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• Ismael Alphonse Sandoval Maldonado

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ACONDICIONAMIENTO AMBIENTAL 2014

ESTRATEGIAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO

PASIVO Profesor: Dr. Gerardo Saelzer 1

Materias : 1ª parte •Introducción general al tema del hábitat sustentable y sus estrategias de diseño pasivo.

2ª parte •Conceptos generales de estrategias de calentamiento y de enfriamiento pasivo, análisis de casos y detalles. •Conceptos generales de estrategias de acondicionamiento activo, análisis de casos y detalles.

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ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ¿Qué es una estrategia? ¿Qué es diseño bioclimático?

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ESTRATEGIA ¿Qué se entiende por estrategia?

Conjunto de acciones planificadas de manera anticipada y sistemática para lograr un fin u objetivo determinado.

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DISEÑO BIOCLIMÁTICO Hábitat Sustentable

CONFORT

Eficiencia Energética

Bajo consumo energético Disminuir impactos ambientales Diseño que tiene en cuenta las condiciones climáticas del lugar, aprovechando los recursos disponibles (sol, temperatura, humedad, viento), para lograr confort térmico, reduciendo los consumos de energía y disminuyendo los impactos ambientales. 5

Estrategias bioclimáticas significa: Para nosotros, estrategia implicará tener un patrón de diseño, y éste debe permitir orientar, descubrir y explorar en el diseño, la búsqueda de los siguientes objetivos:

-Brindar confort térmico -Aprovechar el clima, pero también, protegerse de él

-Minimizar el consumo energético y el impacto ambiental Veremos a continuación que significa cada uno de estos conceptos.

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Aplicar estrategias bioclimáticas, para brindar Confort Térmico, significa: Conocer a cabalidad las características del CLIMA específico donde se va a actuar y definir en consecuencia:

-Las estrategias de CALENTAMIENTO -Las estrategias de ENFRIAMIENTO.

¿De que dependen las estrategias? -De las características del CLIMA principalmente. - De las necesidades de CONFORT térmico (hábitat y ocupante)

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EL CLIMA – Su influencia sobre la vida en el planeta. La adaptación a las distintas condiciones del medio climático. Por ejemplo: Razas humanas y animales – vegetación desértico o de selva húmeda – cambios estacionales – etc.

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EL CLIMA – Su influencia sobre la arquitectura. masa

Radiación calor

sombras lluvias frío

aislamiento

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CONFORT TERMICO - requerimientos del hombre -¿De que depende el confort? -Las pérdidas térmicas del cuerpo humano dependen de 6 parámetros físicos: •Temperatura de la pared

Intercambio térmico

•Temperatura del aire

55% convección

•Velocidad del aire

44 % radiación

•Humedad •Metabolismo •Vestimenta

La temperatura de las paredes, influye sobre los intercambios térmicos por radiación

1% conducción 10

Confort térmico Temperatura de confort para diferentes actividades

Una humedad relativa entre 30% y 70%, no produce una Influencia significativa sobre la sensación de confort.

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• ¿Cómo responde la arquitectura a estos desafíos de confort con bajo consumo energético?: •

Surge lo sustentable con algunos términos asociados que no son sinónimos, pero persiguen un común denominador, promover diseños con el objetivo de restaurar el balance o equilibrio entre el medioambiente y lo manipulado por el hombre.

Estos términos, entre otros, son: - Arq. Ambiental – respetuosa del medio ambiente; - Ecológica – bajo impacto en ecosistemas y respeto a la biodiversidad; - Bioclimática – Habitabilidad y confort con bajo consumo; = respuesta eficiente al clima, potencia el uso de los recursos y se resguarda de los problemas derivados del clima. - Pasiva - ; etc. Esto, no como estilo o moda, ya que ello, como tal, son conceptos no sustentables.

Se busca, finalmente, una arquitectura eficiente cuyo objetivo final es mejorar la calidad de vida, sin destruir el medio ambiente.

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• Como enfrentamos el problema: ¿cuales son los elementos a considerar y los aspectos que debemos conocer para decidir las estrategias más adecuadas?

