Arquitectura verde aplicada al diseño del IES Infante D.Juan Manuel

APLICADA AL DISEﾃ前 DEL INSTITUTO IES INFANTE D. JUAN MANUEL

Miguel Ballesteros Herraiz

Arquitectura verde aplicada al diseño del IES Infante Don Juan Manuel

ÍNDICE 1.

2.

INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 4 MARCO TEÓRICO ................................................................................................ 5 2.1. ARQUITECTURA, MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍA. .......................................... 5 2.1.1.ARQUITECTURA Y MEDIO AMBIENTE ....................................................... 5 2.1.2. ARQUITECTURA Y ENERGÍA .................................................................... 7 2.1.3. ENERGÍA EÓLICA ....................................................................................... 7 2.1.4. ENERGÍA SOLAR........................................................................................ 8 2.1.5. CASA PASIVA ........................................................................................... 12 2.1.6. LA ARQUITECTURA VERDE .................................................................... 13 2.1.7. ANÁLISIS DE DIEZ EDIFICIOS SOSTENIBLES ........................................ 19 2.1.7.1 Ayuntamiento de la ciudad de Chicago, EEUU ..................................... 19 2.1.7.2. Academia de Ciencias de California, EEUU ......................................... 20 2.1.7.3. Casa de la Tierra, Suiza ....................................................................... 20 2.1.7.4. Escuela de arte y diseño Nanyang en Singapur ................................... 21 2.1.7.5. Villa termal Blumau, Austria ................................................................. 21 2.1.7.6. Edificio ACROS en Fukuoka, Japón ..................................................... 21 2.1.7.7. Torre Hearst, Nueva York .................................................................... 22 2.1.7.8. Building Research Establishment (BRE), Garston ................................ 22 2.1.7.9.Centro de investigación sostenible, Murcia ........................................... 23 2.1.7.10. Centro Medioambiental CEMACAM, Murcia....................................... 23 3. METODOLOGÍA.................................................................................................. 24 4. APLICACIONES.................................................................................................. 24 4.1. EL INSTITUTO IES INFANTE DON JUAN MANUEL ........................................ 24 4.1.1. Problemas estructurales y funcionales ....................................................... 25 4.1.2. Problemas medioambientales .................................................................... 26 4.1.3. Situación en la Región de Murcia ............................................................... 26 4.2. UBICACIÓN DEL CENTRO ............................................................................... 28 4.3. FORMA DEL NUEVO EDIFICIO....................................................................... 29 4.4. FUNCIONAMIENTO ENERGÉTICO ................................................................ 30 4.4.1. Captadores solares .................................................................................... 30 4.4.2. Cubiertas verdes. ....................................................................................... 31 4.4.3. Muros captadores ...................................................................................... 31 4.4.4. Placas fotovoltaicas ................................................................................... 32 4.4.5. Velas y chimeneas eólicas ......................................................................... 33 4.4.6. Resolución de otros problemas estructurales ............................................. 34 4.5. ACABADO FINAL............................................................................................. 35 5. CONCLUSIÓN..................................................................................................... 36 ANEXOS .................................................................................................................... 37

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RESUMEN La arquitectura verde se basa en el estudio de los recursos y las medidas que se deben utilizar para la creación de edificios respetuosos con el medio ambiente. En el presente trabajo se investigan dichas medidas, con la finalidad de aplicarlas posteriormente a la reconstrucción del instituto de educación secundaria Infante Don Juan Manuel, transformándolo en una construcción sostenible integrada en el entorno, mediante el diseño de una maqueta virtual.

ABSTRACT Green architecture is based on the study of resources and measures that must be used to create environmentally friendly buildings. This paper investigates those measures, in order to apply them to the reconstruction of Infante Don Juan Manuel high school, transforming it into a sustainable building integrated into the environment, through the design of a virtual model.

PALABRAS CLAVE Arquitectura verde o sostenible, energía solar, radiación solar, orientación, ubicación, sistemas de refrigeración y calefacción, consumo energético, contaminación, materiales, instituto, medioambiente, construcciones respetuosas con el medio ambiente, recursos.

KEY WORDS Green or sustainable architecture, solar energy, solar radiation, orientation, emplacement, cooling and heating systems, energetic consume, pollution, materials, high school, environment; environmentally friendly buildings; resources.

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1. INTRODUCCIÓN "«La arquitectura es el arte de proyectar y construir edificios» (Real Academia Española ©), esta sería una de las definiciones más comunes y simples de arquitectura, pero cabe también decir que este arte depende de otros factores, entre los cuales destacan el valor económico del desarrollo del proyecto, la función que tendrá el edificio o las necesidades a las que atiende" (J. Aznar, 2012).

En la actualidad, el mundo entero está sumergido en varias crisis muy ligadas entre sí, cuyas fluctuaciones interfieren mutuamente. Los avances tecnológicos han propiciado una sobreexplotación de los recursos para satisfacer las necesidades de la sociedad de consumo, así como la contaminación de la atmósfera y la destrucción del medio ambiente. Si se analizara cada uno de los procesos que intervienen en la construcción, se descubrirían grandes problemas, que aunque se suelen asociar general y únicamente a la emisión de CO2 o a la falta de reciclaje, tienen mucho que ver con la fabricación de los materiales.

Me refiero, por un lado, a la labor previa a la construcción del edificio: la explotación de recursos durante la extracción de materias primas, la irrupción en un medio virgen alterando flora y fauna, la contaminación provocada por el transporte de los materiales a las fábricas y zonas donde se realiza la construcción, y la emisión de residuos contaminantes durante el tratamiento de los mismos.

Y por otro lado, una vez construido el edificio, al gasto energético tan elevado derivado del consumo de luz, electrodomésticos, aires acondicionados, agua, o gas natural. De esta forma, la construcción Ilustración 1. Maqueta Virtual IES sería en gran medida, culpable del cambio climático Infante don Juan Manuel que estamos sufriendo.

Por eso, este trabajo se centrará en la investigación de una arquitectura más respetuosa con el medio ambiente, que satisfaga las necesidades actuales sin comprometer los recursos y necesidades futuras; una arquitectura sostenible. Además, pretendo extrapolar las bases de esta arquitectura verde a algo cercano, que es la remodelación del instituto Infante Don Juan Manuel, de la ciudad de Murcia (España) para conseguir que se adapte idílicamente a nuestro entorno, usando materiales concretos, orientando el edificio de manera óptima y reduciendo su consumo energético.

De esta manera mis objetivos son:  Investigar las bases y los principios de la arquitectura verde.  Encontrar los fallos constructivos y funcionales del Instituto.  Conseguir un nuevo edificio sostenible, práctico y funcional.

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2. MARCO TEÓRICO 2.1. ARQUITECTURA, MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍA. 2.1.1.ARQUITECTURA Y MEDIO AMBIENTE Hasta hace unos cuantos años, la visión y la preocupación por el medioambiente eran apenas perceptibles. Sin embargo, desde la revolución industrial, la tecnología ha avanzado mucho y muy rápidamente. La voracidad con la que el ser humano consume y destruye recursos naturales, para satisfacer unas necesidades que con menos serían saciadas, ha sido y sigue siendo uno de los grandes problemas a los que se enfrenta la humanidad. Desde los satélites que mandamos al espacio y que gravitan en una órbita de chatarra, que no nos cabe en el planeta, podemos ver la degradación de la Tierra: manchas de crudo sobre los océanos, salpicadas de los colores llamativos de envases, que flotan junto a los peces en el mar y valles y montañas en los que antes predominaba el verde y dónde ahora sólo contemplamos un color pardusco.

