Fundamentos de diseño y climatización pasiva Consultoría en tres niveles para la aplicación de la norma RESET M.Sc. Arq. Alejandro Barboza Mainieri0
Fundamentos de Diseño y Climatización Pasiva Consultoría en tres niveles para la aplicación de la norma RESET
Tipo de curso: Curso Intensivo de Capacitación Duración: 5.0 horas Sesiones: 2 Días: Día 1. 13 Junio - Hora: 5:00 - 8:30 pm Día 2. 15 Junio - Hora: 5:00 - 6:30 pm Enfoque sobre la norma: Capítulo 9: Calidad y bienestar espacial / Criterios 1-26
Fundamentos de Diseño y Climatización Pasiva Consultoría en tres niveles para la aplicación de la norma RESET CONTENIDO 1. OBJETIVOS DEL CURSO
10. VENTILACION NATURAL
2. HISTORIA
11. ILUMINACION NATURAL
3. SITUACIÓN MUNDIAL 4. SOSTENIBILIDAD 5. ARQUITECTURA VERNACULAR 6. ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO
12 MODELADO PARA SIMULACION ENERGÉTICA 13. SOL Y SOMBRA 14. RADIACIÓN SOLAR 15. VIENTO / CFD
7. TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS
16. ILUMINACIÓN NATURAL Y ARTIFICIAL
8. BUILDING PHYSICS / SCIENCE
17. CONCLUSIONES
9. BUILDING ENVELOPE
DÍA 1
DÍA 2
Fundamentos de Diseño y Climatización Pasiva Consultoría en tres niveles para la aplicación de la norma RESET OBJETIVOS DE CURSO
- Identificar cuales variables físicas del entorno afectan un espacio habitable o edificio - Obtener principios y bases del diseño vernacular para generar estrategias pasivas de cero consumo energético - Comprender cuales parámetros deben tomarse en cuenta para alcanzar niveles de confort adecuados - Brindar una visión general acerca de las técnicas constructivas ´low tech´ y ´high tech´, y las razones valoradas en el proceso de diseño para generar el desempeño en confort climático - Generar un resumen de las herramientas de simulación de modelado energético y tecnologías disponibles
EPIGRAFE “El clima (...) presenta un desafío al arquitecto no satisfecho con la sustitución de un equipo mecánico por un buen diseño” H.J. Cowan
LINEA DE TIEMPO HISTORIA textiles
motores de combustión interna y de diesel
circuitos lógicos digitales
vapor de agua
electrificación
computadora, celular, fax, cámara digital
metalurgia
telégrafo, radio
wold wide web (internet) & computación en la nube
TECNOLOGÍA 1
2
3
de producción manual a máquinas
4
era de la sinergia [basada en la ciencia]
ENERGÍA
5
el cambio de analógico mecánico y la tecnología electrónica a tecnología digital
6
se reduce el uso de biocombustibles
refinería del petróleo
el cambio hacia la energía renovable
vapor
manufactura química
la construcción de edificios como centrales eléctricas
carbón
electricidad
el uso de la tecnología de Internet para transformar la red eléctrica
1. Revolución del Neolítico [Revolución de la Agricultura] 2. Revolución del Renacimiento [Revolución de la Agricultura] 3. Revolución Industrial [1era revolución industrial] 4. RevoluciónIndustrial [2nda revolución industrial] 5. Revolución Digital [3era revolución industrial] 6. ctrl+alt+del...???
10,000 – 5000 a.C. siglo 14 - 16 siglo 17 - 18 - 19 siglo 19 - 20 siglo 20 - 21 (de 1760 a 1860) siglo 21 (1860-2000) 2017 adónde vamos?
INTRODUCCION “Según la comunidad científica, el cambio climático está ocurriendo y sus efectos tendrán graves consecuencias para nuestra sociedad y medio ambiente. Reducir el uso de la energía en los edificios es una de las maneras mas importantes para reducir el impacto mundial que tiene el ser humano. Es casi unánime que el consenso científico ha reconocido que el cambio climático se está produciendo como consecuencia de la actividad humana. Los modelos matemáticos del cambio climático global han vinculado un aumento inducido por el hombre en las emisiones de gases de efecto invernadero a un aumento de la temperatura global ( especialmente en los últimos 250 años ), desde la revolución industrial. La fuente principal de este aumento de gases de efecto invernadero se ha atribuido a las emisiones generadas por la industria basada en combustibles fósiles.” Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC fourth assesment report (AR4)
Las emisiones anuales de gases de efecto invernadero (GEI) se estiman y se notifican con arreglo a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), el Protocolo de Kyoto y la Decisión 525/2013 / CE.
https://www.nrdc.org/onearth/gathering-storm
INTRODUCCION “El cambio climático se ha relacionado con alteraciones observables tales como la pérdida de los glaciares de montaña y la cubierta de hielo en las regiones polares del planeta Tierra, los cambios en las estaciones, y en un aumento de la frecuencia e intensidad de los fenómenos meteorológicos extremos, como las olas de frío, grandes tormentas, huracanes y tornados, inundaciones y sequías. Los científicos del clima han teorizado que la civilización humana está en peligro de cruzar un umbral o punto de inflexión que podría conducir a cambios más radicales en el clima global, y que podrían acelerar la aparición de una nueva era más caliente o una más lluviosa, similar al entorno de la Tierra antes de la aparición de los seres humanos, o inclusive de una nueva edad de hielo.” Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC fourth assesment report (AR4)
Amazonas, Brasil-Suramérica
Mar de Aral, Kazajistán y Uzbekistán
10 % de su tamaño original
ÁREA perdida: 68 000 km²
desaparecerán por completo entre 2020 y 2050 Left: Feb. 17, 1993. Right: Feb. 21, 2000. Monte Kilimanjaro, Tanzania-Asia
Left: Feb. 17, 1941. Right: Feb. 21, 2004. Glacier Bay National Park and Reserve's White Thunder Ridge, Alaska-Norte América
SOSTENIBILIDAD FUNDAMENTOS DE ACCIÓN Enfoque
La construcción y operación de edificios contribuye de manera significativa, directa e indirectamente, a la mayoría de nuestros problemas ambientales. Los edificios son grandes consumidores de recursos y generadores de residuos. Los procesos industriales utilizados para la fabricación de materiales de construcción y equipos, contribuyen a la generación de residuos y contaminación. Además los edificios y la infraestructura que los soporta consumen espacio abierto y desplazan hábitat. Los ambientes Interiores pobres pueden inhibir la productividad y, en algunos casos, pueden incluso poner en peligro la salud de los ocupantes del edificio.