-

1.El LUGAR

(clima-latitud- situación topográfica y otros)

-

2.El HABITAT

(diseño y construcción)

-

3.El OCUPANTE

(confort térmico-respiratorio, visual y acústico)

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1.LUGAR - Clima: aspectos a considerar

Vientos

(datos aportados por las estaciones meteorológicas y/o por datos de bancos de datos del macro clima, por ejemplo el Meteonor)

Radiación solar

Temperaturas medias, máx y mín

Pluviometría

Humedad relativa

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- 1.El LUGAR: Situación topográfica - microclima: • -

aspectos a considerar Alturas Depresiones Cuerpos de agua Bosques Ciudad Llanos Naturaleza del suelo etc.

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2.El HABITAT: -Diseño y disposición de los espacios respecto de su entorno, orientación y su materialización. (zonas térmicasmateriales y su posición) -Adecuación a su destino (tipo de edificio) y uso de sus espacios y su relación con el medio exterior. (vivienda, oficina, escuela, hospital etc.) -Complementación adecuada con los sistemas de acondicionamiento si fuese necesario. (uso eficiente de la energía) CONTROL

DESTINO

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3.El OCUPANTE: Confort de los ocupantes respecto del comportamiento térmico, lumínico y calidad del aire en los recintos

Quieto En ejercicio

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• CONSUMO ENERGETICO: • Formas de transferencia de calor: En general, cuando existe una diferencia de temperaturas, se produce un flujo de calor. El flujo de calor es siempre proporcional a la diferencia de temperaturas.

• Conducción. El calor se transmite a través de la masa del propio cuerpo.

• Convección. el calor puede ser "transportado" por el propio movimiento del fluido, por la diferencia de temperaturas.

• Radiación. Todo material emite radiación electromagnética, cuya intensidad depende de la temperatura a la que se encuentre. El sol nos aporta energía exclusivamente por radiación.

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REQUERIMIENTO ENERGETICO: Los requerimientos energéticos de un edificio son determinados por : - las pérdidas por los cerramientos y por la ventilación y, - las ganancias por la radiación solar y los aportes internos.

Equilibrio térmico Q= Perdidas por conducción, radiación y convección, a través de los cerramientos. Las pérdidas son directamente proporcionales al nivel de aislamiento del edificio. V= Representa las pérdidas por ventilación (renovación de aire) e infiltraciones. Las pérdidas son proporcionales al volumen del edificio y a la tasa de renovación de aire. S= Representa los aportes solares a través de los vidrios (se desprecian los aportes solares a través de los muros opacos). I = Representa los aportes internos de calor (aparatos eléctricos, cocina u otros y la presencia de personas).

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AHORRO de ENERGIA: Distintos diseños puede definir el nivel de consumo de energía en una vivienda, para un mismo nivel de confort:

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ESTRATEGIAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO PASIVO Concepto de captar-almacenar-distribuir y conservar.

Concepto de proteger-disipar-minimizar-evitar y enfriar.

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ESTRATEGIAS DE CALENTAMIENTO

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Concepto de CAPTAR: Recoger la energía solar y transformarla en CALOR. La radiación solar recibida por un edificio, depende: - del clima (de sus variaciones diarias y estacionales), - así como de su orientación, - de la naturaleza de sus superficies y materiales, -de la topografía y del entorno (sombras), etc.

Hay dos maneras de captar: • Captación directa: Ocurre principalmente a través de las superficies vidriadas (ventanas)

• Captación indirecta: Es cuando el calor se consigue a través de espacios especiales (invernaderos, conservatorios u otros)

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Captación directa: Ocurre principalmente a través de las superficies vidriadas (ventanas) de la envolvente que dejan pasar la energía solar hacia el interior del recinto.