Gro Harlem Brutland definió el concepto tan necesario de sostenibilidad en 1987, como “aquel que satisface las necesidades actuales sin poner en peligro la capacidad de las generaciones futuras de satisfacer las suyas propias”. En resumen es aquel que busca el desarrollo tecnológico respetando los recursos (González, M. J.: 2004).

La construcción genera una de las mayores industrias y más desarrolladas de los países occidentales. Provoca fuertes huellas en el paisaje por la explotación de los recursos, la extracción de los minerales como materia prima y la industria que se ocupa de su transformación. El problema de los residuos generados y el consumo energético para el mantenimiento de los edificios (el 50% del consumo energético) marcan fuertemente la integridad del medioambiente (González, M. J.: 2004).

Además, uno de los problemas de la arquitectura actual es que no marca orientaciones hacia soluciones particulares adecuadas a los distintos climas, la variedad de materias primas que la naturaleza produce en cada zona y las diversas condiciones geográficas, sino que es una arquitectura genérica y muy poco específica para cada ambiente. Esto provoca que la incorporación de los mismos diseños, los mismos materiales y las mismas tecnologías, no tengan el rendimiento ideal que deberían de tener, al no ajustarse a las condiciones del lugar en que se encuentran.

Esto tiene una clara incidencia sobre el medio ambiente, como se puede apreciar en la siguiente tabla:

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Reutilización. cambio de uso

Derribo. Abandono

Agua

Gasto energético iluminación.

Gasto energético climatización.

Construcción. Puesta en obra

Transporte a obra

Fabricas de elementos constructivos.

Rocas Industriales Minerales Materiales

Tabla 1. Incidencias de la construcción sobre el medio ambiente

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Mundiales: Cambio Climático e invernadero

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Agotamiento ozono

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del

Deforestación

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Pérdida biodiversidad

de

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Contaminación mares Gasto recursos no renovables

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Locales Contaminación atmosférica

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Contaminación aguas continentales

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Deterioro del mar y costas

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residuos tóxicos

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Riesgos industriales

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Erosión desertización

y

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suelo

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Abuso de recursos renovables Ocupación con vertidos

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Una arquitectura que respete el medioambiente, y en consecuencia el planeta, debe tener presente las condiciones climáticas, la hidrografía y los ecosistemas del IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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entorno en que se construyen los edificios, para obtener el máximo rendimiento energético y con el menor impacto. (Wikipedia: 2012) Ha de tener en cuenta la eficacia y moderación en el uso de materiales de construcción, primando los de bajo contenido energético frente a los de alto contenido energético y teniendo en cuenta su posterior reciclaje, la reducción del consumo de energía para calefacción, refrigeración, iluminación, cubriendo el resto de la demanda con fuentes de energía renovables y por último, la minimización del balance energético global de la edificación, abarcando las fases de diseño, construcción, utilización y final de su vida útil (Wikipedia: 2012).

De estos factores surge un nuevo modelo de construcción, mucho más sostenible y respetuoso medioambientalmente. Por tanto, a una escala constructiva, según el V Congreso de Medio Ambiente celebrado en Madrid en el 2002, “edificio sostenible es aquel en el que se maximiza la función social, económica y ambiental”.

(González, M. J.: 2004).

2.1.2. ARQUITECTURA Y ENERGÍA Como he dicho en el apartado anterior, hoy en día la arquitectura es un negocio de tamaño mundial que parece llevar una misma empresa. Con esto me refiero a que, al igual que se producen todo tipo de productos en cadena, los edificios son construidos de la misma forma sin tener en cuenta factores tan importantes como: el clima, la orientación, la situación geográfica y los tipos de materiales que más abundan en un lugar, generando problemas como el aumento del consumo global de energía en sistemas de calefacción y aislamientos, ante la imposibilidad de aprovechamiento de la energía solar.

De esta manera, es muy importante la adecuación de cada edificio al lugar donde va a estar ubicado, y por tanto, a su clima y a sus recursos. Esto conlleva un menor impacto en el medio ambiente, una especie de relación simbiótica1 en la que el edificio se aprovecha de las energías del lugar y el lugar de la falta de contaminación del edificio (De Luxán, M.: 1997).

Por eso, la utilización de energía sostenible2es tan importante en una construcción.

La energía sostenible está compuesta de energías limpias y alternativas como las renovables, que son energías procedentes de elementos naturales como el sol, el agua o el viento y que por tanto son ilimitadas, además de limpias y respetuosas con el medio. Se clasifican en función de la fuente de la que proceden, por lo que se pueden encontrar: la energía solar, energía eólica, energía mareomotriz, energía de biomasa y energía geotérmica. (Mendoza, E.:2011) Por ser las más influyentes en la arquitectura, me centraré en la energía solar y en la energía eólica.

2.1.3. ENERGÍA EÓLICA En primer lugar, la energía eólica proviene de la actividad y el aprovechamiento del viento. En relación con la arquitectura, se propone que tanto la forma como la orientación de los edificios, así como la disposición de las ciudades, en lugares donde 1

La relación simbiótica hace referencia a la relación en la que dos individuos conviven aportándose beneficios mutuamente.

2 La energía sostenible se puede definir como aquella energía capaz de satisfacer las necesidades presentes sin comprometerlos recursos y capacidades de las futuras generaciones.

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poder aprovechar los vientos dominantes, tengan en cuenta los vientos del entorno.

Uno de los factores de su aprovechamiento es mejorar la ventilación, eliminar parcial o totalmente la humedad o transformarlos en energía eléctrica (González, M.J.:2004).

2.1.4. ENERGÍA SOLAR 2.1.4.1. Tipos de energía solar La energía solar es la responsable de muchas otras energías renovables como la eólica o la existencia de las mareas. Dependiendo del proceso de captación o uso de la luz procedente del sol, podemos distinguir entre energía térmica y energía fotovoltaica. La primera se basa en la captación solar, que consiste en la propiedad de absorción de las radiaciones solares por un fluido caloportador: el agua, maximizado por la mayor capacidad de captación de radiación del color negro. Este proceso se desarrolla en tres fases: una primera de captación de la radiación solar a través de colectores, una segunda de acumulación en un depósito y otra de distribución a los puntos de consumo (González, M.J.:2004).

La primera fase se realiza mediante un sistema de agua, a través de captadores, también denominados colectores, que llega a alcanzar cierta temperatura mediante la exposición al sol. Por estos conductos pasa un fluido caloportador, como el agua, que resiste las temperaturas de todo el año y prevé heladas. Por otro lado, tras la absorción y producción de calor útil, la siguiente fase almacena el fluido calentado en un depósito, para regular y atender a la demanda. El agua puede ser enviada directamente a los puntos de consumo, o bien puede ser utilizada en un intercambio de calor, es decir, transmitir a otro fluido el calor generado para la calefacción o refrigeración del ambiente (González, M.J.:2004).

En segundo lugar, de la energía solar se deriva la fotovoltaica, que es mucho más conocida y utilizada que la energía térmica. Consiste en un sistema de tres partes: generadores, acumuladores e inversores, en el que un fotón incide sobre un semiconductor (el silicio) y libera su energía creando dos electrones, que serán separados por el potencial de contacto entre las partes negativa y positiva de la célula solar. Además, esta energía puede ser acumulada y se facilita en momentos de falta de luz y actúa como regulador de la potencia disponible entre los diferentes periodos del año (González, M.J.:2004).

