neila

LA CUBIERTA VERDE SOSTENIBILIDAD

F. JAVIER NELA GONZÁLEZ DR. ARQUITECTO CATEDRÁTICO DE UNIVERSIDAD BARCELONA, OCTUBRE DE 2010

DiseĂąo y desarrollo de la cubierta vegetal extensiva con el objeto de optimizar su comportamiento energĂŠtico y medioambiental: la cubierta ecolĂłgica

DiseĂąo y desarrollo de la cubierta vegetal extensiva con el objeto de optimizar su comportamiento energĂŠtico y medioambiental: la cubierta ecolĂłgica

integraci贸n: arquitectura popular

integraci贸n: arquitectura popular

integraci贸n: arquitectura y vegetaci贸n Jardines sobre el Rockfeller Center

integraci贸n: arquitectura y vegetaci贸n

integraci贸n: arquitectura y vegetaci贸n

balance energético de una superficie vegetal Radiación incidente - 100% Evaporación - 20 %

Reflexión - 15 %

Fotosíntesis - 5 %

Calor disipado - 40 %

Transmisión - 20 %

mantenimiento de la temperatura

ventajas de la cubierta ajardinada • Efectos positivos sobre el medio ambiente – Incorporación de vegetación a la ciudad • • • •

Absorción de contaminantes atmosféricos Producción de oxígeno Reducción del efecto de isla térmica Control de lluvias torrenciales

• Efectos térmicos positivos sobre el edificio – Incremento del aislamiento térmico – Eliminación del sobrecalentamiento – Eliminación del subenfriamiento • Estabilidad de la temperatura

desventajas de la cubierta ajardinada • Efectos negativos para el medio ambiente – Consumo de agua – Posible contaminación del agua

• Efectos negativos para el edificio – Sobrecarga – Necesidad de mantenimiento: replantar, segar, abonar y regar – Sobrecalentamiento con la superficie desnuda sin vegetación

tipos de cubiertas vegetales Cubiertas intensivas o ajardinadas tradicionales

tipos de cubiertas vegetales Cubiertas extensivas o ecol贸gicas

Poco porte y poco peso Reducido o nulo mantenimiento

la cubierta ecol贸gica

Origen: Vegetaci贸n espont谩nea

la cubierta ecol贸gica Origen: Vegetaci贸n espont谩nea

la cubierta ecol贸gica Origen: Vegetaci贸n espont谩nea

Posguerra alemana

la cubierta ecol贸gica Ejemplos actuales

Norman Foster

Tadao Ando

la cubierta ecol贸gica Ejemplos actuales

la cubierta ecológica Especies vegetales: Sedum Sustrato orgánico: Sempervivum Sustrato inorgánico: Corteza de pino Thimus Grava Residuos de uva Separador: Achillea Arena de remolacha Residuos Filtro de polipropileno o Cotoneaster horizontalis Roca volcánica Fibra de coco poliéster Elemento drenante: Lonicera nítida Lana de roca Cáscara dede arroz, mezclados con Retenedores agua: Placa sintética rígida residuos urbanos Arcillade expandida Placas poliestireno expandido Áridos de canto rodado o de o polietileno moldeado Aislamiento térmico: machaqueo Vermiculita Lamina impermeabilizante: Paneles lana de roca cohesionada Arcillade expandida o picón Poliestireno extruído Poliestireno en gránulos volcánico Láminas Geles Otros bituminosas Panel de Láminas delana PVCde roca Aljibe Lámina de EPDM

la cubierta ecol贸gica aljibe

Vegetaci贸n Sustrato Separador Elemento drenante y soporte Aislante t茅rmico Aljibe Impermeabilizante Forjado

sustratos

fitotecnia

• Corteza de pino + capa de picón

• Corteza de pino con un 10% de lodos compostados + capa de picón

• Residuo de remolacha + arcilla expandida

fitotecnia

plantas

• Sedum Album

• Sedum Reflexum

• Sedum Oreganum

sistema de toma de datos

fitotecnia

fitotecnia

economía

retenedores de agua

• Panel de fibra mineral

• Placas conformadas (minidepósitos)