Debe observarse: - buena orientación, superficie acristalada suficiente y entorno despejado (buen emplazamiento) - buen almacenaje, masa suficiente en zona irradiada y en zonas o áreas libre de objetos (muebles, alfombras u otros). - buena conservación y distribución del calor - riesgo de grandes perdidas en días nublados o en la noche por ventanas - riesgo de infiltración de viento y lluvia por ventanas - riesgo de sobrecalentamiento en verano por ventanas 24

Diferentes conformaciones de ventanas

Cubiertas vidriadas

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Muros vidriados

Complejo Unión Europea – Bélgica

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Cubiertas vidriadas

Espacios especiales de captación

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Captación indirecta: Es cuando el calor se consigue a través de terceros espacios (invernaderos, conservatorios u otros) que actúan como espacios especialmente dispuestos para captar eficientemente y que sirven térmicamente a recintos adyacentes.

Estos espacios colectores, conservatorios, solarium, piezas solares o invernaderos, utilizan como método de atrapar energía, el llamado efecto invernadero. - cuando el requerimiento de calor es mayor a la capacidad de captación directa o, - cuando no hay capacidad de almacenar este calor al interior del recinto y se necesita obtener el calor de un espacio distinto para obtener calor.

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•

Debe observarse:

-

buena orientación, almacenaje y excelente distribución del calor hacia los recintos que sirve y, estos últimos bien aislados.

-

buen control de radiación para evitar los sobrecalentamientos.

-

buen control de las aberturas de distribución del calor hacia el interior (puede actuar negativamente si no se controla)

-

buen control de ventilación hacia el exterior de este espacio, para evitar el sobrecalentamiento en épocas de calor.

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FACTOR SOLAR (FS) Representa el porcentaje de energía solar incidente transmitido a través de una pared vidriada hacia el interior de un local La transmisión energética total a través de un vidrio, está en función de: - Angulo de incidencia de los rayos solares. - La naturaleza del vidrio (claros, absorbentes o reflectantes) Los parámetros a tener en cuenta son: - Posición del sol (latitud y estación)

- Orientación e inclinación de la pared vidriada (geometría del edificio)

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• -

Análisis térmico de un invernadero, con siete configuraciones distintas: sv = vidrio sencillo (monolítico) dv = doble vidrio o termopanel pc = policarbonato Las configuraciones 3 y 4, presentan sus paredes laterales opacas.

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Edificio Bioclimático de ENAP en Punta Arenas

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Viviendas Condominio Nuevo Mundo

Detalle del espacio solar

CITEC UBB Análisis de asoleamiento del conjunto durante la etapa de diseño

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Captar a través de muros opacos (llenos). La materia (muro), posee una cierta capacidad de acumular calor, la elección de los materiales nos permite, en cierta medida, adaptar los edificios a las variaciones del clima local.

Aparece el concepto de:

Inercia térmica.

Este concepto es muy propio del guardar. Conceptos de: -Atenuación térmica -Desfase térmico

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Muro Trombe – captar y almacenar

Fase 1

Fase 2

Fase 3

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Muros trombe

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Muros trombe y muro de agua

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Concepto de ALMACENAR: Guardar el calor captado de la energía solar, en el seno de los materiales, con el fin de aportarlo cuando sea necesario el requerimiento de calor. Es: la capacidad de acumulación de calor de los materiales (la inercia térmica del edificio ), permite atenuar las fluctuaciones de temperatura y, el desfase térmico.

La capacidad de acumulación térmica de una pared es una característica que depende de su espesor, de su peso y del calor específico del material, y nos indica la capacidad de almacenar el calor.

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• El ALMACENAJE, aporta dos condiciones fundamentales al confort: -

1. La atenuación de las fluctuaciones de temperatura en el interior y, 2. El desfase térmico entre la temperatura exterior y la interior.

• Ello depende de: - el espesor del muro - el peso del elemento - del calor específico

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¿Inercia térmica al interior o al exterior?

La capacidad térmica de una pared es útil en un clima templado, sólo si se ubica hacia el interior del edificio y se encuentra aislado de las condiciones climáticas exteriores

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Almacenaje

Indirecto

Directo

Aquí participa el principio De equilibrio térmico

Almacenaje en un elemento no irradiado directamente, sino calentado con energía llevada por medios mecánicos

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Masa térmica en los suelos, en los muros y nuevas soluciones más livianas

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Concepto de DISTRIBUIR: En la distribución del calor en un recinto habitable, ocurren los siguientes fenómenos y alternativas. Difusión natural: El calor acumulado al interior de los materiales, es difundido por convección y por radiación.

