DISEÑO PASIVO Diseño pasivo es un método utilizado en arquitectura con el fin de obtener edificios que logren su acondicionamiento ambiental mediante procedimientos naturales. Utilizando el sol, las brisas y vientos, las características propias de los materiales de construcción, la orientación, entre otras.
El diseño pasivo se basa en utilizar estrategias para volver un espacio más eficiente las cuales se dividen en tres grupos principales: La ubicación y orientación del edificio. Planteamiento general de la forma del edificio; situación y protección de las ventanas. Sistemas pasivos. Elección del sistema solar pasivo, materiales de construcción adecuados, lucernarios y claraboyas, materiales y detalles de los muros, almacenamiento térmico. Rendimiento energético El aislamiento exterior utilizando materiales adecuados, reflectores solares y el uso de refrigeración pasiva en verano ayuda a reducir la demanda de energía extra que una vivienda puede dar.
The Green Studio . (2017). Que es diseño pasivo?. 2018, de The Green Studio Sitio web: http://www.thegreenstudio.es/que-es-diseno-pasivo/arquitecturasostenible/
TÉCNICAS DE ENFRIAMIENTO La ventilación natural Las técnicas de enfriamiento se clasifican en : La bóveda celeste de carácter establemente frio , especialmente en noches claras Enfriamiento radiante• Las Temperaturas Frías del terreno – Enfriamiento conductivo • El aire frio de la noche – Enfriamiento convectivo
La temperatura ambiente, la humedad relativa y la dirección y velocidad del viento, también son fuentes de calor. El viento influye en el aislamiento térmico y en las infiltraciones de aire que se producen en los edificios, ya que permite el intercambio de calor con los cerramientos exteriores – fachadas, huecos acristalados y cubiertas- expuestos al mismo, y sobretodo si no están bien aislados.
Al igual que en las estrategias de captación de energía, en la de ocultación o evacuación de calor existen muy distintos sistemas tales como: techos de almacenamiento sombreados o sombreados y aislados, suelos de almacenamiento regenerativo, intercambio energético con el suelo, estrategias evaporativas, sistemas radiativos o radioconvectivos al cielo nocturno, etc. No obstante las estrategias básicas de eficiencia energética en verano son las de ocultación solar y las de ventilación. Las primeras son siempre estrategias diurnas y las segundas, generalmente, nocturnas.
Ocultación solar, o sombreamiento, mediante diferentes técnicas: vegetales, dispositivos externos de control directo, sombreamiento de techos, etc.
Estrategias de sombreamiento con vegetación
Estrategias de sombreamiento – de izqda. a dcha.: sombreamiento con visera horizontal o inclinada y sombreamiento de techo Fuente: Behance, imagen de vivienda diseñada por Fabio Maia Guzenski
Asaweb2016. (2017). GUÍA.. 2017, de ASA Sitio web: http://www.sostenibilidadyarquitectura.com/2017/02/10/sabes-proyectar-guia-sobre-laimportacia-de-la-relacion-del-edificio-con-su-espacio-de-proximidad-y-las-estrategias-pasivas-para-el-ahorro-y-la-eficiencia-energetica-en-edificacion/
El cielo nocturno Durante la noche, el cielo nocturno actúa como foco frío, siempre que la atmósfera esté despejada -sin nubes- y sin contaminantes -CO2 y aerosoles-, ya que su temperatura aparente es menor que la temperatura ambiente. A nivel de suelo se irradia energía hacia el cielo, enfriándose así dicho suelo. Si ponemos agua o aire en contacto con este suelo, se enfriará por convección, actuando como un radiador. El material utilizado para confeccionar este radiador influirá en la eficiencia del sistema. Además es un mecanismo de acumulación de capacidad refrigeradora durante la noche para utilizarla durante el día cuando exista demanda de refrigeración. Otros mecanismos de producción de frío: el frío solar Por otro lado, existen mecanismos artificiales, basados en procesos químicos y/o mecánicos, que aprovechan las propiedades termodinámicas de los elementos que intervienen en dichos procesos, para producir frío. El frío solar, es una tecnología que aprovecha la energía obtenida a partir de la energía solar, a través de la solar térmica o la solar fotovoltaica, para generar frío, como muestra el siguiente esquema:
Sistemas de circulación de aire o ventilación, simple, cruzada, torres de viento, conductos enterrados, chimeneas solares, etc.