• Aljibes

• Geles mezclados con el sustrato

1998

colmenar 1

consumos de energía

colmenar 1

20 módulos, de 4,20 x 4,20 m

6 módulos (centrales) aislados y monitorizados en todas sus capas en los que controla el consumo energético para el acondicionamiento (20/22 ± 1 ºC) 14 módulos (perimetrales) monitorizados en todas sus capas

22 de junio de 1999

consumos energĂŠticos Invierno Consumos en el mes de noviembre de 2000

colmenar 1

colmenar 1

consumos energĂŠticos Verano Consumos en el mes de junio de 2001 100000 80000 60000 40000 20000 0

M-6C

M-6F

M-7C

M-7F

M-10C

M-10F

M-11C

M-11F

M-14C

M-14F

M-15C

M-15F

2002

la cubierta ecológica de tercera generación: la cubierta ecológica jardín

colmenar 2

Tercera generación

ElAportación Primera aljibe generación: asegura la pervivencia Lade cubierta ecológica las plantas tradicional europea controlada agua alde interior del aljibe para la mecha húmeda (1 cm de agua) y asegurar • mantener Desarrollo lento de vegetación, condicionado por elel Segunda generación: La la cubierta ecológica aljibe llenado agua con agua de lluvia Tercera generación: La cubierta ecológica Mayor velocidad de crecimiento de jardín lastiempo plantas • • Superficie desnuda durante demasiado • • Mayor producción biomasa Mayor consumo de energético • Menores consumos energéticos • Pequeña variedad de especies vegetales compatibles • Mayor número de especies vegetales

CONSUMO ANUAL 2002

CONSUMOS ENERGÉTICOS (kJ)

1500000

1400000

1300000

1200000

1100000

colmenar 2 PARCELA 6 •Forjado •Membrana Rhenofol CG de Intemper •Aljibe de 8 cm •Losa Filtrón sobre soportes (conformando el aljibe) •Fieltro sintético Feltemper 300 •Sustrato de corteza de pino con lodos compostados •Plantas: Cotoneaster, Lonicera nitida

1000000

PARCELA 11 •Forjado •Membrana Rhenofol CG de Intemper •Aljibe de 8 cm •Losa Filtrón sobre soportes (conformando el aljibe) •Fieltro sintético Feltemper 300 •Sustrato de corteza de pino con lodos compostados •Plantas: Sedum Rupestre

900000

800000

700000

600000

500000

400000

300000

200000

100000

0 M -6C CA LOR % CA LOR FRI O % FRI O

M -6F

M -7C

M -7F

M -10C

M -10F

M -11C

M -11F

M -14C

534533, 4283

300965, 6625

1127371, 216

243442, 161

446374, 4471

119, 57%

23, 63%

363, 10%

0%

83, 36%

M -14F

M -15C

M -15F

1411089, 759 479, 64%

7391, 397161

44878, 18552

84731, 38622

12931, 65692

22230, 88924

37690, 10645

-42, 84%

247, 04%

555, 22%

0%

71, 91%

191, 46%

PARCELA 14 •Forjado •Membrana Rhenofol CG de Intemper •Losa Filtrón •Fieltro sintético Feltemper 300 •Sustrato de corteza de pino con lodos compostados •Plantas: Sedum Rupestre

colmenar 2 PARCELA 7 •Forjado •Membrana Rhenofol CG de Intemper •Poliestireno extruido •Aljibe de 8 cm •Hormigón poroso (conformando el aljibe) •Fieltro sintético Feltemper 300 •Sustrato de corteza de pino con lodos compostados •Plantas: Sedum Rupestre

PARCELA 11 •Forjado •Membrana Rhenofol CG de Intemper •Aljibe de 8 cm •Losa Filtrón sobre soportes (conformando el aljibe) •Fieltro sintético Feltemper 300 •Sustrato de corteza de pino con lodos compostados •Plantas: Sedum Rupestre

colmenar 2 PARCELA 10 •Forjado •Membrana Rhenofol CG de Intemper •Aljibe de 8 cm •Hormigón poroso (conformando el aljibe) •Fieltro sintético Feltemper 300 •Sustrato de corteza de pino con lodos compostados •Plantas: Sedum Rupestre

PARCELA 15 •Forjado •Membrana Rhenofol CG de Intemper •Sustrato de corteza de pino con lodos compostados •Plantas: Sedum Rupestre

resultados Consumo de agua en la cubierta aljibe: 47,6 % sobre las necesidades teóricas.