Distribución mecánica:

El calor es conducido a través de distribución mecánica, de la zona de acumulación hasta las zonas frías. Termo circulación:

La pared interior que es calentada por la radiación solar, Cede parte de ese calor al aire ambiente por convección, de esta manera el calor es conducido hacia las zonas más frías. 43

• DISTRIBUIR: - difusión natural. •

Del calor

al frío

Movimiento del flujo

•

El calor acumulado al interior de los materiales, es difundido por convección y por radiación.

•

La convección aparece cuando la temperatura de la superficie del material es superior a la temperatura del aire ambiente y,

•

La radiación, en forma de radiación infrarroja de onda larga, aparece cuando la temperatura de la superficie del material es superior a la temperatura de la superficie de otros objetos presentes. Convección y radiación natural

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• DISTRIBUIR: - distribución mecánica. El calor acumulado es distribuido, desde las zonas calientes hacia las más frías de manera mecánica y controlada automaticamente. Puede distribuirse cuando uno quiera y sin necesidad de tener espacios espacialmente conectados. Igualmente, este sistema de distribuir el calor, permite tener la zona de captación alejada o desconectada de la vivienda.

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DISTRIBUIR: Movilizar el aire caliente hacia las zonas frías. Cuando una pared se calienta, bajo el efecto de la radiación solar, ésta cede una parte del calor acumulado al aire ambiente por convección. En ese instante, el aire adquiere un movimiento ascendente, provocando una succión del aire fresco. Uno de los problemas de la Termocirculación, es que necesita una organización espacial abierta. La termocirculación es más efectiva cuando hay deferencia de nivel entre la zona caliente y la fría. Sin duda, es mucho más complejo distribuir el calor entre zonas a un mismo nivel, más aun cuando estas zonas se encuentran distantes. ESPACIOS CERCANOS Y CONECTADOS ESPACIALMENTE

ZONA CALIENTE

ZONA FRIA

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Proceso de termocirculación: - Cuando la superficie irradiada por el sol, es calentada, parte de ese calor es cedido al aire ambiente por convección y radiación. - Cuando el aire es calentado, adquiere un movimiento ascendente y atrayendo el aire fresco.

- Si los espacios estás suficientemente conectados, se genera una circulación de aire desde las zonas calientes hacia las zonas frías. Este movimiento, se llama termocirculación de aire. - Durante un día nublado o en la noche, con el fin de evitar una circulación inversa teniendo por resultado un enfriamiento, el movimiento de aire debe ser impedido. Un aislante móvil, permite también evitar este inconveniente.

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Movimientos de aire interior Si bien, el movimiento del aire caliente tiene relación con el movimiento convectivo, las presiones generadas por el viento externo, siempre estarán presente en el comportamiento del aire interior.

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Distribución de calor entre espacios Espacios interconectados

Espacios protegidos y bien orientados

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Espacios interconectados entre sí y en dos alturas – Distribución del calor

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Solución acústica

Conexiones entre recintos a través de distintos tipos de aberturas

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Concepto de CONSERVAR: La envolvente del edificio, juega un rol importante en la lucha contra las perdidas de calor. En la conservación del calor en un recinto habitable, ocurren los siguientes fenómenos y alternativas. - La resistencia térmica de las paredes es igual a la suma de las resistencia de las capas de los materiales que la componen. - Los puentes térmicos, son puntos débiles en la envolvente que presentan menos resistencia al paso del calor y, deben tratar de disminuir. - Las infiltraciones por juntas entre elementos constructivos, ductos, vanos y otros, provocan importantes pérdidas de calor. - El factor de forma juega un rol importante, ya que esta determina la superficie envolvente exterior.

- La organización de los espacios interiores permite crear ambientes térmicos diferentes. Orientarlos los espacios para captar hacia el norte o protegerse hacia el sur.

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Como conservar el calor (conducción-convección –radiación)

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REGLAMENTACIÓN TÉRMICA : COMPLEJOS DE TECHUMBRE, MUROS PERIMETRALES Y PISOS VENTILADOS.

