicaciones -Las horas de utilización del espacio hace que consume mas en calefacción y menos en refrigeración que el conjunto compacto, y esto debido a la captación de la radiación solar en el caso 2 y la protección en el caso1. -Es cierto que el caso 2 gana de calefacción pero pierde de refrigeración, y al sumar los dos consumos notamos que el el ahorro energetico es a favor el caso 1 (referencia Ecotec).

Aju

stes

de

Term

osta

to(1

8c-2

6c)

Ti :10.2c dTi;2.1c TI:29.7c dTi:2.0c

Ti :11.2c dTi;1.9c TI:29.8c dTi:2.0c


0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Calculo de balance

Simulacion archisun

Simulacion Ecotec

Tem

pera

tura

°C

Ti

Comparacion Invierno

Caso 1

Caso 2 0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Calculo de balance

Simulacion archisun

Simulacion Ecotec

Tem

pera

tura

°C

Ti

Comparacion Verano

Caso 1

Caso 2

Horas de Uso 14:00-18:00

CALCULO DE BALANCE(Comedor[2])

Caso 1

Caso 2

Invierno

10.5 Te

0.62 I

1.40 D

2.48 G

11.3 Ti

Caso 1

Invierno

9.5 Te

0.14 I

1.40 D

2.48 G

10.1 Ti

Verano

31 Te

0.2 I

1.40 D

6.33 G

31.3 Ti

Verano

32 Te

0.81 I

1.40 D

6.33 G

32.3 Ti


D=1.4 W/m3 1560



Rv julio 37.16 W/m2


I julio 0.20 W/m3



I enero 0.14 W/m3







Ti = Te + (I+D)/G

Caso 2










I enero 0.14 W/m3


D=1.4 W/m3 1560


Rv julio 37.16 W/m2


I julio 0.2 W/m3

Área m2 v m3 15.5 46.5


0

10

20

30

40

50

1 4 7 10 13 16 19 22

Tem

pera

tura

°C


Caso 2

Ti

Te

Ti

Te

0

10

20

30

40

50

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Tem

pera

tura

°C


Caso 1

Ti

Te

Ti

Te 0

20000

40000

60000

80000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Wh

Meses


Caso 1

Caso 2

0

20000

40000

60000

80000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Wh

Meses

Consumo de Calefaccion

Caso 1

Caso 2

Simulación Ecotec


Ti :10.0c dTi;1.9c TI:30.7c dTi:1.0c

Ti :11.7c dTi;1.45c TI:30.7c dTi:1.0c

Explicaciones -Las horas de utilización del espacio hace que el caso 1 consume menos en ambos aspectos, y esto debido a la protección solar en ambos casos.

-en el caso 2 Las perdidas de calor se produce en las horas de sombreamiento a través del vidrio que tiene una U baja

-Ahorro energético a favor el caso 1(Referencia Ecotec).

Aju

stes

de

Term

osta

to(1

8c-2

6c)



0

5

10

15

20

25

30

35

Calculo Balance Simulacion Archisun Sinulacion Ecotec

Tem

pera

tura

°C

Ti


Caso 1

Caso 2

0

5

10

15

20

25

30

35

Calculo Balance Simulacion Archisun Sinulacion Ecotec

Tem

pera

tura

°C

Ti

Comparacion verano

Caso 1

Caso 2

CALCULO DE BALANCE(MATRIMONIO[4])

Caso 1

Caso 2

Invierno

10.5 Te

0.62 I

1.40 D

2.48 G

11.3 Ti

Caso 1

Invierno

9.5 Te

0.00 I

1.03 D

1.65 G

10.1 Ti

Verano

31 Te

0.0 I

1.03 D

5.36 G

31.2 Ti

Verano

32 Te

0.81 I

1.40 D

6.33 G

32.3 Ti


D=1.03 W/m3 1600



Rv julio 37.16 W/m2


I julio 0.00 W/m3



I enero 0.00 W/m3







Ti = Te + (I+D)/G

Caso 2










I enero 0.60 W/m3


D=1.03 W/m3 1600


Rv julio 37.16 W/m2


I julio 0.38 W/m3

Área m2 v m3 21.6 65.03


0

10

20

30

40

50

1 4 7 10 13 16 19 22

Tem

pera

tura

°C


Caso 2

Ti

Te

Ti

Te

0

10

20

30

40

50

1 4 7 10 13 16 19 22

Tem

pera

tura

°C


Caso 1

Ti

Te

Ti

Te 0

20000

40000

60000

80000

100000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Wh

Meses

Consumo de Calefaccion

Caso 1

Caso 2

0

20000

40000

60000

80000

100000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Wh

Meses


Caso 1

Caso 2

Simulación Ecotec


Ti :9.7c dTi:1.6c TI:30.0c dTi:1.7c

Ti :11.4c dTi:1.8c TI:30.0c dTi:1.8c

Explicaciones -Aunque es compacta y pegada al patio consume mas de calefacción porque su orientación es norte .

-El caso 1 gana la partida de consumo para refrigerar .