Las cubiertas con aportación por aspersión tienen que aportar 3 veces más cantidad de agua para obtener los mismos resultados.

aportación de agua Todos los módulos están conectados a un sistema de control del agua aportada, el cual está gobernado por un software que permite determinar el volumen de agua que entra en cada recarga del aljibe.

Resultado Se han determinado las necesidad diarias de las especies seleccionadas, (toda ellas especies autóctonas con bajos requerimientos hídricos).

desarrollo del m贸dulo 16 a lo largo de 2005

catálogo de especies vegetales 1994 Sedum album

1996 • Sedum album • Sedum sexangulare • Achillea tomentosa • Armeria maritima • Cerastium tomentosum • Dianthus deltoides • Lippia nodiflora • Thymus serpyllum

catálogo de especies vegetales 1998 • Sedum album • Sedum sediforme • Sedum acre • Sedum sexangulare • Armeria maritima • Cerastium tomentosum • Dianthus deltoides • Thymus serpyllum • Thymus mastichina • Aptenia cordifolia • Mesembrianthemum sp • Mesembrianthemum sp • Lampranthus nudifolium • Sedum sptathulifolium • Sedum kamstchaticum floriferum • Sempervivum arachnoideum

2002

catálogo de especies vegetales

• Aptenia cordifolia Criterios • Rosaconstructivos: hybrida “la sevillana” • Mesembrianthemum sp.

• Rosa hybrida “tapizante” Desarrollo radicular horizontal • Lampranthus nudifolium • Cistus salvifolius Resistencia a las pisadas • Lampranthus spectabile • Coronilla valentina Criterios medioambientales: • Lonicera nitida • Erigeron karvinskianus Bajo consumo de “ovina” agua • Cotoneaster dammeri • Festuca glauca • Rosmarinus officinalis “prostatus” Adaptación • Lonicera implexa general al clima • Vinca minor • Pistacia lentiscus Criterios energéticos: • Vinca major • Santolina chamaecyparissus Capacidad aislante • Achillea millenfolium • Genista scorpius Protección solar • Arctostaphylos uva-ursi • Sedum kamstchaticum • Atriplex halinus • Sedum kamstchaticum “variegatum” Estéticos: • Doricnium pentaphyllum • Sedum album Diferente porte “micranthum” • Hedera helix “cubresuelos” • Sedum album “athoum” Diferente coloración • Jasminum nudiflorum • Sedum humifusum Floración en diferentes épocas del año • Lavandula dentata • Sedum praealtum • Lavandula officinalis • Sedum selskianum • Lavandula stoechas • Sedum spurium “variegatum” • Sedum spectabile

2009

la cubierta ecológica de cuarta generación: la cubierta ecológica prevegetada

Cuarta generación Sistema industrializado y modular • Más económico • Más rápida de montaje • Sustitución inmediata de la vegetación • Superficie completamente cubierta desde el primer momento

Línea de investigación: ENVOLVENTES VEGETALES

DESARROLLO

_Paneles prevegetados en celdas drenantes

Elección del demostrador

Adaptación del sistema

Las Cabezas de San Juan, Sevilla Dragados Colaboración PROYECTO I3CON

Construcción del sistema

L铆nea de investigaci贸n: ENVOLVENTES VEGETALES _Paneles prevegetados en celdas drenantes

Incorporaci贸n del sistema en el demostrador

Las Cabezas de San Juan, Sevilla Dragados Colaboraci贸n PROYECTO I3CON

DESARROLLO

L铆nea de investigaci贸n: ENVOLVENTES VEGETALES _Paneles prevegetados en celdas drenantes

Incorporaci贸n del sistema en el demostrador

Las Cabezas de San Juan, Sevilla Dragados Colaboraci贸n PROYECTO I3CON

DESARROLLO

L铆nea de investigaci贸n: ENVOLVENTES VEGETALES _Paneles prevegetados en celdas drenantes

Incorporaci贸n del sistema en el demostrador

Las Cabezas de San Juan, Sevilla Dragados Colaboraci贸n PROYECTO I3CON

DESARROLLO

L铆nea de investigaci贸n: ENVOLVENTES VEGETALES _Paneles prevegetados en celdas drenantes