Consumo Energético per capita del mundo
Distribución del consumo de energía del mundo
SOSTENIBILIDAD * Dióxido de sulfuro o azufre (SO2): enfriamiento global
FUNDAMENTOS DE ACCIÓN Enfoque
Cuáles son los gases de efecto invernadero? - Vapor de agua (H2O): absorción de rayos uv - Dióxido de carbono (CO2) - Metano (CH4) atrapan el calor - Óxidos de nitrógeno (NOx) - Ozono (O3) - Clorofluorocarbonos (CFC): hidrocarburos saturados
Al Bahar Towers Responsive Facade / Aedas
SOSTENIBILIDAD PRINCIPIOS DE DISEÑO Pautas
Cómo debe ser un Edificio del año 2050?
Batak, Sumatra
Era pre / industrial >1400 Sostenibilidad Low Tech
Sostenibilidad High Tech - 2017 -
renzo piano’s ‘diogene’
... ?
SOSTENIBILIDAD PRINCIPIOS DE DISEÑO
Vernacular y Empírico
Pautas
Passive Low-Tech vs Passive Hi-Tech Enfriamiento por evaporación Refrigerante pasivo Enfriador del desierto Enfriador por aire húmedo por la carencia de humedad en el aire se generan grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche
TORRE DE VIENTOS catavientos, chimenea de vientos, torre eólica
SOSTENIBILIDAD PRINCIPIOS DE DISEÑO Pautas
Passive Low-Tech vs Passive Hi-Tech Enfriamiento por convección Stack ventilation Aclimatación por intercambios de aire Ventilación por diferencias de presión
Reinterpretación Contemporánea
The Jean-Marie Tjibaou Cultural Centre Renzo Piano, Papua Nueva Guinea
SOSTENIBILIDAD PRINCIPIOS DE DISEÑO Preocupaciones Ambientales
Toda la gama de efectos debe tenerse en cuenta al diseñar y construir edificios para ayudar a asegurar que tengan un impacto medioambiental mínimo sin dejar de cumplir sus directrices programáticas. Hay cinco categorías de sostenibilidad para evaluar los impactos ambientales de un proyecto de construcción:
El diseño y la planificación del sitio Administracion del Agua Energía utilizada Materiales, recursos y residuos La calidad ambiental del interior
SOSTENIBILIDAD ARCò, Franja de Gaza
PRINCIPIOS DE DISEÑO Pautas
Optimizar en vez de Maximizar Earthbags
SOSTENIBILIDAD PRINCIPIOS DE DISEÑO Pautas
Buscar soluciones sinérgéticas Esfera geodésica
Cuckminster Fuller, Esfera construida en en Argetina
SOSTENIBILIDAD PRINCIPIOS DE DISEร O Pautas
Reducir la dependencia de los sistemas mecรกnicos Passive Solar Earthship House
SOSTENIBILIDAD PRINCIPIOS DE DISEÑO Pautas
Crear un ambiente habitable confortable Handcrafting
Cassia CoopTraining
SOSTENIBILIDAD PRINCIPIOS DE DISEร O Pautas
Proveer la opciรณn de control personalizado del confort Responsive Building Envelope
Crosson Clarke Carnachan
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
El proceso de diseño "normal" de hoy en día es muy concentrado y acelerado
Climate
Location
Building
ARQUITECTURA VERNÁCULA Ambiente Natural y Cultural locación
materiales
socioeconomía
cultura
tradición
tecnología del edificio
tipología del comunidad
clima
eficiencia en aclimatación
defensa
refugio
socialización
Necesidades y demanda
actividades económicas
privacidad
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
Lo Vernáculo, es la Arquitectura que viene de un proceso de selección en un contexto determinado en el tiempo
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
Formularios, procesos y herramientas son el resultado de un proceso de filtrado
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
Es sostenible por definición, no podía ser otra cosa
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
El proceso de filtrado selectivo hace que sea sostenible
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
Lo Vernáculo nunca es un fenómeno detenido
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
Así como los contextos, culturas y lenguas la arquitectura vernácula es la expresión de la raza humana, y por lo tanto es dinámica y adaptable
Stack of Firewood House
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
El diseño como una solución fija /congelada no es muy sostenible
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
Neo vernáculo como concepto es parcialmente engañoso: lo vernácula está siempre al día
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
Cuando el esfuerzo de diseño está totalmente integrado, el diseño sostenible puede conducir a una variedad de beneficios económicos
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
Estos incluyen los beneficios económicos de la energía, el agua y el ahorro de materiales, así como un menor mantenimiento y otros costos operativos
Rolling Huts OSKA Architects
ARQUITECTURA VERNÁCULA PRINCIPIOS DE DISEÑO Enfoque
Estos beneficios han sido comprobados en estudios recientes de los edificios verdes terminados Simón Velez Quindio, Colombia
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
El Diseño Bioclimático en espacios y edificios tiene como objetivo acondicionar pasivamente los interiores diseñados para alcanzar el confort deseado reduciendo el consumo de energía. Se basan las decisiones a través de un proceso de comprensión de los parámetros climáticos que influyen en el comportamiento de las variables físicas y energéticas de una construcción.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
El objetivo de la Arquitectura Bioclimática, en el Trópico es aprovechar la iluminación natural y hacer que las diferencias de temperaturas entre el exterior y el interior del edificio, estén atenuadas, a lo largo del año (a pesar de la alta humedad y radiación diaria en el exterior), a fin de minimizar la intervención de sistemas mecánicos y eléctricos para cumplir este propósito.