Aju

stes

de

Term

osta

to(1

8c-2

6c)



0

5

10

15

20

25

30

35

Calculo Balance Simulacion Archisun Simulacion Ecotec

Tem

pera

tura

°C

Ti


Series1

Series2

0

5

10

15

20

25

30

35


Tem

pera

tura

°C

Ti

Comparacion Verano

Caso 1

Caso 2

CALCULO DE BALANCE(DORMITORIO[6])

Caso 1

Caso 2

Invierno

10.5 Te

0.38 I

1.03 D

1.76 G

11.5 Ti

Caso 1

Invierno

9.5 Te

0.00 I

0.87 D

1.79 G

10.0 Ti

Verano

31 Te

0.0 I

1.03 D

5.36 G

31.3 Ti

Verano

32 Te

0.6 I

1.03 D

5.48 G

32.3 Ti


D=0.87w/m3 1160



Rv julio 37.16 W/m2


I julio 0.57 W/m3



I enero 0.00 W/m3







Ti = Te + (I+D)/G

Caso 2










I enero 0.53 W/m3


D=0.87w/m3 1160


Rv julio 37.16 W/m2


I julio 0.75 W/m3

Área m2 v m3 18.5 55.4


0

10

20

30

40

50

1 4 7 10 13 16 19 22

Tem

pera

tura

°C


Caso 2

Ti

Te

Ti

Te

0

10

20

30

40

50

1 4 7 10 13 16 19 22

Tem

pera

tura

°C


Caso 1

Ti

Te

Ti

Te

0 20000 40000 60000 80000

100000 120000 140000 160000 180000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Wh

Meses


Caso 1

Caso 2

Simulación Ecotec


Ti :9.8c dTi:1.7c TI:30.0c dTi:1.7c

Ti :11.4c dTi:1.8c TI:30.0c dTi:1.8c

Explicaciones -Las dos habitaciones captan la radiación solar, y es cierto que la del caso 2 capta mas radiación, sin embargo la del caso 1 consume menos por calefacción.

-el patio juega una parte importante de establecer la temperatura durante la noche


Aju

stes

de

Term

osta

to(1

8c-2

6c)


0 20000 40000 60000 80000

100000 120000 140000 160000 180000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Wh

Meses

Consumo de calefaccion

Caso 1

Caso 2


0

5

10

15

20

25

30

35


Tem

pera

tura

°C

Ti


Series1

Series2

0

5

10

15

20

25

30

35


Tem

pera

tura

°C

Ti

Comparacion Verano

Caso 1

Caso 2

MEDICIONES

TI medias casi mismas en los dos casos pero oscilacion mas grande en la habitacion no compacta y esto hace que la habitacion compacta sea mas agradable en los momentos de utilizacion y esto es conbatible con el dormitorio[2].

N


URBANISMO

Contenido Compacta No compacto Superficie de la parcela m2 260(patio) 233

cantidad de parcelas 28 20

cantidad de familias en una Manzana 85 59 total de poblacion en la manzana 426 293

Manzana real Sevilla Caso 1

Manzana Propuesta Sevilla Caso 2

Viviendas

Espacios exteriores

cantidad familiares en parcela(3plantas) 3 cantidad de personas en una familia 5

A:7391m2

Sevilla real vs Sevilla propuesto - unos 426 habitantes en la manzana viven en un espacio de 7391 m2, si estuvimos en el caso 2 pues gastaremos unos 1588 m2 más de terreno, si estuvieron la misma cantidad de gente.

Manzana real Barcelona

Sevilla real vs Barcelona real - Conjunto de viviendas Barcelonés mas esbelto con mas densidad de habitantes respeto al conjunto sevillano.


Conclusiones

• Los diseños urbanísticos realizados en la edad antigua en los climas templados cálidos por su compacidad porosidad y poca esbeltez, eran bien pensados para el acercamiento a la zona de confort. •Las ciudades en estos climas deben planificarse horizontalmente para no perder el contacto con la tierra. •En una situación donde la densidad humana es pequeña es más conveniente elegir la planificación compacta. •El diseño de una vivienda con patio debe combinarse con la estrechura del espacio exterior para que las habitaciones pegadas a este espacio se benefician de su microclima. •Una vivienda en un conjunto compacto puede reducir las emisiones de co2 por que consume menos de energía y por otra parte la cantidad de vehículos en las calles son menos. •El factor humano juega una gran responsabilidad para que se disminuye el gasto de calefacción y refrigeración.


Gracias a Todos

Grazie a Tutti

Gràcies a Tots

ευχαριστώ πολύ

eskerrik asko


Referencias

•La casa pasiva clima y ahorro.

• Arquitectura y tecnología: Arquitectura Bioclimática en un entorno.

•Clima y Urbanismo, el clima en el diseño y en el planteamiento urbano.

•Arquitectura y clima en Andalucía, manual de diseño).

•Arquitectura y climas.

•Principios y estrategias del diseño bioclimático en la arquitectura y el urbanismo.

•Arquitectura y energía natural.

•Mediterranean climate variability.

•Les energies renovables.

•Eficiencia energética y confort en los climas calidos,multi-comfort house.

•Análisis del consumo energético del sector residencial en España, PROYECTO SECH-SPAHOUSEC.

•Bayt al-Aqqad (The history and restoration of a house in old Damascus,Edited by Peder Mortensen, Proceeding of the Danish institute in Damacus, 2005.


Referencias

•Encyclopedia of World climatology.

•Design with climate, edicion española.

•Bioclimatic design and urban regeneration for sustainable.

•Climate Considerations in buildings and urban Design.

•La Arquitectura del patio .

•Patios, 5000 años de evolución desde la antigüedad hasta nuestros días.

•New Patio design .

•El reto de la ciudad habitable y sostenible.

•Ciudad, vegetación e impacto climático, el confort en los espacios.

•Arquitectura Civil Sevillana.

• La Arquitectura y el Lugar, Análisis Histórico- urbanístico de una manzana de la ciudad de Sevilla.

•Urbanística de Las Grandes Ciudades Del Mundo Antiguo.

•La casa en Sevilla.

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