Transmitancia térmica de elementos opacos de la envolvente

Todas las viviendas deberán cumplir con las exigencias de acondicionamiento térmico que se señalan a continuación:

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colchonetas

proyectado

planchas

AISLANTES TERMICOS

Celdas de aire

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La resistencia térmica de los muros, ventanas, puertas, cielos y pisos

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Resistencia térmica de las envolventes. OPACAS - MUROS

La resistencia de una pared es igual a la suma de la resistencia de los materiales. - La resistencia térmica de una capa está en función de la conductividad térmica y su espesor - La aislación térmica constituye el freno al transporte de calor a través de un elemento constructivo.

- La aislación se puede ubicar de diferentes maneras dentro del muro (sobre la cara externa, la interna o en ambas). Esto no afecta la calidad aislante de la pared, pero sí afecta la inercia térmica y el riesgo de condensación.

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Conservación del Calor

Aislación al exterior, inercia térmica interior (útil)

Aislación térmica por el interior, inercia térmica exterior (inútil)

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envolventes OPACAS - MUROS

Encofrado aislante

Aislación intersticial, no continuo

Soluciones de abrigo continuo

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Muros mejorados

Soluciones perforadas

Soluciones micro celulares

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Aislación en Techos proyectados

Colchonetas

Cielos de terminación

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Techos verdes: - Alta masa hacia el lado exterior - Techumbre muy protegida frente a las perdidas de calor, pero principalmente frente a la ganancia.

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Resistencia térmica de la envolvente. VIDRIADAS – VENTANAS

Las ventanas son puntos o superficies débiles de la envolvente y deben ser diferenciadas por la calidad. de sus vidrios (simples o especiales) y de sus marco (tipo, calidad y materiales), e infiltración. -

Calidad de sus vidrios (simples o especiales) Calidad de sus marcos (tipo, calidad y materiales) Su resistencia térmica Su infiltración Su protección

marcos

sellos

vidrios protecciones

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Los puentes térmicos

Son puntos o áreas térmicamente más débiles que la constitución general de un elemento constructivo. Normalmente se presentan en las juntas de materiales iguales o distintos, en los refuerzos o zonas de estructuración de un sistema etc.

Variación de Tº y flujo de calor

Buena y regular soluciones para evitar puente térmico

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Termografía para determinar las zonas de perdida de calor y detectar Los puentes térmicos.

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Riesgo de condensación y crecimiento de moho

El gráfico muestra la relación entre humedad relativa interior, temperatura superficial interior de la envolvente y del riesgo de la condensación superficial y crecimiento de moho. En el área arriba de la línea azul existen condiciones favorables para el crecimiento de moho y en el área arriba de la línea roja existen condiciones favorables para la condensación superficial.

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Las infiltraciones: Las perdidas por infiltración de aire controlado o descontrolado, constituyen uno de los principales problemas de perdida de calor. La renovación de aire en una habitación, es de gran importancia desde el punto de vista del confort, (eliminar el aire viciado y mantener la tasa de humedad al nivel de confort)

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Infiltraciones indeseadas Como eliminar el aire viciado sin generar grandes pérdidas o conducirlo hacia otro espacio interior. •

Ventanas y puertas mal ubicadas respecto de los vientos predominantes

•

Ventilas fijas o selladas por el usuario

•

Ventilaciones y chimeneas descontroladas.

•

Fallas constructivas típicas

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Las infiltraciones Necesarias para la renovación del aire, acarrean siempre un arrastre del calor acumulado. Las aberturas deberán ajustarse a las necesidades de renovaciones.

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ESTRATEGIAS DE ENFRIAMIENTO

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Estrategias de enfriamiento…

…o de verano

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El concepto Proteger: consiste en proteger el edificio, en particular, sus aberturas del soleamiento directo.

Esto se logra utilizando convenientemente: pantallas exteriores permanentes móviles estacionales (vegetación)

Enfrentando la radiación solar, especialmente este, oeste, el norte también dependiendo de la latitud, mientras más alejado del ecuador, más importante es la protección norte

formas y prolongaciones del edificio aleros Especialmente en edificios de altura, que tienen menos posibilidades volados de obtener sombras del entorno, arboles y balcones etc. otros.