En relación a los paneles fotovoltaicos empleados en la energía fotovoltaica, su colocación y su funcionamiento idóneo depende de muchos factores como geográficos, atmosféricos, la latitud del lugar, la radiación solar, el tipo de funcionamiento deseado…Atendiendo a estos factores existen tres tipos de instalación de los paneles solares: instalación adosada, instalación yuxtapuesta e instalación integrada (González, M.J.:2004).

Ilustración 2. Instalación fotovoltaica adosada

 Instalación adosada: en este tipo se ignoran totalmente los resultados estéticos. El panel se coloca en un primer plano para recibir la máxima radiación, con la orientación e inclinación más productiva. Son instalaciones

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ajenas al edificio, que se imponen por obligación sobre una arquitectura que no ha previsto la posterior implantación del sistema energético.  Instalación yuxtapuesta: en este tipo existe ya una cierta previsión arquitectónica, en la que se ha dispuesto la colocación de los paneles como una superposición a la arquitectura existente.  Instalación integrada: El panel, o el conjunto de paneles fotovoltaicos, necesita radiación solar completa y está realizado con materiales que le permiten resistir la abrasión o los agentes atmosféricos, por lo que pueden ser empleados como elementos de cerramiento. En construcciones de alto nivel tecnológico pueden ser incorporados en la formación de una "segunda piel" del edificio, que realiza las funciones de protección solar del cerramiento propiamente dicho, en lo que se denomina fachada fría. Es una buena solución que impide el Ilustración 3.

Instalación fotovoltaica integrada recalentamiento y permite la aireación.

La dualidad necesaria entre cubrición y producción energética en el edificio, ha propuesto otra solución: las tejas fotovoltaicas como recubrimiento, con la incorporación de la célula solar en su interior. La formación del panel no implica su opacidad, por lo que hay soluciones constructivas que cumplen tanto en fachada o cubierta, varios objetivos: iluminación de espacios interiores, cerramiento y producción de energía (González, M.J.:2004).

2.1.4.2. Radiación directa e indirecta De todo esto se puede distinguir como hecho más importante la iluminación natural del sol. En la arquitectura la luz es imprescindible, pues define el espacio, y aunque ésta no sea constante ni igual a lo largo de las estaciones, los beneficios de la iluminación natural compensan el esfuerzo de intentar el control sobre estos factores aleatorios como hemos podido ver.

Existen dos tipos de iluminación solar: la radiación directa y la radiación indirecta. La primera se denomina así porque llega directamente del sol, sin haber cambiado de dirección. La radiación indirecta o difusa no llega directamente, sino que experimenta numerosos cambios de dirección al incidir sobre la atmósfera, objetos, partículas...y provoca fenómenos como los vientos.

El manejo adecuado de ambas radiaciones supone una correcta aclimatación de los espacios interiores de un edificio, sin prescindir de una buena iluminación, pues puede aprovecharse la radiación difusa para iluminar y evitar la radiación directa que genera un aumento de la temperatura (González, M.J.:2004).

2.1.4.3. Aclimatación natural: aprovechamiento de las radiaciones solares La forma de un cuerpo influye en las pérdidas energéticas que sufre. Un cuerpo compacto tendrá menos pérdidas caloríficas, por lo que una esfera es la forma idónea para retener el calor, y un cuerpo menos Ilustración 4.

Casa compacto como el de un prisma, será el adecuado para prefabricada Domespace; conseguir temperaturas más frías, por su capacidad para edificio habitat 67 IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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eliminar calor (González, M.J.:2004).

La posición con respecto al terreno también influye en la aclimatación de las construcciones; en ambientes cálidos y húmedos una corriente de aire bajo el edificio lo aísla del terreno y defiende de la humedad, mientras que en climas secos y muy cálidos, el soterramiento garantiza unas mejores condiciones de aislamiento del calor.

Para determinados usos, la posibilidad de enterrar el edificio en lugar de construirlo sobre el terreno y de conjugar los conceptos de aislamiento térmico, inercia térmica y humedad ambiental, puede suponer llegar a prescindir totalmente de una climatización forzada (Miliarium: 2008).

Sin embargo, el factor más importante para la tarea de aclimatar un espacio, evitando una climatización forzada, es la aclimatación por radiación solar. Esto se explica porque el proceso de climatización de un edificio, es su intercambio de energía para mantener el interior dentro de los límites de la comodidad del ser humano, basada en el equilibrio entre temperatura, humedad y velocidad del aire que se consiguen regular con fuentes tales como el sol o el propio viento (Miliarium:2008).

Para este proceso hay que tener en cuenta además la inercia térmica del edificio. Ésta actúa como reguladora de la temperatura interior, ya que la masa del edificio en los suelos, los muros, los techos, etc. absorbe y almacena el calor mientras lo está recibiendo y lo cede tras un periodo de tiempo. Un edificio de muros gruesos o de adobe, ejerce un efecto termorregulador, consiguiendo temperaturas agradables en verano, mientras que otro edificio, provisto de materiales termoaislantes como el corcho, el papel reciclado, los residuos de madera, arcilla expandida, espuma de vidrio o derivados del petróleo, aíslan su espacio interior evitando la inercia térmica y provocando el uso de calefacción o refrigeración artificial (González, M.J.:2004).

2.1.4.4. Calefacción eficiente El sistema de calefacción natural es un factor muy importante a tener en cuenta en la arquitectura. En un edificio solar pasivo el diseño permite que se aproveche la energía del sol eficientemente sin el uso de ciertos mecanismos especiales, como células fotovoltaicas, paneles solares, o colectores solares, y valorando el diseño de las ventanas. Estos mecanismos especiales se encuadran dentro de los sistemas solares activos. Los edificios concebidos mediante el diseño solar pasivo, incorporan la inercia térmica mediante el uso de materiales de construcción que permitan la acumulación del calor en su masa térmica como el hormigón, la mampostería de ladrillos comunes, la piedra, el adobe, la tapia, el suelo cemento, o el agua. Además es necesario utilizar aislamiento térmico para conservar el calor acumulado durante el día y estudiar la forma de los diseños, que en el caso de la calefacción del edificio deberá ser más compacta y centralizada para acrecentar la retención calorífica (González, M.J.:2004)(Wikipedia:2012).

Las ventanas se utilizan para maximizar la entrada de la luz y energía del sol al ambiente interior, mientras se reduce al mínimo la pérdida de calor a través de los cristales, fabricados con aislante térmico. Esto implica, generalmente, instalar en el hemisferio sur mayor superficie vidriada que al norte, para captar el sol en invierno y restringir al máximo las situadas en el sur. Pero en climas cálidos y tropicales se utilizan otras estrategias, como el uso del doble vidriado hermético que reduce a la mitad las pérdidas de calor. También es recomendable plantar delante de las ventanas orientadas a los cuadrantes NO-N-NE, árboles de hojas caducas para bloquear el sol excesivo en verano y a su vez permitir el paso de la luz solar en invierno, cuando IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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desaparecen sus hojas. Las plantas perennes se plantan a menudo al sur del edificio para actuar como una barrera contra los fríos vientos del sur (González, M.J.:2004).