Gianni Bostford Limón, Costa Rica
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Para Mejorar la Eficiencia Energética en edificaciones se requiere de una aplicación de medidas adecuadas de diseño (arquitectónico y de instalaciones), tecnología, construcción, equipamiento, uso y operación del edificio para el ahorro de energía sin afectar el funcionamiento normal de las operaciones, ni disminuir el confort, la calidad de vida ni la productividad en el ciclo de vida de la edificación. Holcim Awards Latinoamérica
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
El confort térmico o también conocido como el confort humano, es la satisfacción de los ocupantes con respecto a las condiciones térmicas de los alrededores y es esencial tomarlo en cuenta al diseñar una estructura que será ocupada por personas.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Al mismo tiempo, la temperatura de la piel no es uniforme en todas las áreas del cuerpo. Hay variaciones en diferentes partes del cuerpo que reflejan los cambios en el flujo de sangre y la grasa subcutánea. La calidad aislante de la ropa también tiene un marcado efecto sobre el nivel y la distribución de temperatura de la piel. Por lo tanto, la sensación de cualquier parte de la piel dependerá de hora, ubicación y ropa, así como la temperatura de los alrededores.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Para generar un buen acondicionamiento pasivo se debe comprender la dinámica detrás de los principios físicos tales como los Movimientos Solares, las leyes de la Termodinámica, cualidades y comportamiento de la Luz, Diseño de Iluminación Natural e Artificial y Diagramas Psicométricos entre otros…
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Se requiere el conocimiento de las capacidades termo-físicas de los materiales, coeficientes de conductividad y resistencia térmica de los pisos, techos, cielos, muros y vidrios, de la relación entre la cubierta del edificio y el medio ambiente local, así como las características que influyen en las condiciones de confort, salud y la calidad de vida, dentro y fuera de un edificio.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
El diseño bioclimático desempeña un papel importante porque sirve para determinar el área de confort y así poder elegir las estrategias de diseño pasivo óptimas para la ubicación seleccionada. ¿Qué es el confort humano? El confort térmico es difícil de medir, ya que es muy subjetivo. Depende de la temperatura del aire, humedad, temperatura radiante, velocidad del aire, las tasas metabólicas, los niveles de ropa y cada individuo experimenta estas sensaciones de forma un poco distinta según su fisiología y estado.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
¿Qué es el confort humano? La evaluación de la comodidad térmica para un ambiente interno (condiciones de temperatura y humedad) y sus índices (Porcentaje de insatisfacción) son basados en el PMV (Predicted Mean Vote) y PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) desarrollados por Ole Fagner. El PMV (Voto Promedio Predicho) es una función matemática de 6 parámetros que expresa un valor promedio de votos para una muestra significativa de las personas; en una escala de sensación térmica de 7 niveles que varía de -3 (muy frío) a +3 (muy caliente). La función matemática se desarrolló después de un análisis estadístico realizado en 1300 sujetos en un ambiente interno en Dinamarca. Los 6 parámetros utilizados para calcular la PMV fueron: -
La temperatura del aire [°C] Temperatura radiante [°C] Humedad relativa [%] Tasa de actividad [MET] Ropa [Clo] La velocidad del aire [m/s]
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Los edificios energéticamente eficientes sólo son eficaces cuando los ocupantes de los edificios sienten confort. Si no se sienten cómodos, entonces van a tener medios alternativos para enfriar o calentar sus espacios (HVAC).
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Con base en la experiencia en el diseño de sistemas de aire acondicionado, se ha determinado que la mayoría de la gente se siente confortable cuando la temperatura oscila entre 21º C y 26º C, y la humedad relati-va entre 30% y 70%.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
En las construcciones en las que no se diseñaron correctamente los aislamientos térmicos, acústicos y de humedad, la calidad de vida de los usuarios se ve afectada. En los peores casos se incurre en climatización reparativa por medio de sistemas mecánicos que de haber sido contemplados en un inicio no serían necesarios, y provocan un gran incremento en el costo energético por climatización mediante el uso de aires acondicionados.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
La eficiencia energética significa utilizar menos para proveer el mismo servicio. La eficiencia energética no es conservación de la energía, ni reducir o de dejar de utilizar energía del todo para guardar energía. Ambos la eficiencia y la conservación pueden reducir los GEI (gases de efecto invernadero).
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
https://www.ted.com/talks/alejandro_aravena_my_architectural_philosophy_bring_the_community_into_the_process?language=es https://www.ted.com/playlists/28/sustainability_by_design
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
La progresiva especialización y disgregación que ha caracterizado la evolución del conocimiento ha dificultado el abordaje de ciertos problemas ambientales contemporáneos que son de carácter global. Los intentos realizados desde diversas disciplinas por superarlos se ven facilitados en aquellas profesiones con vocación integral, como es el caso de la arquitectura.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
Conforme a esto y aceptando el concepto de ambiente como sinónimo de totalidad, es fácil inferir la extrema consistencia de las relaciones ambiente-arquitectura. Este vínculo es tan estrecho y obvio que hablar de arquitectura contextualizada, como diría Mario Botta, es tan redundante como hablar de música fónica.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
No obstante, el excesivo culto por las imágenes que ha prevalecido en ciertas etapas de la práctica profesional de la arquitectura –en detrimento de los conceptos acerca de lo que debe ser una edificación acoplada a su contexto– ha desvirtuado el gran potencial integrador de esta profesión.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
Afortunadamente, existen también tendencias dentro de la arquitectura que bajo diversas denominaciones (arquitectura orgánica, arcología, arquitectura verde, cibertectura, arquitectura sostenible, arquitectura bioclimática, «baubiologie», etc.) han logrado preservar en el tiempo este carácter esencial del oficio.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
En el caso de la arquitectura bioclimática se le exige al diseñador el manejo de nociones tan disímiles como pueden ser las relativas a climatología, termodinámica o fisiología humana, así como sus necesarias vinculaciones con aquellas otras funciones con las cuales también debe cumplir una edificación (económicas, simbólicas, de contención y ordenamiento de actividades, etc.).
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
La expresión más reciente y llamativa de estos esfuerzos la constituyen los llamados edificios inteligentes, gracias a su capacidad para adaptarse en forma automatizada a los cambios ambientales mediante el uso de sofisticadas tecnologías.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
No obstante, existen también edificaciones que gracias a sus características intrínsecas (orientación, configuración, disposición de aberturas, tratamiento de fachadas, etc.) logran un excelente comportamiento bioclimático a menores costos, menor consumo energético y menor dependencia tecnológica, a los cuales pudiera considerárseles igualmente inteligentes y, quizás, hasta sabias.
ESTRATEGIAS DE DISEร O PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
Desde la arquitectura ancestral... siempre en conexiรณn con el paisaje y el ambiente... hasta la arquitectura high-tech
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
ARQUITECTURA ESPONTÁNEA
ARQUITECTURA VERDE EMPÍRICA
ARQUITECTURA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA
ARQUITECTURA SOSTENIBLE
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
Sosteniblidad en los ARCHI-STARS
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO TENDENCIAS Y MOVIMIENTOS Movimientos
Open Loop - Closed Loop
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
En resumen los criterios técnicos estándar para un correcto diseño sustentable son: Formas Eficientes. Se debe diseñar pensando en orientar la volumetría de la forma más efectiva para mitigar las cargas de calor en la envolvente e interiores del proyecto, así como para maximizar la ventilación natural.