Todas las soluciones, dependen de la orientación y del ángulo solar, principalmente del verano, de la luz y las vistas. 72

Altura solar

Altura solar 21 Septimbre Santiago

55.7º

Concepción

52.5º

Puerto Montt

47.7º

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Pantallas exteriores: - Celosías, dependen absolutamente del recorrido del sol. La separación entre ellas, y el ángulo prefijado.

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Pantallas fijas: Celosías y lonas

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Pantallas fijas: Celosías y lonas

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Celosías móviles verticales

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Celosías móviles verticales

Puertas de planchas perforadas o de celosías Pantallas de Vidrios serigrafías o filtros solares

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Pantallas fijas: Planchas perforadas

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Pantallas móviles frente a cada vano: - interiores - exteriores

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Pantallas móviles frente a cada vano: Interiores

Exteriores

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Pantallas fijas y móviles: De lonas y vidrios con filtros solares

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Dimensionamiento de alero fijo en orientación norte Ejemplo: Concepción - Santiago

Concepción

Santiago

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84

Obstrucciones y pantallas: Elementos constructivos propios del edificio

85

Pantallas estacionales: (vegetación)

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Concepto de Disipar: significa extraer el calor excesivo desde el interior del edificio. Disipar a través de la ventilación natural Es importante para lograr confort térmico a través de perdidas de calor por convección. Según esto, es importante la cantidad y la velocidad del flujo de aire. Formas de ventilación natural en las edificaciones:

1. 2. 3.

ventilación de una sola fachada ventilación cruzada (por efecto del viento) ventilación por efecto “stack” (gradiente de temperaturas)

1.

2.

3.

88

Disipar: significa extraer el calor excesivo desde el interior del edificio.

Formación de las presiones positivas y negativas a partir de la dirección del viento y la forma del edificio.

El movimiento del aire interior, dependerá de la distribución de los vanos y sus orientaciones respecto de la dirección de los vientos.

Sombra de viento

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Esquemas de las presiones de viento a partir de la dirección de los vientos. Representación en planta y corte.

verano

otoño

invierno

primavera 90

Movimiento del aire a partir de las aberturas y la dirección del viento. La ventilación, siempre debe cruzar el espacio, aunque salga por el mismo lado.

91

Esquema de circulación flujos de aire en viviendas

Esquema de circulación flujos de aire en edificios de servicios

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Tipos de Ventanas

aluminio

Tipo de aberturas madera

PVC 93

En el diseño de ventanas para un sistema de ventilación, se debe considerar: •

tener una clara imagen del rango direccional del viento en el lugar, durante todo el ciclo anual,

•

hacer una determinación de las necesidades de enfriamiento por ventilación (diurno y estacional) para el confort térmico,

•

evaluar el resguardo de las estructuras o topografías vecinas que alteren el flujo del viento, tanto en magnitud como en dirección,

•

escoger un sistema de ventanas cuyas características funcionales correspondan tanto al viento como a la comodidad térmica requerida.

•

Para un óptimo enfriamiento por ventilación, se requiere un área efectiva suficiente, tanto para la entrada como para la salida del aire, con la entrada localizada en una zona de presión positiva y la salida en una zona de presión negativa. Se deberá procurar siempre una ventilación cruzada para incrementar la convección sobre los ocupantes y proveer una mayor comodidad de los mismos.

•

Los tamaños de las ventanas no son determinados por la ventilación solamente, sino que también se tienen que tomar en cuenta otros factores arquitectónicos como iluminación, privacidad, seguridad y control a la radiación solar. Aunque es posible separar aperturas que solo sirvan para iluminación (ventanas) y aperturas que solo sirvan para ventilación (ventilas).

•

Ubicación de las aberturas en la eficiencia de la ventilación cruzada

•

Se ha dicho que el criterio más importante para hacer eficiente la ventilación cruzada es generar aberturas simultáneas en superficies con altas y bajas presiones de viento. Sin embargo aun respetando ese criterio básico las opciones de ubicación precisa y dimensionamiento de las aberturas son muy variadas.