Por último, las cubiertas de los edificios también juegan un papel muy importante en la creación de un microclima en el interior del mismo y últimamente se está volviendo muy frecuente la implantación de cubiertas ecológicas o vegetales que crean ambientes muy favorecedores, temperaturas bajas, Ilustración 5. Ejemplo de casa Noruega adecuados niveles de humedad y descenso de la contaminación. En el ejemplo de la Ilustración 5, podemos ver una casa típica de Noruega, donde predominan temperaturas frías y ambientes secos, que está provista de una cubierta ecológica, de ventanales amplios y de una forma compacta que ayuda a retener el calor del interior.

2.1.4.5. Enfriamiento eficiente Cuando por condiciones particulares sea imposible el uso del refrescamiento pasivo, basado en el uso de materiales que retienen las temperaturas nocturnas y en una estructura que facilita la ventilación de los espacios interiores con los vientos nocturnos, es necesario el uso de sistemas de aire acondicionado. Dado que estos sistemas usualmente requieren el gasto de cuatro unidades de energía para extraer uno del interior del edificio, es necesario utilizar fuertes y activas estrategias de diseño sustentable entre las que están:  La adecuada protección solar en todas las superficies vidriadas y exteriores.

Esto se puede conseguir mediante acristalamientos de fuerte aislamiento térmico, que no dejen pasar radiaciones pero que mantengan la temperatura interior. También se puede lograr con un adecuado soleamiento basado en el estudio de las sombras, con plantas de hoja caduca o de hoja perenne, dependiendo de la cantidad de radiación solar que se quiera aprovechar, en invierno o en verano o con elementos como persianas, toldos o arquetipos ..  El buen aislamiento térmico en muros, techos y vidriados.  El uso de sistemas de aire acondicionado con certificación energética, a fin de conocer cuan eficientes son.  El diseño de una estructura adecuada del edificio que fomente la ventilación del mismo durante la noche. 

La localización y el adecuado asentamiento en un terreno, como la arquitectura excavada en la roca o en el propio terreno. La arquitectura musulmana estableció éstas como primeras condiciones para combatir el calor.

También estudiaron los vientos dominantes en las diferentes laderas, que junto a los patios favorecían una ventilación cruzada e introdujeron chimeneas que actuaban como captadores de vientos, basadas en los principios de la diferente densidad del aire frío y Ilustración 6.

Sencillo esquema de una chimenea solar

caliente para su funcionamiento y el uso Ilustración 7. Patio de toldos, vegetación abundante e incluso andaluz fuentes y estanques con agua, para refrescar y humedecer el

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ambiente (González, M.J.:2004) (De Luxán, M.:1997).

En la Ilustración 7 podemos observar un patio típico andaluz que es estructuralmente adecuado para mantener unas temperaturas más suaves en verano mediante su poca anchura, sus muros blancos de adobe que reflejan la radiación solar, sus ventanas estrechas y su abundante vegetación.

2.1.5. CASA PASIVA La casa pasiva o casa solar pasiva es un concepto que se popularizó en las escuelas de arquitectura, a principios de 1980, al ser publicado el libro “La Casa Pasiva. Clima y ahorro energético” por el Instituto de Arquitectura de Estados Unidos.

El origen del término proviene del libro de Edward Mazria "Passive Solar Energy Book" publicado en 1979 en EEUU donde recoge las experiencias de viviendas que minimizan el uso de sistemas convencionales de calefacción y refrigeración aprovechando las condiciones climáticas y de soleamiento de cada sitio, en un manual de aplicación. Además, se denomina pasiva porque se trata de los principios de captación, almacenamiento y distribución capaces de funcionar solos, sin aportaciones de energía exterior mediante unas técnicas sencillas (Wikipedia: 2012).

Estados Unidos dio unos ejemplos gráficos de pautas de diseño pasivo a seguir para lograr una casa pasiva, entre los cuales figuran algunas que ya he mencionado anteriormente: El clima y confort de la casa  Como definir su clima  Condición climática básica  Inconvenientes climáticos  Ventajas climáticas  ¿Cómo se diseñaría para este clima?

Todo edificio se construye con el fin de cobijar y protegernos del ambiente exterior creando un clima interior. Cuando las condiciones del exterior impiden el confort del espacio, se recurre a los sistemas de calefacción o refrigeración que ya he explicado.

Entre las medidas más eficaces se encuentra el ahorro de energía mediante el uso de aislamiento térmico, pero la conservación de energía implica aislarnos del exterior y el diseño pasivo busca abrir el edificio al exterior, de manera que pueda conseguirse un acondicionamiento natural.

El clima donde se va a localizar el edificio se define por la temperatura, los niveles de humedad, la velocidad y dirección de los vientos y el soleamiento del lugar. Las condiciones climáticas pueden Ilustración 9. Casa David constituir un inconveniente o una Wright

Ilustración 8. Casa Egri

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ventaja. Para un adecuado rendimiento energético de la casa, se proponen las soluciones que he explicado en los apartados de calefacción y enfriamiento eficiente, con lo que se consigue un microclima casi ideal.

Dos ejemplos de casas pasivas fueron la Casa David Wright (Sundow) construida en 1976 en Sea Ranch, California, EEUU. por el arquitecto D. Wrigth y la Casa Egri,construida en 1975 en Taos, Nuevo México, EEUU por los arquitectos Hoppman, Hobbs y Kevin.

2.1.6. LA ARQUITECTURA VERDE Por lo general, los planes arquitectónicos que van dirigidos a resolver necesidades habitacionales, no tienen en cuenta en sus diseños, los criterios básicos que sustentan una arquitectura respetuosa con el medio ambiente, basada en la sostenibilidad y las energías renovables y que ofrezca una propuesta bioclimática específica acorde con el equilibrio ecológico y la eficiencia económica.

La arquitectura verde reflexiona sobre el impacto ambiental de todos los procesos de la edificación: los materiales empleados en la fabricación, las técnicas de construcción, la ubicación del proyecto y su impacto con el entorno, el consumo de energía del mismo, y el reciclado de los materiales cuando la construcción haya cumplido su función y se derribe. La elaboración de los materiales, debe estar muy controlada para que no produzca desechos tóxicos, no consuma mucha energía y su impacto en el entorno sea mínimo (Mendoza, E.:2011).

Existen numerosas definiciones del concepto de arquitectura verde y pocas de ellas se acercan a lo que es realmente. Una de las que más se acerca, es aquella que la define muy parecida al concepto de desarrollo sostenible, que Gro Bruntland incorporó en el informe "Nuestro futuro común" presentado en la 42ª sesión de las Naciones Unidas en 1987: "el desarrollo es sostenible cuando satisface las necesidades de las presentes generaciones sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones" (Wikipedia, 2013). Pero la definición más acertada del concepto de arquitectura verde, sostenible o eco-arquitectura apareció en 2004 en el “Diccionario de la Arquitectura en la Argentina” y es:”…aplicados al diseño y la arquitectura, los adjetivos bioclimática, solar pasiva, sustentable y ambientalmente consciente, se integran en construcciones que estudian las estrategias y los edificios que son concebidos, se construyen y funcionan de acuerdo a los condicionantes y posibilidades ambientales del lugar (clima, valores ecológicos), sus habitantes y modos de vida. Esto se logra mediante dos subsistemas: el de conservación y uso racional de la energía y el de los sistemas solares pasivos, incorporados ambos al organismo arquitectónico." (Wikipedia:2013) 2.1.6.1. Características de la arquitectura verde A lo largo de todo el trabajo he desarrollado aspectos relacionados con el papel de la arquitectura en relación al medio ambiente y la utilización de los distintos tipos de energía.