Foster + Partners Southwark Tower Bridge, Londres
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Envolvente de la edificación. Conjunto de componentes -techos, fachadas, paredes, muros, ventanas, aberturas- que representan la frontera entre la edificación y su entorno, y a través del cual se transfiere el calor, la humedad, el aire, la luz y los sonidos.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Aislamiento Pasivo. Un buen aislamiento busca la reducción directa de las ganancias de la radiación incidente y reflejada, y es beneficioso a lo largo de todo el año. Además cuando es necesario se utilizan barreras de vapor para minimizar daños y riesgos por alta humedad y hongos.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Ventilación e Iluminación Natural. Diseñar aprovechando al máximo los vientos predominantes, generando ventilaciones cruzadas y maximizando el uso de la luz natural en los espacios.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Ventanas de alta calidad. Las ventanas son el elemento más débil de la envolvente. Tienen una multifunción: dejar ingresar la luz solar, reducir el flujo térmico al máximo y permitir visuales con el exterior. Tienen que tener una calidad muy alta para garantizar un alto grado de confort.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Aislamiento Térmico (building envelope layering). En caso de ser necesario, la capa de aislamiento tiene que ser continua y sin interrupciones, “empaquetando” todo el edificio, para evitar los puentes térmicos. Hay aislantes térmicos de origen natural, vegetal, o pueden provenir del plástico.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Anti Puentes Térmicos (termal bridge breakers). El diseño debe demostrar que todas las partes y componentes del edificio siguen una estricta regla de anti puente térmico evitando el paso del calor al interior de los espacios.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO PRINCIPIOS DE DISEÑO Diseño Bioclimático
Barreras de vapor. La envolvente tiene que garantizar controlar el ingreso de la humedad y moho a los espacios internos. Esto depende de la localidad y datos climáticos del sitio, y se consigue utilizando adecuadamente materiales de acuerdo a sus características sellando todas las uniones de materiales del edificio, para garantizar que no se produzcan filtraciones indeseadas.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
La envolvente de una edificación, al actuar como un filtro al paso de la radiación solar, el viento, la humedad y la lluvia, modula el intercambio de calor entre el exterior y el interior.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
El calor que penetra en las edificaciones proviene de diversas fuentes: • El sol: la radiación solar directa y difusa llega a la edificación desde el sol y del cielo, así como por reflexión de las superficies cercanas (albedo).
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
El aire: en el día el sol aumenta la temperatura del aire exterior por intermedio del suelo y las partículas contenidas en él. En las noches, en ausencia del sol, el aire, por acumulación de calor, mantiene un nivel de temperatura exterior que en el trópico no presenta un gran salto térmico entre el día y la noche.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Otras fuentes de calor: los usuarios, de acuerdo a su metabolismo y actividad, emiten calor al ambiente. Igualmente, las instalaciones, equipos y electro domésticos generan calor en mayor o menor medida de acuerdo a su finalidad y su eficiencia.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Envolvente Opaca
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Envolvente Transparente
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Envolvente En el clima tropical, la causa más importante de calentamiento en el interior de las edificaciones es el sol, el cual actúa esencialmente de dos maneras: • Calentamiento de los cerramientos exteriores opacos, y transmisión posterior al interior. • Penetración directa por las aberturas y las superficies vidriadas.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Envolvente En el ambiente exterior tanto la radiación solar como la temperatura del aire obedecen a ciclos de 24 horas que se repiten constantemente. En el exterior, la temperatura del aire y de las superficies externas de la envolvente de la edificación se encuentra a su nivel mínimo antes del amanecer. A medida que el sol se eleva en el cielo la temperatura del aire exterior aumenta hasta que alcanza su valor máximo, y al mismo tiempo se almacena en la envolvente un flujo de calor originado por la radiación solar recibida en forma directa, difusa o reflejada.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Envolvente La envolvente almacena calor en mayor o menor medida y luego lo transmite al interior; este proceso depende de las propiedades termofísicas y características superficiales de los componentes constructi-vos. Manual de Energía, Venezuela.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Envolvente El mecanismo de transmisión de calor está asociado a dos conceptos muy importantes: • Amortiguamiento: representado por la diferencia entre la temperatura máxima interior y la máxima exterior. • Desfase o retardo: representado por la diferencia en unidades de tiempo, entre la máxima temperatura exterior e interior.
Flujo de Calor Real Instantáneo a Capacidad Térmica Nula
Flujo de Calor Real
0
2
4
6
8
10
12 14 Horas
dQ
dQ0
Flujo de Calor (W/m²)
Defase1 θ en Horas
16
18
20
22
24
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Envolvente El concepto de masa térmica o inercia térmica de una edificación se refiere a la característica que tiene la edificación en su conjunto de amortiguar el calor que incide sobre ella y transmitirlo al interior con retardo.
EXT
INT
ACABADO EXTERIOR
ACABADO EXTERIOR
MATERIAL CON CAMBIO DE FASE (PCM)
MATERIAL CON CAMBIO DE FASE (PCM)
AISLANTE TÉRMICO
AISLANTE TÉRMICO
ACABADO INTERIOR
ACABADO INTERIOR
EXT
INT
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Envolvente Si la inercia térmica es fuerte, el tiempo de retardo y el amortiguamiento son grandes y se dice que la edificación es pesada. La inercia térmica fuerte es adecuada para edificaciones diseñadas para funcionar en horas diurnas con sistemas de aire acondicionado, por ejemplo para edificios gubernamentales y de oficinas.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING ENVELOPE Tecnología
Envolvente La inercia débil y la media son más adecuadas para edificaciones de uso diurno y nocturno acondicionadas con ventilación natural.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL La ventilación natural o pasiva es la capacidad de renovación del aire en los distintos espacios y zonas del proyecto, mediante el correcto uso de los vientos predominantes en el sitio del edificio. El emplazamiento de la edificación de acuerdo a los vientos dominantes provoca una zona de barlovento (presión +) y una de sotavento (presión -), el aire naturalmente se va a desplazar desde la zona de presión positiva a la de presión negativa a través de las aperturas generadas en la piel o alrededor del volumen.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
CFD - Computational Fluid Dynamics La ventilación pasiva depende de una correcta orientación y trabajo de la envolvente, ya que a diferencia de un sistema mecánico que se adecua al espacio, en este caso es el espacio el que se debe adecuar para aprovechar las dinámicas naturales presentes en el sitio, viéndolas como un valor potencial intrínseco en cualquier proyecto de diseño consiente.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
CFD - Computational Fluid Dynamics El software de CFD requiere información sobre el tamaño, contenido y el diseño del centro de datos. Utiliza esta información para crear un modelo matemático 3D en una cuadrícula que se puede girar y se ve desde diferentes ángulos. El modelado CFD puede ayudar a un diseñador a identificar cómo se comportaría el viento por fuera y adentro del espacio propuesto.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