94

• Configuraciones básicas de aberturas y su efecto en la ventilación natural, considerando siempre un impacto frontal del viento

Abertura relativamente grande en la cara expuesta al viento y otra más pequeña en la cara contraria, ambas con posición central. El aire ahora ingresa con mayor facilidad, aunque con velocidades interiores moderadas. Se forma una franja con ventilación relativamente buena, mientras que las zonas laterales muestran una ventilación deficiente.

La abertura frontal más pequeña. Este simple cambio genera dos efectos importantes: la franja ventilada muestra velocidades del aire bastante más altas, mientras que las zonas laterales, debido a las turbulencias, presentan mayor movimiento del aire. En otras palabras, la ventilación es mejor que en el caso anterior.

Aberturas con dimensiones regulares en ambas fachadas. Lo que tenemos es un flujo de aire relativamente intenso y más amplio en la zona central. Las zonas laterales, debido a la disminución de las turbulencias, presentan una ventilación menos eficiente.

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Edificios disipadores por ventilación

96

Costa Rica

97

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Efecto stack (efecto chimenea) El efecto stack se basa en 2 principios: • A medida que el aire se calienta es menos denso y sube. • Aire exterior (ojala mas frío) reemplaza al aire que sube.

Este sistema convectivo crea su propia corriente donde aire caliente es evacuado en un punto alto y el aire exterior frío ingresa a un nivel mas bajo. Depende de la diferencia de temperatura entre interior y exterior (que debe ser al menos 1,7°C para que el aire fluya en forma efectiva) y de la altura de la columna interna de aire. Prácticamente no depende de la orientación, pero el aire no se moverá fluidamente si la salida enfrenta los vientos predominantes.

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Espacios ventilados

100

Efecto stack por chimeneas de ventilación

Queens Engineering Building Leicester

101

Efecto chimenea solar

BRE environmental building 102

Effect atrio El atrio es una estrategia de diseño utilizada principalmente para la ventilación natural de edificios de oficinas por efecto stack.

Importante que la altura del atrio sea considerablemente superior a la altura de los espacios a ventilar y que las aberturas de las ventanas sean de suficiente tamaño.

103

Muros o espacios fachada ventilados

104

Soluciones forzadas por mala solución térmica del edificio en su origen

Solución de ducto de ventilación forzada 105

De ventanas

Aireadores De piso

De techos De puertas

De muros

106

Disipar por factor de forma:

A mayor superficie perimetral, mayor disipación de calor

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El concepto de Enfriar Se relaciona con bajar la temperatura del entorno, para que el ingreso de aire sea de aire fresco

Temperatura de las superficies de la vivienda y su entorno

108

109

110

Concepto de ENFRIAR

Espejos de agua que favorecen la evaporación y por lo tanto la disminución de la T° 111

Mantener las áreas contiguas húmedas o con agua permite enfriar los espacios internos

112

113

Concepto de EVITAR Evitar sobrecalentamientos: Se refiere a evitar el sobrecalentamiento, lo que puede lograr : - Aislando la techumbre y los muros lo suficiente. Por ej. Los techos verdes y los soterramientos. - Incorporar ventilación intersticial entre los elementos constructivos, en techumbres, muros y tabiques. -Incorporar láminas reflectantes, que permitan la reflexión de la radiación solar. -Evitar las áreas contiguas a la edificación, que permitan la acumulación y la reflexión de la radiación solar.

114

Techos y muros verdes

115

Láminas de aluminio y aire.

- La lámina como elemento reflectante

Laminas de aluminio y aire

- El aire como cámara separadora. A través del techo puede penetrar gran cantidad de calor a los ambientes interiores. Debido a su posición recibe radiación solar en cualquier época del año, por lo cual alcanza temperaturas superficiales exteriores de hasta 65°C cuando la temperatura exterior del aire, a la sombra, es de sólo 27 °C.

116

Reflexión negativa que debe evitarse

117

118

119

Techos y tabiques ventilados

120

Detalles de muros ventilados

121 121

Concepto de MINIMIZAR Minimizar se relaciona con ahorro, con evitar excesos.