Ventilación simple y cruzada directa
Ventilación cruzada por chimeneas – a la izada chimenea por depresión y a la dcha., chimenea por extracción mecánica no motorizada
Calefacción-ventilación por conductos enterrados
Chimenea solar nocturna
Asaweb2016. (2017). GUÍA.. 2017, de ASA Sitio web: http://www.sostenibilidadyarquitectura.com/2017/02/10/sabes-proyectar-guia-sobre-laimportacia-de-la-relacion-del-edificio-con-su-espacio-de-proximidad-y-las-estrategias-pasivas-para-el-ahorro-y-la-eficiencia-energetica-en-edificacion/
El suelo El aprovechamiento de la tierra como foco frío o sumidero de calor, se consigue mediante la técnica de tubos enterrados, a través de los cuales circula el aire tomado del interior del edificio, y que es retornado al mismo pero a menor temperatura. También se toma aire del exterior para garantizar la calidad del aire interior, y la entrada de aire fresco no contaminado.
A partir de los 14 metros de profundidad, la temperatura del terreno se mantiene constante durante el año e igual a la temperatura media anual de la zona climática correspondiente; y a partir de los 3 metros, su temperatura en verano puede ser de 22ºC, y se puede aprovechar para refrigerar el espacio interior del edificio. Dicha temperatura puede reducirse aún más -hasta 2ºC a partir de 4 m de profundidad-, si se sombrea.
Fuente: Behance, imagen de vivienda diseñada por Fabio Maia Guzenski
VENTILACIÓN Es la renovación del aire del interior de una edificación mediante extracción o inyección de aire. La finalidad de la ventilación es: •
Asegurar la calidad del aire interior.
•
Asegurar la salubridad del aire, tanto el control de la humedad, concentraciones de gases o partículas en suspensión.
•
Colaborar en el térmico del edificio.
•
Disminuir las concentraciones de gases o partículas a niveles adecuados para el funcionamiento de maquinaria o instalaciones.
•
Proteger determinadas áreas de patógenos que puedan penetrar vía aire.
acondicionamiento
Nicolas Carazo. (2014). La importancia de los sistemas de renovación de aire en los edificios.. 2018, de NC Sitio web: http://ncarquitectura.com/la-importancia-de-los-sistemas-de-renovacion-de-aire-en-los-edificios/
TORRE DE VIENTO Una torre de viento funciona tomando el aire fresco e introduciéndolo dentro del edificio, manda el aire caliente y los contaminantes fuera de éste. Cuando el aire choca con las paredes internas de las cuchillas de la torre de viento automáticamente cae hacia el interior, y la abertura que se encuentra en contra de la dirección del viento da salida al aire caliente y a los contaminantes tal como lo hace una máquina de extracción.
TORRE DE VIENTO DE DÍA
TORRE DE VIENTO DE NOCHE
El funcionamiento de este tipo de torres se da conforme al hecho de que al chocar el aire con un obstáculo se genera una presión positiva y una negativa del otro lado. Por eso cuando la ventilación está abierta de frente al viento existe una presión positiva en contra de una presión negativa.
Durante el día el sol le da a la parte sur de la torre de viento, este lo calienta y lo succiona y recoge el aire frio que se encuentra en el edificio así como el aire que está entrando por la abertura que se encuentra en la parte norte de la torre.
Por las noches está más fresco y el aire frio entra por la torre. Este aire frio se mezcla con el aire caliente de la casa y se convierte en aire templado en los pretiles y sube. Este ciclo continua hasta que la temperatura de las paredes y la temperatura de del exterior se tornan igual.