CFD - Computational Fluid Dynamics Cambiando las variables, se puede visualizar cómo el aire fluirá a través del modelo tridimensional, perimitiendo anticipar la efectividad de la ventilación en un proyecto de diseño. Este conocimiento puede ayudar al diseñador a optimizar la eficiencia de una propuesta de ventilación natural o una mecánica.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL La herencia vernacular nos enseña con baja tecnología cuáles son las estrategias que han comprobado con el tiempo funcionar en nuestro contexto y latitud. Si estas soluciones son estudiadas técnica y físicamente, y comprobadas por medio de simulaciones podemos innovar con diseños novedosos e inteligentes.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL Se denomina ventilación natural al proceso de intercambio de aire del interior de una edificación por aire fresco del exterior, sin el uso de equipos mecánicos que consuman energía tales como acondicionadores de aire o ventiladores.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL En las regiones tropicales la fuerza dinámica del movimiento del viento provee mayor velocidad y remoción del aire a los ambientes interiores, factor de suma importancia para el confort térmico en climas cálidos.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL La ventilación natural, utilizada en combinación con el aislamiento, la masa térmica y las protecciones solares, puede reducir o eliminar la necesidad del aire acondicionado en los espacios interiores.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL Para maximizar las oportunidades de ventilar naturalmente una edificación debe asegurarse un irrestricto acceso a los vientos exteriores. La velocidad del aire en un ambiente está condicionada por la velocidad del viento incidente y de los campos de presión que se generan alrededor de la edificación, los cuales están determinados por la implantación y forma de la edificación, la permeabilidad de las fachadas y la distribución interior de los ambientes.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL El movimiento del aire dentro de las edificaciones se basa en el principio básico del «equilibrio de presiones» entre los ambientes. En la medida en que se mantenga una diferencia de presiones, se produce un proceso continuo de circulación del aire.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL Al chocar con la edificación el viento provoca diferencias de presión entre los lados. De esta manera, el aire se desplaza desde la zona de barlovento ( presión + ) a la de sotavento ( presión - ), a través de las aberturas.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL Una forma de la edificación que produzca mayores perturbaciones en el movimiento del viento creará mayores diferencias de presión.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL El aire tiende a entrar por las aberturas de cara a la incidencia del viento y a salir por las aberturas restantes, en función de las dimensiones, de la ubicación y del tipo de ventana.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL Si un ambiente tiene sólo un orificio hacia el exterior, allí se crea una zona neutral donde el aire entra por arriba y sale por debajo, con escasa renovación del mismo.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL Adecuada implantación y forma de la edificación para producir mayor movimiento del aire alrededor y dentro de las edificaciones.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL Utilización del paisajismo para canalizar el movimiento del aire dentro de la parcela.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL Ubicación y tamaños de ventanas y/o aberturas que estimulen la circulación y renovación del aire.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
VENTILACIÓN NATURAL Alta permeabilidad en las fachadas y en los cerramientos interiores.
GEO / BIO / LOGOS Mapa de Costa Rica Mapa del GAM (Gran Área Metropolitana)
1 2 3 4
América
Costa Rica GAM
Gran Área Metropolitana
GEO / BIO / LOGOS GEOGRAFÍA, CLIMATOLOGÍA Y URBANISMO Imagen Satelital
GEO / BIO / LOGOS GEOGRAFÍA, CLIMATOLOGÍA Y URBANISMO Disponibilidad Solar
GEO / BIO / LOGOS GEOGRAFÍA, CLIMATOLOGÍA Y URBANISMO Zonas Climáticas
Tropical Seco Tropical muy húmedo - Húmedo Templado con periodo seco Templado sin periodo seco
COSTA RICA
GEO / BIO / LOGOS GEOGRAFÍA, CLIMATOLOGÍA Y URBANISMO Tipos de Energía
Solar
Eólica
Corrientes Marinas
Geotérmica
Hidroeléctrica
Biomasa
Costa Rica se propone que su matriz energética sea completamente limpia para 2021.
GEO / BIO / LOGOS GEOGRAFÍA Y URBANISMO Matriz Energética Renovable
COSTA RICA
DISEÑO SOSTENIBLE - AMBIENTAL ¿Qué es el Diseño Sostenible? ¨Es el término conocido en las profesiones de la Arquitectura y la Ingeniería, para referirse a los medios de calentar, enfriar, ventilar, y iluminar edificios para alcanzar condiciones aceptables de confort visual y calidad interior del aire para los ocupantes¨ Simos Yannas
DISEÑO SOSTENIBLE - AMBIENTAL ¿Qué es el la Sostenibilidad? El Informe Brundtland, es un Informe socio-económico elaborado por distintas naciones en 1987 para la ONU, por una comisión encabezada por la doctora noruega Gro Harlem Brundtland. En este informe, se utilizó por primera vez el término desarrollo sostenible o sustentable, definido como:
aquel que satisface las necesidades del presente sin comprometer las necesidades de las futuras generaciones
DISEÑO SOSTENIBLE - AMBIENTAL El informe de Brundtalnd - 1987 El Informe Brundtland es un informe que enfrenta y contrasta la postura de desarrollo económico actual junto con el de sustentabildad ambiental, con el propósito de analizar, criticar y replantear las políticas de desarrollo económico globalizador, reconociendo que el actual avance social se está llevando a cabo a un costo medioambiental alto.
DISEÑO SOSTENIBLE - AMBIENTAL El informe de Brundtalnd - 1987 El informe implica un cambio muy importante en cuanto a la idea de sustentabilidad, principalmente ecológica, y a un marco que da también énfasis al contexto económico y social del desarrollo Se trata de afrontar un doble desafío: - la situación de extrema pobreza en que viven grandes segmentos de la humanidad. - los problemas medioambientales.
DISEร O SOSTENIBLE - AMBIENTAL URGENCIA DE CAMBIAR EL MODELO DE DESARROLLO ACTUAL El desarrollo sostenible requiere entender que la inacciรณn traerรก consecuencias; se deben cambiar las estructuras institucionales y fomentar las conductas individuales en relaciรณn a los objetivos anteriormente descritos.
DISEÑO SOSTENIBLE - AMBIENTAL El acuerdo de París - UNCCC CONVENCION MARCO DE LAS NACIONES UNIDAS SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO
DISEÑO SOSTENIBLE - AMBIENTAL El acuerdo de París - UNCCC CONVENCION MARCO DE LAS NACIONES UNIDAS SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO
DISEÑO SOSTENIBLE - AMBIENTAL El acuerdo de París - UNCCC CONVENCION MARCO DE LAS NACIONES UNIDAS SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO
DISEÑO SOSTENIBLE - AMBIENTAL El acuerdo de París - UNCCC CONVENCION MARCO DE LAS NACIONES UNIDAS SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO
DISEÑO SOSTENIBLE Listado de siglas de Organizaciones CMMAD - Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo ECOSOC - Consejo Económico y Social de las Naciones Unidas EEAC - European Environment and Sustainable Development Advisory Councils GGGI - Global Green Growth Institute GGKP - Green Growth Knowledge Platform NNUU - Naciones Unidas OCDE - Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos PNUD - Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo PNUMA - Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP en inglés) UN - United Nations UNCED - United Nations Conference on Environment and Development UNCSD - United Nations Conference on Sustainable Development WCED - World Commission on Environment and Development
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL El Sol es la fuente de luz natural y de energía más abundante en el planeta. La luz solar brinda una gran serie de beneficios para el ser humano, ya que el hombre es un ser que tiene necesidad de luz para conservar su salud, y en su justa proporción, esta luz es una medicina. Tomando esto en consideración, surge naturalmente el impulso de desarrollar un estilo de vida adecuado a una correcta exposición del cuerpo y los espacios al Sol.