MINIMIZAR menos = más

122

ESTRATEGIA POR FACTOR DE FORMA Y POR AGRUPACIÓN

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Compacidad del volumen

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Volúmenes abiertos o extendidos

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Ejercicio de cálculo del factor de forma: Se requiere calcular el factor de forma de un edificio de 5 pisos(alto 15m); de 15m ancho 16m y de largo 40m.

16m 40m

El factor de forma es una ecuación simple que relaciona la superficie envolvente con el volumen envuelto. Un factor de forma bajo significa que el edificio tiene menos pérdidas

Superficie

Factor de forma =

2320 ;,,,..Factor de forma =

Volumen

= 0,24

9600

126

Conjuntos compactos

127

Agrupación de volúmenes que permiten la ventilación

128

Volúmenes abiertos que permiten y acentúan la ventilación.

129

Agrupación, estudios de soleamientos y sombras, protección y aprovechamiento de vientos.

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REGLAMENTACIÓN TÉRMICA : COMPLEJOS DE TECHUMBRE, MUROS PERIMETRALES Y PISOS VENTILADOS.

Transmitancia térmica de elementos opacos de la envolvente Todas las viviendas deberán cumplir con las exigencias de acondicionamiento térmico que se señalan a continuación:

131

Determinación de transmitancia térmica de las envolventes

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CALCULO DE TRANSMITANCIA TÉRMICA Muro : Estructura: Hormigon Armado, espesor 150 mm. Conductividad termica λ : 1,63 W/(mK) Revestimiento interior: Estuco : 25 mm. Conductividad termica λ : 1,4 W/(mK)

Resistencia Térmica : RT = e/λ

Transmitancia Térmica:

e : espesor material λ : conductividad material

U = 1/RT

Aislación térmica: Poliestireno expandido. Espesor : 50 mm.,densidad 20 kg/m3 Conductividad termica λ : 0,0384 W/(mK) Cámara de aire no ventilada: Espesor: 40 mm. RT : 0,164 m2K/W Revestimiento exterior: Fibrocemento, espesor : 6 mm. Conductividad termica λ : 0,22 W/(mK) Estructura secundaria: Perfil metalico U. 90 x 38 x 0,85 mm. Conductividad termica λ: 0,000613 W/(mK) Nota: perfil U requiere calculo aparte por coeficiente de forma. Resistencia superficial: Interior : Rsi = 0,12 m2K/W Exterior : Rse = 0,05 m2K/W

133

Cálculo RT: RT muro = Rsi+Rse+Σe material/λ material RT zona con puente térmico: RT=0,17+0,15/1,63+0,025/1,4+0,006/ 0,22+0,98 RT = 0,17+0,09+0,018+0,03+0,98 RT = 1,29

Ucpt = 1/RT = 0,78 W/(m2K) RT zona sin puente térmico: RT=0,17+0,15/1,63+0,025/1,4+0,05/ 0,0384+0,006/0,22+0,164 RT = 0,17+0,09+0,018+1,3+0,03+0,164 RT = 1,76

Uspt = 1/RT = 0,57 W/(m2K) Considerando que el 93% de la superficie del muro corresponde a la zona sin puente térmico y el 7% restante a la con puente térmico tenemos:

Uspt x 0,93 = 0,57 x 0,93 = 0,53 W/(m2K) Ucpt x 0,07 = 0,78 x 0,07 = 0,055 W/(m2K) Uponderado muro = 0,53+0,055 U ponderado = 0,59 W/(m2K)

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Cálculo: Transmitancia térmica de elementos opacos de la envolvente

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Cálculo: Transmitancia térmica de elementos opacos de la envolvente

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Determinación de comportamiento de edificios y soluciones constructivas Cuadro de relaciones entre estrategias de diseño y zonas climáticas

● Recomendado o Opcional: realizar con criterios dependiendo del uso y clima, apoyar la decisión con simulación

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Determinación de imágenes térmicas de envolvente mediante cámara termográfica. Mediciones de flujo de calor en muro de envolvente perimetral.

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Imagen de ensayo de presurización en Edificio

Esquema banco de ensayos de ventanas

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