La arquitectura verde, tal y como se puede ver en su definición, tiene en cuenta estos aspectos y muchos otros, que se verán a continuación, y que hacen de este tipo IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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de arquitectura, una arquitectura comprometida con el medioambiente, sostenible y ecológica.

En primer lugar, como ya he dicho en el apartado "Energía solar", el primer factor a tener en cuenta para la construcción de un edificio sostenible es el estudio del lugar en el que se va a emplazar, las condiciones climáticas, la hidrografía y los ecosistemas del entorno, con el fin de obtener el máximo rendimiento energético con el menor impacto ambiental.

Una vez emplazado el edificio, es también importante establecer una correcta orientación para el aprovechamiento de la luz solar del lugar, los vientos predominantes y en consecuencia, las temperaturas más favorables. La orientación Sur recibe mayores cantidades de radiación a lo largo del día y en todas las estaciones; la orientación Norte recibe tan solo de forma oblicua en el orto y en el ocaso; la orientación Este recibe la radiación tangencial y oblicua en las primeras horas de la mañana y la orientación Oeste recibe exactamente la misma aunque en las últimas horas del día. Por ello, la orientación Sur es preferible para la captación solar y la vida doméstica, la Norte para sitios en los que se requiera iluminación y ventilaciones más frescas, la Este para usos matutinos, como usos escolares...

(González, M.J.:2004).

Por otro lado, en relación al factor de conseguir un microclima apto para el confort del ser humano, está presente el estudio del diseño de la forma del edificio, en base a la cual un edificio más compacto retiene mejor el calor interior que uno menos compacto (González, M.J.:2004). Habitualmente este confort se consigue mediante los sistemas de calefacción y refrigeración artificiales, que consumen mucha energía eléctrica y contribuyen a la degradación de los recursos energéticos. De esta manera, la climatización natural del interior es una solución para economizar y reducir este consumo energético, que depende de la orientación y la forma del edificio, pero también de otros factores, entre los que figuran la energía eólica y solar.

(Wikipedia:2012).

Cuando se quieren bajar los niveles de temperatura y humedad, el diseño de la estructura es muy importante, para que permita una adecuada ventilación, y si por el contrario se quieren bloquear las ráfagas de viento, basta con diseñar una estructura "impermeable" a los vientos con tabiques, muros anchos y otros elementos de retención. También las radiaciones solares son aprovechadas mediante métodos de captación, para aumentar la temperatura, retener el calor o bloquearlo y para obtener energía eléctrica mediante células fotovoltaicas (De Luxán, M: 1997).

Dependiendo del lugar geográfico, la radiación solar es aprovechada para la creación de sistemas de calefacción o refrigeración pasivos, totalmente naturales, que reducen casi por completo el consumo energético del edificio y la emisión de gases de efecto invernadero, entre un 50 y un 70% (De Luxán, M: 1997).

La refrigeración y la calefacción pasiva dependen de la estructura y la composición de suelos, paredes y cubiertas. En primer lugar, las paredes exteriores del edificio tienen que adaptarse a la cantidad de radiación solar que se quiera aprovechar, por lo que son necesarios amplios ventanales, cuyo acristalamiento pueda IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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potenciar el efecto conducción-convección y evitar así el paso de la energía calorífica al interior. Para evitar la radiación solar existen sistemas de protección solar como persianas, toldos, grandes velas de materiales como poliéster, fibra de carbono, kévlar e incluso sistemas de paneles fotovoltaicos que pueden funcionar como una segunda piel del edificio (González, M.J.:2004)(Wikipedia:2012) Una vez captada la energía calorífica del sol, es importante para la reducción energética de los sistemas de calefacción y refrigeración mantenerla en el interior.

Para ello hay que tener en cuenta los fenómenos de aislamiento térmico e inercia térmica (Wikpedia:2012). En primer lugar el aislamiento térmico de un edificio consiste en disponer capas de materiales tras las paredes, los techos y los suelos, de composición derivada del petróleo, corcho, papel reciclado, residuos de madera, arcilla expandida o espuma de vidrio. Por otro lado, la inercia térmica actúa como reguladora de la temperatura interior y se basa en la masa de los suelos y las paredes, que almacenan calor mientras lo reciben y lo ceden tras un periodo de tiempo (González, M.J.:2004).

El agua también es un elemento muy importante, pues puede actuar como aislante, refrigerante o fuente de vida para vegetales. El consumo de agua debe ser reducido, pues es otro recurso que está comenzando a escasear en nuestro planeta, y para ello se incorporan en los edificios sistemas de captación y filtración de agua, como pueden ser los colectores de agua o las cubiertas verdes, que la redirigen una vez captada para su reutilización en sistemas de riego o calefacción (se hace circular por el edificio para regular la temperatura interior gracias a su propiedad termorreguladora) (Mendoza, E:2011).

2.1.6.2. Materiales Es sabido que la arquitectura sostenible tiene como objetivo la reducción del consumo energético, pero como ya se vio en el apartado de “Arquitectura y medioambiente” la arquitectura verde, no solo se centra en reducir el consumo del edificio una vez construido, sino también durante la etapa de obtención de los materiales y su construcción (García, C.: 2011).

Por este motivo es preferible el uso de materiales locales, con el fin de reducir procesos de extracción y transporte de los mismos, con lo que disminuye la contaminación por gases de efecto invernadero y el consumo de energía del transporte. Además, la explotación de recursos naturales se puede reducir mediante el empleo de aquellos materiales que sean fácilmente reciclables. Este factor del reciclaje es muy importante ya que, actualmente, la industria de la construcción consume el 50% de todos los recursos mundiales y se convierte en la actividad menos sostenible del planeta. Entre los materiales usados en la construcción que más energía consumen se encuentran el aluminio primario, el aluminio comercial con 30% reciclado, el neopreno, las pinturas y barnices sintéticos, el poliestireno sea expandido o extruido y el cobre primario, junto a los poliuretanos, los polipropilenos y el policloruro de vinilo; PVC (Construmática: s.f.).

En resumen, la arquitectura sostenible selecciona una serie de materiales que cumplan las siguientes condiciones: sean de larga duración, puedan ajustarse a un IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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determinado modelo de edificio, provengan de una producción respetuosa con el medio ambiente, tengan un precio asequible, sean no contaminantes, consuman poca energía en su ciclo de vida, provengan de fuentes abundantes y renovables, posean un porcentaje de material reciclado o puedan ser reciclados y que no utilicen materiales de aislamiento que contenga CFC (cloro, fluorocarbonos, materiales muy contaminantes y productores del efecto invernadero).

El hecho de reciclar los materiales es también muy importante y el factor más a tener en cuenta. Actualmente, la industria de la construcción consume el 50% de todos los recursos mundiales y se convierte en la actividad menos sostenible del planeta.

Entre los materiales usados en la construcción que más energía consumen se encuentran el aluminio primario, el aluminio comercial con 30% reciclado, el neopreno, las pinturas y barnices sintéticos, el poliestireno sea expandido o extruido y el cobre primario, junto a los poliuretanos, los polipropilenos y el policloruro de vinilo; PVC (Construmática: s.f.).

2.1.6.3. Materiales más sostenibles En la utilización de materiales para la construcción, hay que tener en cuenta que aunque no se pueda alcanzar un grado nulo de contaminación sobre el medio ambiente, sí se puede reducir al máximo posible el impacto, por lo que hay que valorar las ventajas y las desventajas que aportan, antes de su elección y aplicación.