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ILUMINACION NATURAL La Luz es Energía Radiante emitida en cantidades discretas (fotones) que se propagan en forma de ondas electromagnéticas, y es diferente de los otros tipos de energías radiantes ya que produce una sensación visual. La luz del Sol se propaga en línea recta, en dirección perpendicular a la dirección de propagación y tarda 1,26 segundos en llegar del Sol a La Tierra. Los seres humanos percibimos solamente una región del espectro electromagnético comprendido entre 380 a 780nm, y es lo que llamaríamos la región de energía o espectro visible.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Los ciclos diarios del Sol varían de acuerdo a la localización geográfica, ya que las características lumínicas del cielo están determinadas por la latitud, la altitud y las condiciones climáticas de cada región. Existen variables que son constantes y otras que varían según lo anteriormente descrito.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Una optimizada, equilibrada y gradual exposición solar, durante todo el año, es una fuente extraordinaria de prevención de enfermedades, y es la forma más efectiva de iluminar controladamente los espacios de manera pasiva, con energía gratuita y renovable. Temas como la producción de la Vitamina D, Serotonina y estimulación de la producción de endorfinas en nuestro organismo, son parte de los efectos positivos producidos por la luz solar. Además el sol mejora nuestra productividad y estado de ánimo ya que nos ayuda a regular la síntesis de melatonina, para mantener los ritmos circadianos, ritmos biológicos intrínsecos de carácter periódico que se manifiestan con un intervalo de 24 horas.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL El sol es la fuente natural de la iluminación diurna, y su efecto depende de la localidad geográfica, por lo cual las características lumínicas del cielo están determinadas por la latitud, la altitud y las condiciones climáticas de cada región.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Las edificaciones utilizan dos tipos de envolvente: la envolvente opaca y la transparente. Existen partes de nuestro edificio que bloquean el paso de la luz y generan sombra, mientras que otras permitirán el ingreso de la luz al interior. Para poder desarrollar un adecuado diseño de iluminación natural, se requiere de un conocimiento técnico de las características y propiedades básicas de la luz que son la Transmisión y la Reflexión, así como otras más específicas como propiedades de los materiales y sus cualidades físicas de desempeño.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Un adecuado uso de la luz natural requiere un conocimiento de sus propiedades fundamentales, de transmisión y reflexión.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Transmisión de la luz: Existen los cuerpos denominados opacos, que al ser expuestos a la radiación solar, bloquean el paso de la luz, por lo que producen sombras detrás de ellos. Y hay otros cuerpos que transmiten gran parte de la luz incidente, por lo que se denominan transparentes o translúcidos.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Reflexión de la luz: La reflexión es una propiedad asociada al comportamiento de la luz al ser reflejada por una superficie.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Utilizar materiales y colores de una alta transmitancia y/o reflectancia para el aprovechamiento de la iluminación natural y para racionalizar el consumo de energía.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Orientación y protección de las ventanas y otras aberturas, con parasoles, aleros, celosías, persianas u otro medio de bloqueo de las ganancias solares.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Cuando el proyecto lo amerite se debe utilizar cristales de alta tecnología que permitan una apropiada transmisión de luz natural con una controlada ganancia de calor solar.
luz ir
luz ir
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Se debe buscar la ubicación y tamaño adecuado de las ventanas y otras aberturas en función del uso y proporciones volumétricas del ambiente.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Utilización de acabados finales interiores de colores claros y reflectivos.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Incorporar superficies reflectantes para reorientar la luz, y dotar los ambientes de mayor y mejor iluminación natural.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Controlar el deslumbramiento exterior e interior de las edificaciones.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL DYNAMIC DAYLIGHTING PERFORMANCE METRICS UNIDAD DE MEDIDA: LUX - CADMIUN CD
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL DYNAMIC DAYLIGHTING PERFORMANCE METRICS DAYLIGHT FACTOR El concepto Factor de luz día (DF) fue desarrollado en el Reino Unido en el siglo 20. El factor luz del día es una proporción que representa la cantidad de iluminación disponible en el interior relativo a la iluminación al aire libre presente al mismo tiempo en el exterior, bajo un cielo nublado. DF = 400 / 20.000 * 100 o DF = 2 .
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL DYNAMIC DAYLIGHTING PERFORMANCE METRICS DAYLIGHT AUTONOMY La autonomía de luz día se representa como un porcentaje de horas anuales durante el día que un punto dado en un espacio está por encima de un nivel de iluminación especificada. Es una innovación importante ya que en la ubicación geográfica considera la información meteorológica específica sobre una base anual.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL DYNAMIC DAYLIGHTING PERFORMANCE METRICS USEFUL DAYLIGHT ILLUMINANCE Useful daylight illuminance ( UDI ) es una modificación del daylight autonomy. Esta métrica contiene valores de tiempo por hora en base a tres rangos de iluminación, 0-100 lux , 100-2000 lux , y más de 2.000 lux.
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ILUMINACION NATURAL DYNAMIC DAYLIGHTING PERFORMANCE METRICS DAYLIGHT SATURATION PERCENTAGE Daylight saturation percentage es una modificación de la useful daylight illuminance que aumenta el límite inferior a 430 lux y aumenta el límite superior de 4.300 lux.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO MODELADO PARA SILUACIÓN ENERGÉTICA Variables Físicas del entorno
SIMULACIONES Realizar predicciones acerca del comportamiento del aire, el viento y de la luz en nuestros proyectos y espacios, es el proceso de diseño más sostenible y efectivo, ya que las decisiones y operaciones se basan en estadísticas de datos altamente precisos y nos permiten tomar decisiones informadas.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO MODELADO PARA SILUACIÓN ENERGÉTICA Variables Físicas del entorno
SIMULACIONES El modelado y simulación de cfd para ventilación y ddpm para iluminación natural elimina la sorpresa en el proceso de diseño ya que nos permite visualizar y analizar cualitativa y cuantitativamente el impacto del viento y la luz en cualquier edificio o espacio.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO MODELADO PARA SILUACIÓN ENERGÉTICA Variables Físicas del entorno
SIMULACIONES Es prudente tener claro previo a la simulación que la mayor importancia radica en las interpretaciones de los resultados y del conocimiento y dominio para la simulación, ya que en estos ejercicios, existen supuestos y condiciones particulares que juegan un papel muy importante en los datos finales. Por consiguiente, sin una adecuada comprensión de los conceptos básicos de CFD y DDPM, y de las propiedades físicas de los elementos en juego, se pueden incluso producir resultados 'peligrosamente equivocados'. Existen iniciativas como la ´certificación de modelado profesional de la energía del edificio´ de ASHRAE como una respuesta posible a esta cuestión. De Igual forma, en un futuro puede haber programas de certificación como 'simulador de CFD o DDPM Certificado para edificios'.