Angeles espinosa. (2014). Torres de viento. 2018, de El Pais Sitio https://elviajero.elpais.com/elviajero/2014/01/24/actualidad/1390578693_503250.html
web:
EVAPORACIÓN Evaporación pasiva. Una tecnología muy relacionada con la chimenea solar es la evaporación cooltower. En las zonas con un clima cálido o árido este enfoque puede contribuir a una forma sostenible para proporcionar aire acondicionado para edificios.
El principio consiste en permitir que el agua se evapore en la parte superior de una torre, ya sea mediante el uso de paneles de enfriamiento por evaporación o por pulverización de agua. La evaporación enfría el aire entrante, causando una corriente descendente de aire frío que hará bajar la temperatura interior del edificio. El flujo de aire se puede aumentar mediante el uso de una chimenea solar en el lado opuesto del edificio para ayudar en la ventilación de aire caliente hacia el exterior. El calor por evaporización, está basado en la energía que necesita un líquido para pasar a estado gaseoso, esta energía es captada del ambiente, transmitiéndose desde el cuerpo caliente al líquido produciendo así su evaporación. Estos sistemas son característicos de la arquitectura popular de oriente medio, en la que se utilizaban los principios de enfriamiento por evaporización para reducir la temperatura. Revista ARQHYS. 2012, 12. Evaporacion pasiva. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido 11, 2018, de https://www.arqhys.com/arquitectura/evaporacion-pasiva.html.
TÉCNICAS DE CALEFACCIÓN
Se clasifican de dos formas: Captación solar directa a través de huecos acristalados
Estrategias de captación – de izqda. a dcha.: captación directa y captación indirecta
Captación solar indirecta a través de elementos opacos Captación semidirecta mediante invernaderos, muros Trombe o atrios acristalados Estrategias de captación semidirecta – atrio acristalado – captación y evacuació
Estrategias de captación semidirecta – de izada. a dcha.: invernadero y muro Trombe-Michel
Asaweb2016. (2017). GUÍA.. 2017, de ASA Sitio web: http://www.sostenibilidadyarquitectura.com/2017/02/10/sabes-proyectar-guia-sobre-laimportacia-de-la-relacion-del-edificio-con-su-espacio-de-proximidad-y-las-estrategias-pasivas-para-el-ahorro-y-la-eficiencia-energetica-en-edificacion/
El efecto chimenea El efecto chimenea funciona gracias a las diferencias de temperatura -gradientes térmicos- que se crean a distintas alturas, aprovechando el tiro del aire, en el interior de los edificios. Es un sistema eficiente en cuanto a número de renovaciones/hora. Colocando por ejemplo una chimenea acristalada en la cara sur, se crea un gradiente de temperaturas, ya que las ganancias solares aumentan la temperatura del aire, disminuyendo su densidad y favoreciendo el tiro. El desplazamiento del aire, produce un efecto de succión desde el exterior hacia el interior en los huecos inferiores, generando corriente de aire.
Fuente: artículo sobre bioclimatismo de ECOstudio XV
GANANCIA DIRECTA Es el sistema más sencillo e implica la captación de la energía del sol por superficies vidriadas que son dimensionadas para cada orientación y en función de las necesidades de calor del edificio o local a climatizar. Muro de acumulación no ventilado También conocido como Muro Trombe, es un muro construido en piedra, ladrillos, hormigón o hasta agua pintado de negro o de un color muy oscuro en la cara exterior. Muro de acumulación ventilado Similar al anterior pero incorpora orificios en la parte superior e inferior para facilitar la transferencia de calor entre el muro y el ambiente mediante convección que se suma al aporte por radiación. Invernadero adosado Consisten en recintos acristalados cerrados construidos en la cara sur (para el hemisferio norte y norte para el hemisferio sur) del edificio. Dependiendo del clima y del uso a que se le destine, puede haber un muro de separación con la parte habitada del edificio u otro tipo de almacenamiento. Sirve para estabilizar la temperatura tanto en el invernadero como en la vivienda.