Incorporaci贸n del sistema en el demostrador

Las Cabezas de San Juan, Sevilla Dragados Colaboraci贸n PROYECTO I3CON

DESARROLLO

L铆nea de investigaci贸n: ENVOLVENTES VEGETALES _Paneles prevegetados en celdas drenantes

Incorporaci贸n del sistema en el demostrador

Las Cabezas de San Juan, Sevilla Dragados Colaboraci贸n PROYECTO I3CON

DESARROLLO

L铆nea de investigaci贸n: ENVOLVENTES VEGETALES _Paneles prevegetados en celdas drenantes

Incorporaci贸n del sistema en el demostrador

Las Cabezas de San Juan, Sevilla Dragados Colaboraci贸n PROYECTO I3CON

DESARROLLO

Estudio de crecimiento y desarrollo de las plantas

_Panel deslizante vegetal

Elección de los demostradores

Madrid Villa Solar_UPM Grupo TISE Colaboración SOLAR DECATHLON EUROPE 2010-UPM

Cáceres_Consejería de Fomento Junta de Extremadura Colaboración PROYECTO EDEA

Adaptación del sistema

_Panel deslizante vegetal

Cáceres_Consejería de Fomento Junta de Extremadura Colaboración PROYECTO EDEA

_Panel deslizante vegetal

Construcción del modeo

Simulación

Cuatro periodos distintos a lo largo del año con distinto porcentaje de sombreamiento.

Periodo

900,00

% de sombreamiento

800,00

0

01.05_30.09

80

01.10_31.10

40

01.11_31.12

0

700,00 600,00

kWh

01.01_30.04

500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00

Simulación en régimen transitorio de la contraventana deslizante vegetada en un módulo experimental. Comparación entre la demanda de refrigeración.

Análisis de resultados EDIFICIO EXPERIMENTAL (117,03 m2 climatizados) Periodo

kWh

kWh/m2

∆%

01/01-31/12

Demanda en calefacción (Gas)

9435,54

80,62

-0,00

01/01-31/12

Demanda en refrigeración (Elect)

1122,80

9,59

-25,37

10558,34

90,22

-3,49

Demanda Total

_Cubierta prevegetada en plástico reciclado

- Madrid Villa Solar_UPM Grupo TISE Colaboración SOLAR DECATHLON EUROPE 2010-UPM - Cáceres_Consejería de Fomento Junta de Extremadura Colaboración PROYECTO EDEA

Adaptación del sistema

Construcción del sistema

Plantas h (m) LAI Reflectividad hojas Emisividad Hojas Resistencia difusiva (s/m) Max contenido humedad Min contenido humedad Contenido humedad inicial

0,4 5 0,22 0,9 100 0,5 0,01 0,15

_Cubierta prevegetada en pl谩stico reciclado

- Madrid Villa Solar_UPM Grupo TISE Colaboraci贸n SOLAR DECATHLON EUROPE 2010-UPM

_Cubierta prevegetada en pl谩stico reciclado

- Madrid Villa Solar_UPM Grupo TISE Colaboraci贸n SOLAR DECATHLON EUROPE 2010-UPM

_Cubierta prevegetada en pl谩stico reciclado

- Madrid Villa Solar_UPM Grupo TISE Colaboraci贸n SOLAR DECATHLON EUROPE 2010-UPM

_Cubierta prevegetada en pl谩stico reciclado

- Madrid Villa Solar_UPM Grupo TISE Colaboraci贸n SOLAR DECATHLON EUROPE 2010-UPM

_Cubierta prevegetada en plástico reciclado

Cáceres Consejería de Fomento Junta de Extremadura Colaboración PROYECTO EDEA

_Cubierta prevegetada en plástico reciclado

FUNDACIÓN JUAN XIII CONSTRUCCION CUBIERTA VEGETAL EN LA MISMA FUNDACIÓN Fundación Juan XXIII Entidad de iniciativa privada, sin ánimo de lucro, dedicada, desde hace 40 años, a mejorar la calidad de vida de las personas adultas con discapacidad intelectual y fomentar su integración social mediante una atención global, que abarca los aspectos pedagógico, terapéutico, psicosocial y sociolaboral.

Agencia Local de la EnergĂ­a Ruvas-Vaciamadrid