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Fachadas doble piel. Información, funcionamiento.

2011

TÓPICOS ARQUITECTÓNICOS I

INVESTIGACIÓN. FACHADAS DOBLE PIEL

INVESTIGACIÓN. FACHADAS DOBLE PIEL 24 de agosto de 2011

La envolvente, ese límite que separa el espacio interior del medio exterior, desempeña un rol decisivo en el comportamiento del edificio. Su papel es relevante tanto en las ganancias de radiación solar, en el control de la carga térmica, en la ventilación y en el control del ruido, entre otros aspectos, como en la definición estética del edificio y la calidad del diseño. Tradicionalmente considerada una barrera entre el entorno construido y el medio ambiente, los nuevos conceptos consideran hoy a la envolvente como un filtro moderador entre interior y exterior. El cambio climático y la necesidad de ahorro energético han puesto a las fachadas de doble piel como una alternativa interesante frente al muro cortina tradicional. El advenimiento de nuevas tecnologías de los materiales y la progresiva generalización del uso del vidrio en la arquitectura hizo posible que los postulados de independencia de la fachada del Movimiento Moderno se hicieran posibles y se materializaran más tarde en el muro cortina. Pero el concepto de una piel externa con múltiples funciones ambientales – que no es nuevo en sí mismo-, intentó ponerlo en práctica por primera vez Le Corbusier cuando diseñó su "mur neutralisant" a principios de los años 30, para el proyecto de la Cité de Refuge de l’Armée du Salut, en París, que nunca se pudo concretar por falta de presupuesto. Consistía en un sistema de fachada compuesta por un doble vidriado con renovación de aire mecánica dentro de la cavidad (extracción y suministro de aire frío o caliente), para disminuir los intercambios por radiación con el vidrio. Estas ideas revolucionarias recién podrían cristalizarse en proyectos concretos hacia fines de los 70 y principios de los 80. En los 90, dos factores comienzan a influir fuertemente en la proliferación de las fachadas de doble piel: el aumento de las preocupaciones ambientales, que hace que los edificios verdes confieran una buena imagen corporativa, y el rápido desarrollo del hardware y el software que permite los cálculos de gran complejidad necesarios para dar forma al diseño de este tipo de fachadas. En la actualidad, el cambio climático y la necesidad de ahorro energético han puesto a las fachadas de doble piel como una alternativa interesante frente al muro cortina tradicional.

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Las fachadas de doble vidriado se componen de dos pieles de vidrio separadas por una cámara de aire de ancho variable. La capa de vidrio principal es, en general, aislante y forma parte de una estructura convencional de muro cortina, mientras que la capa adicional, por lo general conformada por cristales simples, se encuentra ya sea por delante o por detrás de la capa principal. El aire dentro de la cámara actúa como una barrera aislante contra las temperaturas extremas, el ruido y el viento, y puede alojar dispositivos de control solar. Aunque en algunos casos esta cámara puede tener ventilación mecánica, generalmente el aire circula por convección natural debido a las diferencias de temperatura y la presión del viento. También existen sistemas híbridos en los cuales el sistema de aire acondicionado conduce el suministro de aire a través de la cavidad entre las pieles antes de llegar al exterior. La cámara de aire puede estar abierta desde abajo hasta arriba, o estar compartimentada en varias secciones, tanto horizontal como verticalmente. La solución más común consiste en tener una compartimentación horizontal por cada nivel, lo cual presenta la ventaja de funcionar como barrera contra el fuego, y aislante del ruido y los olores de los otros pisos. Hacia el confort total. Fachadas de doble piel La idea de crear superficies vidriadas que puedan transformar dinámicamente sus propiedades para obtener el mayor confort interior bajo todas las condiciones climáticas, han llevado al mismo tiempo a la invención de productos de vidrio de alta tecnología tales como los "vidrios inteligentes" y los innovadores sistemas de cerramiento de edificios como las denominadas "fachadas de doble piel". Para entender las ventajas de las fachadas de doble piel, debemos considerar aspectos económicos y arquitectónicos relacionados con sus diseño, construcción y operación. Los mayores costos de la construcción de una segunda piel de vidrio pueden ser justificados por un mejor desempeño. De hecho, estos sistemas mejoran el aislamiento acústico, térmico y de protección solar, la ventilación natural y la iluminación natural de un edificio, ahorrando energía y creando mejores condiciones de confort para sus usuarios. Naturalmente estos desempeños dependen del correcto diseño del sistema.