Techo de acumulación de calor En ciertas latitudes es posible usar la superficie del techo para captar y acumular la energía del sol. También conocidos como estanques solares requieren de complejos dispositivos móviles para evitar que se escape el calor durante la noche. Captación solar y acumulación calor Es un sistema más complejo y permite combinar la ganancia directa por ventanas con colectores solares de aire o agua caliente para acumularlo debajo del piso. Luego de modo similar al muro acumulador ventilado se lleva el calor al ambiente interior. Adecuadamente dimensionado permite acumular calor para siete o más días. En casi todos los casos se los puede utilizar como sistemas de refrescamiento pasivo invirtiendo el sentido de funcionamiento.
The Green Studio . (2017). Que es diseño pasivo?. 2018, de The Green Studio Sitio web: http://www.thegreenstudio.es/que-es-diseno-pasivo/arquitecturasostenible/
SOLARIUM Se denomina Solarium, tanto en diseño de interiores, construcción como arquitectura al espacio donde las personas pueden pasar largas horas tomando el sol. Este espacio a menudo es una terraza con facilidades para tomar el sol como reposeras, piscina o un pequeño bar. Un solarium también puede estar en un balcón de amplias proporciones o en un porche. La palabra solarium se utiliza más a menudo en el sector inmobiliario a fin de describir un edificio que cuenta con un espacio para tomar sol. Los solariums se consideran amenidades que aumentan el valor de la propiedad ya que son muy utilizados en primavera y verano ya sea para una nueva casa o para un nuevo edificio o construcción. En hotelería se utiliza la palabra solarium para describir uno de los beneficios para viajeros. Cualquier espacio abierto (puede ser una terraza también) donde lleguen los rayos del sol la mayor parte del día y a la vez esté decorado para poder echarse a tomar cómodamente el sol, es considerado un solarium.
Arquiplus. (2016). Solarium. 2018, de Arquiplus Sitio web: http://www.arkiplus.com/solarium
MURO TROMBE
El Muro Trombe es un sistema de captación solar pasivo que no tiene partes móviles y que no necesita casi ningún mantenimiento. Esta alternativa propone potenciar la energía solar que recibe un muro y así convertirlo en un sencillo sistema de calefacción. Su componente principal es un muro orientado hacia la posición del sol más favorable a lo largo del día – variando según el hemisferio – construido con materiales que le permitan absorber el calor como masa térmica, como el hormigón, la piedra o el adobe. Este sistema se basa en la captación solar directa y la circulación de aire que se produce por la diferencia de temperaturas. Gestionado adecuadamente, entrega calor durante los meses fríos y permite una mejor refrigeración en los meses cálidos a través de una ventilación cruzada.
José Tomás Franco. "En Detalle: Muro Trombe" 05 ene 2011. Plataforma Arquitectura. Accedido el 20 Nov 2018. <https://www.plataformaarquitectura.cl/cl/02-68622/endetalle-muro-trombe> ISSN 0719-8914
Durante las horas de luz en verano, puede utilizarse cómo chimenea solar para ayudar a la ventilación y extraer el calor. De noche se puede seguir aprovechando este efecto chimenea para evacuar el calor acumulado en el invernadero.
En invierno el sol se encuentra más bajo en el firmamento de modo que la habitación solar funcionará a pleno rendimiento. De día calentará el aire y acumulara calor para la noche. Si queremos aumentar la inercia térmica, puede añadirse un suelo de piedras para que éstas almacenen la radiación al igual que lo hace la pared de obra.