En primer lugar, la madera es uno de los materiales más utilizados por la industria de la construcción, aplicada en las estructuras de los edificios, en pilares, vigas y jácenas, o como aislante térmico y acústico. Es uno de los más sostenibles, pues en primer lugar, los tratamientos de conservación ante los insectos, los hongos y la humedad pueden ser mediante compuestos de resinas vegetales. Por otro lado, suelen asegurar la sostenibilidad de la gestión por parte del espacio forestal de donde provienen (el sello FSC). Además, al concluir su vida útil, la madera puede reciclarse para fabricar tableros aglomerados o para su utilización energética como biomasa. Se aconseja el uso de maderas locales, ya que una gran porción de la madera semimanufacturada que se utiliza en nuestro país proviene de Norteamérica, países Bálticos y países nórdicos, con alto consumo energético para su traslado (Construmática, s.f.)(Wikipedia: 2012).

Por otro lado, los materiales pétreos muestran un impacto pequeño. El impacto más notorio se da en la etapa de extracción, debido al cambio sobre el terreno, el paisaje y los ecosistemas. Por su uso generalizado, este tipo de material es el que ocasiona mayores problemas en el colapso de vertederos, pero uno de sus mayores beneficios radica en su larga duración, factor muy importante en los materiales sostenibles (Construmática: s.f.).

El hormigón y el cemento tienen un impacto bastante grande, pero su alto calor específico los hace necesarios para utilizar estrategias pasivas de aprovechamiento de la radiación solar, es decir, inercia térmica. Sin embargo, el adobe, el tapial o los materiales cerámicos también pueden ser una solución alternativa, aunque menos duradera, pero si más respetuosa con el medioambiente que los otros materiales (Construmátia: s.f.).

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En cuanto a los metales, los principales son el acero y el aluminio. Implican un alto consumo de energía y emiten sustancias que perjudican a la atmósfera. Sin embargo, debido a sus prestaciones mecánicas, con menos material pueden resistir las mismas cargas (Construmática: s.f.).

Los plásticos también son muy utilizados, concretamente aquellos procedentes del petróleo. Se comportan de un modo parecido a los metales en cuanto a materiales contaminantes, aunque tienen considerables propiedades para la construcción, como su estabilidad, ligereza y alta resistencia, o sus posibilidades de uso como aislamiento.

Además, algunos materiales tradicionales utilizados para instalaciones como el plomo y el cobre, se están reemplazando por plásticos, como polietilenos y polibutilenos por sus excelentes prestaciones y mejor comportamiento ambiental (Construmática: s.f.).

En relación a las pinturas y barnices, los hay de muy diversa composición, como disolventes, pigmentos, resinas... la mayoría derivados del petróleo. Han aparecido variedad de productos que reemplazan a los hidrocarburos por componentes naturales, lo que se denominan pinturas ecológicas y naturales. Las pinturas plásticas o de base acuosa son las que usan el agua como disolvente (Construmática: s.f.).

Y por último, en relación a los aislantes, los más utilizados en construcción son las espumas en forma de panel o de proyectado de poliestireno. A pesar de no afectar a la capa de ozono, los HFC y HCFC , sustituyeron a los CFC, pero hoy en día existen otras opciones como la fibra de vidrio o de roca, el vidrio celular, y otras más saludables para el ambiente, porque provienen de fuentes renovables como la celulosa, el corcho o el cáñamo (González, M.J.:2004)(Construmática: s.f.).

2.1.6.4. LEED LEED significa "Liderazgo en Diseño Energético y Ambiental" y fue creado por el Green Building Council de los Estados Unidos (USGBC) como un sistema de calificación cuyo objetivo es lograr la edificación sostenible, mediante la creación de un conjunto universal de herramientas y estándares que valoren los diferentes edificios y sus características. LEED promueve un enfoque sostenible de todo el edificio mediante el reconocimiento de cinco áreas clave para la salud humana y el medio ambiente: desarrollo sostenible, ahorro de agua, eficiencia energética, selección de materiales y calidad ambiental interior. El sistema de clasificación es específico para el tipo de proyecto que se está trabajando entre los cuales se pueden destacar edificios LEED-existentes, Interiores LEED-comercial, LEED-Core y Ilustración 10. Emblema de LEED Shell, LEED Casas, Desarrollo LEED-Barrio, y LEEDSchools. (Seruga, A.:2008-2010). Por otro lado, los sistemas de clasificación se basan en un sistema de puntos en función de cada tipo de construcción. Los niveles de certificación dentro de los sistemas son:  Puntos mínimos: Certificado  En segundo lugar los puntos más altos: Plata  En tercer lugar los puntos más altos: Oro IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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 En cuarto lugar, el máximo de puntos: Platino La certificación LEED se puede lograr tanto en nuevas construcciones como en renovaciones. LEED tiene estándares de certificación para las diferentes tipos de construcción, tales como "Nueva Construcción", que está diseñada para fomentar el crecimiento y la distinción de proyectos comerciales e instituciones nuevos, que se ajusten a las prácticas de edificación sustentable adecuadamente. Por otro lado, para los "Edificios Existentes," LEED tiene directrices instituidas en relación a su mantenimiento y operaciones en curso, que ofrecen a los propietarios de edificios y operadores un método estándar de búsqueda del respeto medioambiental. Incluso hay un conjunto de normas para las "Escuelas", que sirven para poner en marcha las directrices especiales para proteger la naturaleza, de los impactos que suponen los espacios escolares. Además de estas tres divisiones, también existen normas para "interiores comerciales", "Core y Shell", "menor", "Salud", "hogares" y "Desarrollo de Vecindarios." (Seruga, A.:2008-2010).

LEED es una propuesta voluntaria en estos momentos, un sistema de calificación reconocida a nivel nacional que busca desarrollar edificios sostenibles. Se centra además en el uso eficiente de la energía, el uso del agua, la selección de materiales ecológicos, la elección cuidadosa de los recursos, y los niveles de calidad de ambientes interiores. Es útil para constructores, propietarios y diseñadores por igual, ya que los resultados son inmediatos y universales, cuando las calificaciones LEED son puestas en marcha (Seruga, A.: 2008-2010).

Este sistema proporciona una verificación independiente de terceras personas, acerca de si un proyecto es ambientalmente responsable. Incluso en caso de no elegir obtener esta certificación, estar familiarizado con los estándares LEED, puede ayudar a tomar las decisiones correctas en la construcción verde del edificio.

Previamente a la construcción del edificio, LEED aconseja que hay que informarse acerca de las normas y procedimientos, además de hablar con los expertos en la materia, con el fin de conseguir una mayor facilidad en el proceso. Dos de las mayores preocupaciones son la conservación de la energía y el agua y el uso de materiales reciclados o reciclables y no tóxicos. Por otro lado, también es necesario asegurarse de hacer una investigación de antemano sobre el costo de los materiales disponibles, y del presupuesto del diseño para economizar el proyecto sostenible.

Entonces, con un buen plan y las prioridades correctas, el desarrollo de un edificio verde no tiene por qué ser difícil y poco a poco, la construcción ecológica se está convirtiendo en la corriente principal de la sociedad actual. (Patterson, C: 2008-2010) (Byloos, M: 2008-2010).

LEED establece una lista3 de los diez edificios más sostenibles del planeta: 1.

2.

3.

4.

Robert Redford Building: Santa Mónica.

Bank of America Tower: New York City.

Clinton Presidential Library: Arkansas.