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A menudo son presentadas como "sistemas de fachadas inteligentes", que estrictamente hablando es un término empleado en aquellas fachadas que pueden cambiar automáticamente su performance en función de las condiciones climáticas. En honor a la verdad existen numerosos tipos de fachadas de doble piel y solo en algunos casos su operación es inteligentemente controlada por un sistema de sensores. No obstante podemos decir que las fachadas doble piel son "inteligentes" cuando fueron astutamente diseñadas para satisfacer todos los requerimientos de sus ocupantes con relación a la calefacción, refrigeración y la iluminación, empleando al máximo posible recursos energéticos naturales renovables. En los últimos diez años, en países como Alemania se han construido muchos edificios que son el resultado de una constante investigación para mejorar el desempeño de las fachadas de doble piel. De hecho estos sistemas se han transformado en el símbolo de la innovación arquitectónica y tecnológica, frecuentemente empleada en importantes nuevos edificios en las mayores ciudades alemanas. Un ejemplo es el Commerzbank en Frankfurt. Diseño y perfomance El término fachada de doble piel puede ser referido a un gran grupo de sistemas aparentemente iguales, pero que de hecho son completamente diferentes si se tienen en cuenta sus performances. Para clasificar los sistemas de fachadas de doble piel podemos hacer una primera distinción entre los tres sistemas siguientes:  Sistemas en los que la cavidad esta complemente cerrada y trabaja como un amortiguador térmico y como una barrera al paso del ruido  Sistemas con una cámara mecánicamente ventilada que actúa como aislante acústico, pero que también permite un control dinámico de la performance térmica de la fachada.  Sistemas con una cavidad ventilada naturalmente, donde su desempeño térmico y acústico son variables y el flujo de aire también puede ser empleado para ventilar naturalmente los espacios interiores

La solución descripta en último término es la que los alemanes denominan propiamente como fachada de doble piel y representa el

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sistema más innovador. Brinda la posibilidad de ventilar naturalmente las oficinas en edificios de gran altura, reducir el uso de aire acondicionado previniendo el "síndrome de edificio enfermo" y como la "sensación de pecera". De acuerdo con la forma en la que se diseña el espacio intermediario y como se desea que sea la ventilación, las fachadas de doble piel pueden ser dividas en las siguientes cuatro clases.  Las fachadas con cavidad continua para edificios en altura y tiene sus aberturas de ventilación solo en la base y en el extremo superior de la fachada, ofreciendo un buen aislamiento del ruido exterior y optimiza el aislamiento térmico. Cuando se adopta este sistema en edificios en altura, los ambientes están mecánicamente ventilados y las ventanas de abrir de la piel interior se utilizan solo para tareas de limpieza y mantenimiento.  Fachadas con cavidad pasillo donde el espacio intermediario está dividido en secciones de la altura de un piso, permitiendo una buena ventilación natural de la misma y de los espacios interiores, sin embargo puede crear problemas de transmisión acústica interna entre los ambientes.  Fachadas con cavidad individual, en los que el espacio intermediario está cerrado en el sentido horizontal y vertical en cada sector, evitando la transmisión de ruidos y olores entre los ambientes, pero que en algunas ocasiones no permite una buena ventilación natural de la cavidad.  Fachadas con cavidad vertical angosta, en los que el sistema de fachada tipo caja consiste en unir verticalmente por sectores la cavidad mejorando el aislamiento térmico, optimizando la ventilación de la fachada reduciendo las aberturas en la piel exterior y mejorando el aislamiento acústico. Con las clases previas es posible hacer una distinción adicional, considerando las características que se enumeran a continuación:

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El tipo de vidrio empleado en la piel interior y la piel exterior. Porcentaje de superficies transparentes y opacas La profundidad del espacio intermediario entre la piel exterior e interior; El tipo y la posición de los sistemas de protección solar; El tipo y la posición de los elementos de extracción e inyección de aire;

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Sistema de intercambio de aire entre la cavidad y los espacios interiores; Uso y grado de integración del sistema mecánico de acondicionamiento de aire.

Todos estos tipos requieren un cuidadoso estudio específico, por lo que la elección del sistema de fachada doble piel, dada su importancia primaria, debe ser hecha con anticipación. Características del edificio y las condiciones climáticas locales Siempre es necesario tener un acabado conocimiento de los principios de funcionamiento de una fachada doble piel y sus complejas relaciones entre todos los elementos del sistema, entre los sistemas y el edificio, como también entre el edificio y su entorno El empleo de una fachada doble piel es usualmente aconsejable si deseamos ventilar naturalmente los espacios interiores de un edificio expuesto a niveles importantes de carga de viento y de ruido exterior, específicamente si se trata de un edificio de gran altura. No obstante esta posibilidad esta limitada por numerosos factores, tales como: la calidad de admisión de aire y la intensidad de intercambio de aire deseada, el nivel de aislamiento acústico deseado, las características del medio ambiente exterior; el número y posición de de las aberturas en la piel exterior y en la piel interior; etc. Por lo tanto en una fachada de doble piel bien concebida siempre es necesario discutir las ventajas y las desventajas de varios sistemas para elegir uno, sólo después de un detallado análisis de las potencialidades y limitaciones que cada solución ofrece. En la actualidad, las fachadas de doble piel ofrecen una variedad de opciones para aplicaciones capaces de satisfacer casi todos los requerimientos energéticos y de confort.