José Tomás Franco. "En Detalle: Muro Trombe" 05 ene 2011. Plataforma Arquitectura. Accedido el 20 Nov 2018. <https://www.plataformaarquitectura.cl/cl/02-68622/endetalle-muro-trombe> ISSN 0719-8914
El muro Trombe se compone de lo siguiente: 1. Un muro interior de gran inercia térmica; puede ser de piedra o adobe pintado de negro o de un material que refleje el calor, como una lámina metálica, pero en todo caso, siempre protegida con un aislante al interior. 2. Una lámina de vidrio lo más espesa posible; mejor si es triple o doble con una cámara de aire interior. 3. Un alero superior que proteja el espacio interior para que no caiga ningún cuerpo extraño entre el muro interior y la lámina de vidrio. 4. Un espacio intermedio delimitado por el muro y el vidrio, que debido a la radiación solar siempre tendrá una temperatura mucho mayor que el exterior e interior, a través del efecto invernadero. Ésta es la clave del funcionamiento del muro Trombe.
5. Cuatro orificios con sus respectivas válvulas; dos superiores (interior y exterior) y dos inferiores (interior y exterior).
José Tomás Franco. "En Detalle: Muro Trombe" 05 ene 2011. Plataforma Arquitectura. Accedido el 20 Nov 2018. <https://www.plataformaarquitectura.cl/cl/02-68622/endetalle-muro-trombe> ISSN 0719-8914
ATRIO
En arquitectura, un atrio es un gran espacio cubierto al aire libre o tragaluz rodeado por un edificio. Atria era una característica común en las viviendas de los antiguos romanos, proporcionando luz y ventilación al interior.
El aire existente en el Atrio, se utiliza para la ventilación-climatización de las zonas ocupadas del edificio, de manera que, cuando las condiciones de temperatura y humedad de este aire, son las adecuadas según el sistema de control, previamente programado, el climatizador, mediante un conducto directo, recoge el aire de ventilación de este espacio, a través de una rejilla situada en la parte alta del Atrio.
https://www.diariolibre.com/actualidad/la-apuesta-verde-de-gora-mall-FOdl353372
García Chávez J.R., Fuentes V.: Arquitectura Bioclimática y Energía Solar, UNAM, México, 1987.
EARTH SHELTER García Chávez J.R., Fuentes V.: Arquitectura Bioclimática y Energía Solar, UNAM, México, 1987.
La arquitectura subterránea también conocida por arquitectura enterrada, arquitectura excavada o arquitectura troglodítica es un subtipo de la arquitectura solar bioclimática que aprovecha una tecnología para reducir la incertidumbre ambiental para seres humanos en el subterráneo (bajo tierra) más cerca a la superficie, donde pretende construir un refugio acogedor y duradero.
CHIMENEAS SOLARES Es una manera de mejorar la ventilación naturalde edificios usando la convección del aire calentado por energía solar pasiva. ¿CÓMO FUNCIONA? • Son mecanismos solares definidos como “sistemas de ventilación natural que aprovechan la radiación solar para producir corrientes convectivas“. • Su funcionamiento consiste en la toma de aire caliente del interior de la construcción, y por diferencias de temperaturas entre las orientaciones norte y sur, gracias a su cambio de densidad, éste es expulsado al exterior. • Corrientes convectivas: fuerza de flotación que hace que el fluido caliente ascienda. Al alcanzar la superficie se enfría, desciende y se vuelve a calentar La chimenea solar es una de las técnicas desconocidas que en su uso puede ser un elemento versátil para la climatización (refrigeración y posibilidad de calentar estancias).
CHARQ. (2017). Chimenea Solar. 2018, de CHARQ Sitio web: https://chrarq.wordpress.com/2015/11/12/chimenea-solar/
ELEMENTOS DE DISEÑO •El área del colector solar: Esta superficie se puede situar en la parte superior de la chimenea o puede incluir el eje del tiro entero. •La orientación, el tipo de pintura, el aislamiento y las características térmicas de este elemento son cruciales para captar, conservar y utilizar la energía solar. •El eje principal de la ventilación: La localización, la altura, la sección representativa y las características térmicas de esta estructura son también muy importantes. •Los orificios de entrada y salida: Las dimensiones, localización así como aspectos aerodinámicos de estos elementos son también significativos en el rendimiento.