MODELADO PARA SIMULACIÓN ENERGÉTICA SOFTWARES Y CÁLCULOS Diseño Bioclimático
Softwares Disponibles y sus capacidades de cálculos físicos cualitativos y cuantitativos
SOL Y SOMBRA SOFTWARES Y CÁLCULOS Diseño Bioclimático
Softwares Disponibles y sus capacidades de cálculos físicos cualitativos y cuantitativos
RADIACIÓN SOLAR SOFTWARES Y CÁLCULOS Diseño Bioclimático
Softwares Disponibles y sus capacidades de cálculos físicos cualitativos y cuantitativos
VIENTO SOFTWARES Y CÁLCULOS Diseño Bioclimático
Softwares Disponibles y sus capacidades de cálculos físicos cualitativos y cuantitativos
ILUMINACIÓN NATURAL Y ARTIFICIAL SOFTWARES Y CÁLCULOS Diseño Bioclimático
Softwares Disponibles y sus capacidades de cálculos físicos cualitativos y cuantitativos
DISEÑO SOSTENIBLE CERTIFICACIONES
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Tecnología del Vidrio Single Layer Clear
Double Layer Clear
U value = 5.8 W/m²K
U value = 2.8 W/m²K
ESTRATEGIAS DE DISEÑO PASIVO BUILDING PHYSICS / SCIENCE Variables Físicas del entorno
ILUMINACION NATURAL Tecnología del Vidrio Selective glass
Coeficiente de Ganancia de calor solar ( SHGC): se define como la fracción de la radiación solar incidente que realmente entra como ganancia de calor en un edificio a través del conjunto de la ventana. U value = 0.5 - 0.15 W/m²K
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS El vidrio como material para satisfacer una creciente variedad de necesidades: - confort - control de energía - salud y seguridad - estética - sostenibilidad
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
5.8
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS El vidrio laminado consiste en la unión de dos
o más capas de vidrio, intercaladas con capas de Polivinil Butiral (PVB), que mediante un proceso de presión y calor hace que se una un vidrio con el otro, logrando que se comporten como una sola unidad.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS DATOS DE DESEMPEÑO DE VIDRIO COMPOSICION: Doble Vidriado Hermético (DVH) 6mm Gris - 11.5mm Aire - 6mm Incoloro
DATOS DE DESEMPEÑO DE VIDRIO EXTERIOR
COMPOSICION: Doble Vidriado Hermético (DVH)
6mm Gris - 11.5mm Aire - 6mm Incoloro Gris 6mm
11.5mm, 100% Aire Gris 6mm
EXTERIOR
Incoloro 6mm
#1 ----#2 -----
#1 ----#2 -----
#3 ----#4 -----
11.5mm, 100% Aire #3 -----
Incoloro 6mm
INTERIOR #4 -----
ESPESOR Y PESO
AISLAMIENTO TERMICO
Espesor Nominal (mm) Peso (kg/m2)
23.5 30.4 INTERIOR
PROPIEDADES OPTICAS ESPESOR Y PESO
Transmision Luz (%) Espesor Nominal (mm) Reflexion Exterior (%) Peso (kg/m2) Reflexion Interior (%)
23.5 30.4
PROPIEDADES OPTICAS ENERGETICAS PROPIEDADES
TransmisionTransmision Luz (%) Solar (%) Reflexion Exterior (%)Solar (%) Reflexion Reflexion Interior (%) Solar (%) Absorcion
Coeficiente de Sombra PROPIEDADES SHGCENERGETICAS TransmisionTransmision Solar (%) UV (%) Reflexion Solar (%)
38.9 6.8 12.2
32.3 6.3
2.88
AISLAMIENTO TERMICO
38.9 6.8 12.2
32.3 6.3 55.7 / 5.7 0.52 0.45 16.6
Valor U W/(m2K)
Valor U W/(m2K)
*
2.88
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
DISEÑO SOSTENIBLE
MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
DISEÑO SOSTENIBLE
MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
DATOS DE DESEMPEÑO DE VIDRIO COMPOSICION: Doble Vidriado Hermético (DVH) 6mm Solar-E (#2) - 11.5mm Aire - 6mm BlueGreen
DATOS DE DESEMPEÑO DE VIDRIO
COMPOSICION: Doble Vidriado Hermético (DVH)
EXTERIOR
6mm Solar-E (#2) - 11.5mm Aire - 6mm BlueGreen #1 ----Solar-E 6mm #2 Solar-E
9.5mm, 100% Aire
EXTERIOR
#3 ----#1 ----#2 Solar-E #4 -----
BlueGreen 6mm Solar-E 6mm
9.5mm, 100% Aire #3 -----
BlueGreen 6mm
INTERIOR #4 -----
ESPESOR Y PESO
AISLAMIENTO TERMICO
Espesor Nominal (mm) Peso (kg/m2)
23.5 30.4 INTERIOR
PROPIEDADES OPTICAS ESPESOR Y PESO
Transmision Luz (%) Espesor Nominal (mm) Reflexion Exterior (%) Peso (kg/m2) Reflexion Interior (%)
23.5 30.4
PROPIEDADES OPTICAS ENERGETICAS PROPIEDADES
TransmisionTransmision Luz (%) Solar (%) Reflexion Exterior (%)Solar (%) Reflexion Reflexion Interior (%) Solar (%) Absorcion
45.5 10.2 12.4
Coeficiente de Sombra
PROPIEDADES SHGCENERGETICAS
TransmisionTransmision Solar (%) UV (%) Reflexion Solar (%)
23.6 8.5
45.5 10.2 12.4
23.6 8.5 50.0 / 17.9 * 0.49 0.43 18.5
Valor U W/(m2K)
1.95
AISLAMIENTO TERMICO
Valor U W/(m2K)
1.95
DISEÑO SOSTENIBLE
MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS Aislamiento Térmico Una de las características fundamentales que distingue a los edificios modernos de aquellos que se construyeron en la antigüedad es la mejora de las condiciones de salubridad y confort dentro de los mismos. Esto se debe, en buena medida, a que el desarrollo de la tecnología de la construcción ha facilitado materiales y técnicas de aislamiento que permiten mejorar la calidad constructiva de los edificios. El aislamiento térmico ahorra energía, reduce las emisiones contaminantes debido a este ahorro y aporta confort al usuario. De ahí que su correcto dimensionado e instalación resulte fundamental para que sea efectivo y sus propiedades se mantengan durante toda la vida útil del edificio.