Sin embargo es una opinión común que las fachadas doble piel pueden ofrecer mejor aislamiento térmico, control solar, ventilación natural e iluminación natural que las fachadas de simple piel, especialmente en países de climas fríos y templados. En países de clima cálido, es

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aconsejable proveer fachadas de doble piel con una suficiente masainercia térmica e integrarlos con sistemas solares tales como colectores solares, y componentes fotovoltaicos, integrando las virtudes de las fachadas de doble piel junto con la posibilidad de captar, distribuir y almacenar la energía solar. No obstante debe señalarse que las performances de una fachada doble piel siempre dependen de la correcta elección del tipo y de un cuidadoso diseño de su operación estrictamente relacionado con las condiciones del clima local. Por ejemplo la mayoría de los edificios de doble piel construidos en Finlandia tienen una fachada doble piel con cavidad continua, con tomas de aire regulable y elementos ajustables de toma y expulsión de aire en la base y el parte superior de la fachada. El empleo de fachadas de doble piel como las utilizadas en Alemania , no son aconsejables para este clima, debido a que el hielo y la nieve pueden obstruir todas las aberturas, La cavidad intermedia mayormente trabaja como amortiguador térmico y como protección de las pantallas de protección solar de la acción de los agentes atmosféricos. Usualmente la fachada interior tiene ventanas que pueden ser abiertas solo para mantenimiento y limpieza. Los espacios interiores son ventilados mecánicamente. La discusión acerca de la oportunidad de aplicar una fachada de doble piel a un edificio expuesto a diferentes condiciones climáticas todavía no ha llegado a su fin. En las actualidad la mayoría de las firmas de producen sistemas de fachadas tienden a ofrecer sistemas de fachada de doble piel, en las que el espacio intermedio pueden ser ventilados natural o mecánicamente, para asegurar el nivel de confort deseado, aun cundo las condiciones del clima exterior son extremas. Aun más están tratando de optimizar el consumo de energía vinculando, cuanto sea posible, la operación de la fachada con sistemas de acondicionamiento mecánico de las condiciones internas.

El sistema de fachada de doble piel ha sido recientemente empleado en la República Popular de de China. Un ejemplo de su uso es el "Comercial and Office Building" ubicado en la península de Kowloon en Hong Kong, diseñado por los arquitectos Rocco Design Ltd.Este edificio incorpora una gama de elementos de acondicionamiento ambiental tales como pantallas solares, deflectores de luz, doble vidriado con vidrios Low-E y una cavidad de aire triple mecánicamente ventilada para asegurar el

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máximo nivel de confort para los usuarios con eficiencia energética. El muro cortina esta equipado con sensores térmicos de luz natural que activan las cortinas venecianas. Otro ejemplo de fachada de doble piel es el edificio Jiu Shi Headquarters en Shanghai diseñado por Foster Asociates. En este caso el edificio adoptó un fachada doble pie con simple vidrio Low-E: El aire caliente contenido en la cavidad entre ambos vidrios es extraída fuera del edificio. La fachada Sur termina en su parte superior con paneles fotovoltaicos elegantemente diseñados que constituyen una fuente auxiliar de energía Todo lo dicho y considerado debe ser tenido en cuenta para evaluar las cualidades de un sistema de fachada de doble piel, donde deben tenerse en cuanta solo los aspectos económicos sino los aspectos relacionados con las condiciones de confort interior que brinda a los usuarios y las ventajas que brinda en términos de imagen del edificio. Como siempre una solución de alta calidad puede ser alcanzada solo mediante un proceso de diseño. Las fachadas de doble piel son una tecnología relativamente nueva, y por dicha razón representan un campo de investigación para todos los involucrados en el proceso de construcción. El complejo rango de performances que tienen que satisfacer y sus estricta relación con el sitio y con las características del edificio hacen que la solución adoptada sea un "único prototipo experimental" concebido y desarrollado por muchos expertos en diferentes campos. El proceso constructivo de un sistema de doble fachada, desde su diseño hasta su materialización y funcionamiento, es realmente complejo y se ha transformado en un sector muy especializado.

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