Confederación de la Industria India Sohrabji de Godrej"Green Business Centre":Hyderabad, India.

5. Jardín Botánico de Queens:Flushing, NY. 6. Centro de Investigación sobre Sostenibilidad Interactiva: Vancouver, British Columbia.

3

Las fotografías de izquierda a derecha equivalen a los edificios del 1 al 10 respectivamente.

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7. La Maison du Développement Durable: Montreal, Quebec.

8. Alberici Corporate Headquarters:Overland, Missouri.

9. Residencia Antilla: Mumbai, India.

10. Crystal Island: Moscú, Rusia.

2.1.7. ANÁLISIS DE DIEZ EDIFICIOS SOSTENIBLES Una vez conocidos estos principios y características he de entender cómo se aplican al diseño de un edificio, con el fin de no escoger varios principios al azar, sino sólo aquellos que sean eficaces en el entorno particular de la Región de Murcia.

Además de la funcionalidad del edificio también es importante tener en cuenta, como he dicho en el apartado Problemas estructurales y funcionales del Instituto IES Infante Don Juan Manuel; la función estética.

He escogido una serie de obras arquitectónicas que presentan rasgos característicos de la arquitectura ecológica y que me van a servir de guía para la reconstrucción estructural y funcional del instituto.

2.1.7.1 Ayuntamiento de la ciudad de Chicago, EEUU En 2001 el Ayuntamiento de Chicago decidió remodelar el techo de su antiguo edificio, a partir de 6187 m2 de plantas, que servirían para mantener temperaturas más controladas, mejorar la impermeabilidad y reducir el Ilustración 11. Ayuntamiento de Chicago

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gasto de energía. El proyecto se hizo sobre una cubierta impermeable y fue desarrollado por un grupo de arquitectos, paisajistas, ingenieros y ecologistas, que más tarde divulgarían este método denominado "Techos Verdes" (Argüelles, T: 2012).

En el año 2002 se comenzó a obtener los primeros resultados del experimento y fueron muy alentadores, ya que la temperatura del aire en verano, encima del techo verde, era inferior hasta en 37º C, a la temperatura medida en el techo negro de alquitrán, que aún existe en parte del edificio. También se observó una reducción de la temperatura del aire en la zona de unos 7º, además de la mejora de la calidad del aire y la captación de agua de lluvia. El ahorro en calefacción por ejemplo, generó que el ahorro energético fuese alrededor de 5,000 dólares al año (Maocho, F: 2011).

2.1.7.2. Academia de Ciencias de California, EEUU Es un complejo en el que sus edificios están diseñados para mezclarse perfectamente con la naturaleza, a partir de una estructura de acero, sobre la que descansa un techo ondulado de diez mil metros cuadrados. Lo más interesante de su Ilustración 12. Academia de Ciencias de techo “verde”, que California utiliza como aislamiento tierra y plantas, es que sostiene 60,000 celdas solares que producen el 10% de la energía que necesita para su funcionamiento. Por otro lado, la captación de agua de lluvia y los grandes ventanales, permiten que el edificio aproveche mejor la luz y que la calidad del aire aumente, como ocurría con el Ayuntamiento de Chicago (Argüelles, T: 2012).

Ilustración 13.

Academia de Ciencias de California

La cubierta ondulada del edificio, que simula las siete colinas de San Francisco, hace que el aire circule directamente hacia el patio ubicado en el centro del proyecto.

Esto permite que la temperatura en el interior siempre sea confortable. De esta manera, sólo es necesario el uso del aire acondicionado en una pequeña parte del edificio (Anónimo: 2008).

2.1.7.3. Casa de la Tierra, Suiza De cada una de las nueve viviendas 60 m2 son habitables. Su construcción tiene un bajo impacto visual al estar mezclada con el paisaje, desarrollando cada vez más el concepto: vivir en armonía con la tierra. Usa la tierra y la vegetación como un manto de aislamiento, que protege eficientemente contra la lluvia, las bajas temperaturas, el viento y la abrasión natural, Por otro lado, su hermetismo hace que los materiales duren más años en mejores condiciones Ilustración 14. Casas de la (Argüelles, T: 2012). tierra

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2.1.7.4. Escuela de arte y diseño Nanyang en Singapur Este edificio es parte de un complejo mayor situado en Singapur. Resalta su particular diseño, así como el aprovechamiento de la luz natural y jardines, que lo convierten en uno de los edificios más verdes del mundo. Nuevamente, la vegetación del techo ayuda a mantener una temperatura agradable en el edificio y a recolectar agua de lluvia para regar otras zonas verdes del campus, difuminando los límites entre paisajismo y edificio. La Escuela de Arte y Diseño también logra regalar a los estudiantes y profesorado, muchas zonas de reunión y espacios dedicados al contacto con la naturaleza (Argüelles, T: 2012).

Ilustración 15. Escuela de arte y diseño Nanyang en Singapur

La fachada de vidrio otorga al edificio un alto rendimiento energético, reduciendo las ganancias solares y la carga calóricas. El muro cortina permite una gran visibilidad desde y hacia los exteriores, lo cual refuerza la idea de integración entre aulas y patios exteriores (Vergara, J.: 2008).

2.1.7.5. Villa termal Blumau, Austria Esta construcción arquitectónica mezcla arte, arquitectura, pintura y ecología, y es obra de uno de los artistas más polifacéticos del mundo: Hundertwasser. El edificio se comenzó a construir en 1993 y fue terminado cuatro años más tarde, dejando una imponente y llamativa construcción, que hoy en día es considerado uno de los edificios más compenetrados con la naturaleza.

Su sistema de techos/terraza, pasillos y aprovechamiento de los elementos, convierten a su arquitectura en un buen ejemplo de construcción verde (Argüelles, T: 2012).

Ilustración 16. Villa termal Blumau, Austria

2.1.7.6. Edificio ACROS en Fukuoka, Japón Las terrazas de los 15 pisos de este edificio construidos por Emilio Ambasz en 1995, son parte de las pocas zonas verdes de la ciudad y dotan al edificio de una sobresaliente distinción, precisamente por no mostrar tanto acero y cemento como sus vecinos. Si sumamos los jardines de las terrazas con el parque adyacente, este complejo suma 100,000 m2 de áreas verdes utilizables. Al igual que otros edificios en la Ilustración 17.Edificio ACROS, Japón lista, el ACROS aprovecha la luz y el agua de manera eficiente y responsable (Argüelles, T: 2012).

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El edificio tiene un carácter dual: la cara norte mantiene su fachada elegante, enfrentada a una calle importante en el distrito financiero de la ciudad. En contra, la cara sur, que se ubica frente a un parque, es un interesante juego de jardines, creados sobre enormes terrazas de unos 100 m de largo por 12 de profundidad. Cabe destacar la importancia que tiene el sur en la cosmología y geomancia orientales, pero en este caso, fue importante también la orientación hacia los vientos (Ambasz, E: 2007).

2.1.7.7. Torre Hearst, Nueva York La Torre Hearst es el primer rascacielos fundamentado en los principios de la sostenibilidad, en la ciudad de Nueva York, con un número de consideraciones medioambientales. Por ejemplo, fue construido usando 80% de acero reciclado. En general, el edificio ha sido diseñado para utilizar un 25% menos de energía que los requisitos mínimos para la ciudad de Nueva York, y ganó una designación de oro del programa LEED -sistema de Ilustración 18. Torre Hearst, Nueva York certificación de edificios sostenibles- del Building Council.