DISEÑO SOSTENIBLE
MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
Un producto aislante térmico es un producto que reduce la transmisión de calor a través de la estructura sobre la que, o en la que se instala.
Aplicados a los edificios, los materiales de aislamiento térmico protegen a los espacios interiores, que así lo requieren, de los efectos de las temperaturas exteriores. De esta forma se evitan las pérdidas de calor cuando el clima externo es frío, y las ganancias de calor cuando en el exterior se alcanzan altas temperaturas.
podrían ocurrir debido a las tolerancias del fabricante del vidrio, lugar de transformación, y tipo de instrumentos usados para medir las propiedades ópticas.
DISEÑO SOSTENIBLE NOTAS
Los índices presentados en este reporte son calculados con el software de simulación Optics 5 y Windows 6 basados en Este documento se según ofrece NFRC únicamente a modo de referencia y no implica ninguna responsabilidad y/o garantía. las condiciones ambientales 100-2010. Los valores de desempeño representan VALORES NOMINALES para el centro del vidrio sin marcos. Ligeras *Tratamiento Térmico Requerido cuando el vidrio absorbe más del 50% de energía solar en su variaciones masa. podrían ocurrir debido a las tolerancias del fabricante del vidrio, lugar de transformación, y tipo de instrumentos usados para medir las propiedades ópticas.
MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
Este documento se ofrece únicamente a modo de referencia y no implica ninguna responsabilidad y/o garantía.
INSTALACIÓN DE BARRERAS DE VAPOR *Tratamiento Térmico Requerido cuando el vidrio absorbe más del 50% de energía solar en su masa.
En caso necesario, se ha de disponer de una membrana continua que actúe como barrera del vapor de agua, con el fin de impedir que se formen condensaciones en los aislamientos térmicos. Siempre se coloca en el lado caliente del aislamiento (lado con mayor presión de vapor).
DISEÑO SOSTENIBLE
MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA - U value
La conducción de calor es un proceso por el cual se produce una cesión de calor entre dos cuerpos en contacto directo, con diferentes temperaturas, desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, sin que haya un intercambio de materia.
DISEÑO SOSTENIBLE
MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
RESISTENCIA TÉRMICA TÉRMICA - R value
La resistencia térmica es la capacidad que tienen los materiales de oponerse al flujo del calor.
DISEÑO SOSTENIBLE
MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS
TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO
las condiciones ambientales según NFRC 100-2010. Los valores de desempeño representan VALORES NOMINALES para el centro del vidrio sin marcos. Ligeras *Tratamiento Térmico Requerido cuando el vidrio absorbe más del 50% de energía solar en su variaciones masa. podrían ocurrir debido a las tolerancias del fabricante del vidrio, lugar de transformación, y tipo de instrumentos usados para medir las propiedades ópticas.
DISEÑO SOSTENIBLE
Este documento se ofrece únicamente a modo de referencia y no implica ninguna responsabilidad y/o garantía.
*Tratamiento Térmico cuando el vidrio absorbeTERMOFÍSICAS más del 50% de energía solar en su masa. MATERIALES Y Requerido SUS CAPACIDADES
TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Pánel Sandwich de EPS El poliestireno es un derivado plástico que se elabora a partir de diversos productos obtenidos por la destilación del petróleo. Como material utilizado en la construcción, y concretamente como material aislante, se fabrican dos clases diferentes de poliestireno: el expandido y el extruido.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Poliestileno extruido Suele utilizarse habitualmente para el aislamiento de cubiertas, tanto planas como inclinadas, y de pavimentos, así como en soluciones de cerramiento de la envolvente del edificio (fachadas y cubiertas) mediante paneles tipo sándwich
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Poliuretano PUR El poliuretano, como aislante térmico, se utiliza en forma de espuma rígida y en las especificaciones técnicas recibe la denominación abreviada de PUR. La espuma tiene un color amarillo y, una vez endurecida, su densidad suele oscilar entre los 30 y 40 kg/m3, con una conductividad térmica λ ≈ 0,023 W/mK.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Poliisocianato (PIR) La espuma rígida de poliisocianurato (PIR) es una variante de la espuma de poliuretano (PUR) manteniendo prácticamente iguales su apariencia, sus propiedades mecánicas y térmicas, diferenciándose por su mayor resistencia al fuego y a la temperatura. La espuma PIR reacciona frente al fuego formando una capa superficial carbonizada que protege e impide la penetración de las llamas a las capas inferiores.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Policarbonato aislante
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Fibra de vidrio Este material está conformado por una infinidad de pequeños filamentos de vidrio unidos por un aglutinante.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Lana de roca Es un material muy similar a la fibra de vidrio, pero fabricado a partir de roca volcánica.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Lana de roca Es un material muy similar a la fibra de vidrio, pero fabricado a partir de roca volcánica.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Vidrio celular Se obtiene a partir de la fusión del polvo de vidrio, mediante un proceso termoquímico en el que dicho polvo se aglomera, formándose unas células huecas en el interior. Se presentan en forma de planchas o placas de color negruzco, que pueden cortarse y serrarse con mucha facilidad.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Celulosa Hecha a base de residuos de papel que se reciclan en forma de aislante para el aislamiento de muros con cámara de aire. Aunque requiere ser tratada con sustancias químicas para evitar el moho y protegerla del fuego, tiene muy buenas propiedades aislantes, tanto térmicas como acústicas. Se utiliza en forma de paneles o en gránulos para su vertido o insuflado en el interior de las cámaras.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Corcho aglomerado El aglomerado de corcho posee excelentes propiedades, como su resistencia al fuego, su escasa absorción de agua (10% - 12%), un buen aislamiento térmico y una gran absorción acústica. Se suministra en forma de paneles rígidos, sin revestir o con revestimiento (tipo sándwich), y en rollos de corcho flexible de distintos espesores. Se pueden adherir a otros soportes y emplearse visto como capa de acabado decorativo.
DISEÑO SOSTENIBLE MATERIALES Y SUS CAPACIDADES TERMOFÍSICAS TIPOS DE AISLANTE TÉRMICO Corcho proyectado Se usa para la terminación de paramentos exteriores e interiores, quedando un acabado con un espesor de 3 a 6 mm.
CONCLUSIONES RETOS DEL DISEÑO PARA EL FUTURO Diseño Bioclimático
Deber del arquitecto de involucrar la sostenibilidad del diseño pasivo en sus proyectos