CHARQ. (2017). Chimenea Solar. 2018, de CHARQ Sitio web: https://chrarq.wordpress.com/2015/11/12/chimenea-solar/
TECHO REFRIGERANTE RADIANTE Los techos refrigerantes con transporte de agua se pueden utilizar como suplemento en los casos en los que los sistemas de regulación de temperatura por aire frío resulten insuficientes. El efecto refrigerante se logra en primer lugar mediante la absorción de calor, siendo la convección una función secundaria. En ciertos edificios, las personas, los equipos, la luz solar o la iluminación generan una gran cantidad de calor, haciendo que los sistemas de regulación de temperatura basados en aire refrigerado resulten insuficientes. El empleo de un sistema de aire acondicionado tradicional basado en aire refrigerado puede provocar molestias debido a las corrientes de aire, etc. Para reducir la cantidad de aire refrigerado, se pueden emplear los techos refrigerados con transporte de agua como complemento al sistema. Los techos refrigerados suelen ser unidades prefabricadas, formadas por tuberías de cobre o aluminio y paneles de aluminio. La capacidad de refrigeración suele estar entre los 50 y los 150 W/m2. El efecto refrigerante se logra en primer lugar mediante la absorción de calor, siendo la convección una función secundaria. Grundfos. (2011). Techos refrigerantes. 2018, de Grundfos Sitio web: https://es.grundfos.com/Servicio_mantenimiento_bombas/buscar_enciclopedia/cooling-ceiling.html
BIBLIOGRAFÍA • The Green Studio . (2017). Que es diseño pasivo?. 2018, de The Green Studio Sitio web: http://www.thegreenstudio.es/que-esdiseno-pasivo/arquitectura-sostenible/ • Asaweb2016. (2017). GUÍA.. 2017, de ASA Sitio web: http://www.sostenibilidadyarquitectura.com/2017/02/10/sabes-proyectarguia-sobre-la-importacia-de-la-relacion-del-edificio-con-su-espacio-de-proximidad-y-las-estrategias-pasivas-para-el-ahorro-y-laeficiencia-energetica-en-edificacion/ • Nicolas Carazo. (2014). La importancia de los sistemas de renovación de aire en los edificios.. 2018, de NC Sitio web: http://ncarquitectura.com/la-importancia-de-los-sistemas-de-renovacion-de-aire-en-los-edificios/ • Angeles espinosa. (2014). Torres de viento. 2018, de El Pais Sitio web: https://elviajero.elpais.com/elviajero/2014/01/24/actualidad/1390578693_503250.html • Revista ARQHYS. 2012, 12. Evaporacion pasiva. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido 11, 2018, de https://www.arqhys.com/arquitectura/evaporacion-pasiva.html. • Arquiplus. (2016). Solarium. 2018, de Arquiplus Sitio web: http://www.arkiplus.com/solarium • García Chávez J.R., Fuentes V.: Arquitectura Bioclimática y Energía Solar, UNAM, México, 1987. • CHARQ. (2017). Chimenea Solar. 2018, de CHARQ Sitio web: https://chrarq.wordpress.com/2015/11/12/chimenea-solar/Grundfos. (2011). Techos refrigerantes. 2018, de Grundfos Sitio web: https://es.grundfos.com/Servicio_mantenimiento_bombas/buscar_enciclopedia/cooling-ceiling.html • García Chávez J.R., Fuentes V.: Arquitectura Bioclimática y Energía Solar, UNAM, México, 1987. • José Tomás Franco. "En Detalle: Muro Trombe" 05 ene 2011. Plataforma Arquitectura. Accedido el 20 Nov 2018. <https://www.plataformaarquitectura.cl/cl/02-68622/en-detalle-muro-trombe> ISSN 0719-8914 • Revista ARQHYS. 2012, 12. Evaporacion pasiva. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido 11, 2018, de https://www.arqhys.com/arquitectura/evaporacion-pasiva.html.