Utiliza un sistema de circulación de agua que permite la calefacción en invierno y el refrescamiento en verano y el reciclaje del agua pluvial finaliza con la irrigación de las plantas, y la fuente puesta en el comienzo (Wikipedia:2013).

2.1.7.8. Building Research Establishment (BRE), Garston Fue diseñado por los arquitectos Feilden Clegg Bradley con el objetivo de reducir el consumo de energía, las emisiones del CO2 en un 30% y mantener unas óptimas condiciones ambientales, sin el uso de aire acondicionado. Las aberturas de ventilación pasiva, protección solar y el hueco con las losas de cemento incrustado debajo del piso de refrigeración, son las principales características de este edificio.

El edificio utiliza cinco ejes verticales como parte integrante de la estrategia de ventilación y refrigeración. Los principales componentes para la regulación de la aclimatación son: aberturas orientadas hacia el sur, una pared de cristal, paredes de masa térmica y tubos de escape que se alzan a pocos metros sobre el nivel del techo.

Ilustración 19.

BuildingResearch Establishment, Garston

Las chimeneas están conectadas a la curva de losas huecas del piso de cemento que se enfrían a través de la ventilación nocturna. Los tubos incrustados en el suelo pueden proporcionar refrigeración adicional, utilizando las aguas subterráneas. En los días de viento el aire caliente se dibuja a través de los pasajes de la curva de losas huecas en el piso de cemento. La abertura de ventilación natural, a través del aumento de las chimeneas de acero inoxidable mejora el flujo de aire de la construcción. Durante los días calurosos el edificio utiliza el efecto chimenea, mientras que el aire se toma desde el lado norte de la sombra del edificio.

Los ventiladores de bajo consumo en la parte superior de las aberturas, también se pueden utilizar para mejorar el flujo de aire. Durante las noches, los sistemas de control permiten caminos de ventilación a través de la losa de hormigón hueco, que eliminan el calor acumulado durante el día y guardan el frío para el día siguiente (Arqhys: s.f.).

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2.1.7.9.Centro de investigación sostenible, Murcia El proyecto resultó ganador de un concurso de diseño que buscaba al mejor centro de investigación para fuentes de energía renovables. Solo con ver la maqueta de este proyecto arquitectónico, se puede descubrir que se trata de una estructura de grandes dimensiones, con un diseño ecológico que procura una construcción sostenible que no atente contra el medio ambiente. Así, la ciudad de Murcia podrá iniciarse en la construcción sostenible a gran escala, con este edificio ecológico que nació en el seno del estudio de arquitectura madrileño A-Cero.

Ilustración 20. Centro de investigación sostenible en Murcia

El edificio es una buena conjunción entre la estructura central y los espacios verdes, que se pueden observar en todo el terreno y son vitales para el impacto visual de la construcción. Por otra parte, el edificio incorpora diversos sistemas ecológicos para generar su propia energía, como un sistema de paneles fotovoltaico que generen energías limpias, procurando valiosos sistemas de ahorro energético (Ecolosfera: s.f.).

2.1.7.10. Centro Medioambiental CEMACAM, Murcia En este centro de investigación de la Región de Murcia, se puede encontrar una panorámica general de la situación del centro y su integración en el paisaje, comprobando como la propia tierra proporciona un gran aislamiento térmico del exterior. La construcción ha tomado como ejemplo de aislamiento térmico, la antigua vivienda popular llamada casa enterrada o cueva, común en Murcia, Albacete, Alicante y Almería, hoy Ilustración 22. prácticamente desaparecida. También cuenta Piscina del con un estanque que se encuentra en la zona de CEMACAM 21. descanso, cuya función es emplear el agua para refrescar el Ilustración CEMACAM, Murcia ambiente, junto con las zonas ajardinadas próximas, que crean a su vez un entorno peculiar donde el color es un elemento principal.

Por otro lado, posee un artilugio denominado "La Rosa de los Vientos" que es uno de los elementos arquitectónicos más importantes.

Esta sofisticada estructura, ubicada en el eje de la depresión topográfica y de forma semicircular, atrapa el viento entre sus Ilustración 23. Casa recovecos y aletas y lo traslada a las Verde del CEMACAM distintas dependencias del Centro por los túneles. El aire de Levante que entra de forma natural puede ser utilizado Ilustración 24. Rosa de los en el pabellón de aulas, pabellón del comedor y pabellón Vientos del CEMACAM de dormitorios, como apoyo de los sistemas complementarios mecánicos de climatización, con el consiguiente ahorro energético.

Además, también está provisto de una central solar fotovoltaica cuyo sistema permite alimentar las demandas energéticas del Centro y generar excedente, que se puede revertir a la red eléctrica (Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medioambiente: s.f.)

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Al margen de este complejo, está presente La Casa. Es una de las edificaciones singulares del CEMACAM porque muestra cómo en sus elementos de estructura y equipamiento, puede combinarse el ahorro energético, el uso de materiales no contaminantes, el aprovechamiento de los recursos naturales y la calidad de vida.

3. METODOLOGÍA Este trabajo de investigación consta de una primera parte teórica, el estudio de la arquitectura verde y sus construcciones más representativas y una segunda parte, en la que se aplicarán sus principios, a la remodelación, o más concretamente, a la nueva construcción del instituto Infante Don Juan Manuel.

La parte teórica se desarrollará mediante la búsqueda de información, a través de fuentes informáticas y bibliográficas, acerca de las relaciones entre medioambiente y arquitectura, energías y arquitectura y finalmente de la propia arquitectura verde.

También investigaré ejemplos de construcciones sostenibles, para observar cómo sus principios arquitectónicos, se aplican en la industria de la construcción. He escogido una serie de obras arquitectónicas que presentan rasgos característicos de la arquitectura ecológica y que me van a servir de guía, para la reconstrucción funcional y estructural del instituto.

Una vez finalizado el estudio teórico, procederé a realizar un estudio del instituto tal y como se encuentra actualmente, aplicando posteriormente las conclusiones obtenidas durante la investigación, a su nueva construcción, teniendo en cuenta su funcionalidad, sin desatender su estética, mediante la herramienta de maquetación informática Google Sketch Up 8®.

Ilustración 25. Programa informático Google SketchUp

4. APLICACIONES En esta segunda parte de la investigación, aplicaré de forma sintetizada y coherente, los principios aprendidos de la arquitectura sostenible, a la remodelación del instituto Infante Don Juan Manuel. Sin embargo, como se puede apreciar en el siguiente apartado: “Problemas estructurales y funcionales” del instituto, las carencias de éste son demasiado numerosas como para solucionarlas y aplicar después medidas sostenibles, es decir, lo más práctico es construir un nuevo instituto totalmente diferente, que solucione la mayor cantidad posible de los fallos actuales y que sea respetuoso con el medioambiente.

La nueva construcción se ubicará en el solar donde está emplazado actualmente el instituto y posteriormente, mediante el programa informático Google SketchUp, que permite situar edificios importados del programa Google Earth, recrearé un mapa tamaño real de la zona señalada.

4.1. EL INSTITUTO IES INFANTE DON JUAN MANUEL

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En este trabajo de investigación, en busca de los principios de una arquitectura verde o sostenible, me he basado como piedra angular en el instituto Infante Don Juan Manuel de la ciudad de Murcia (España). El motivo de esta elección, es que al recibir aquí mi formación académica desde hace siete años, me resulta más sencillo detectar los fallos estructurales y funcionales del edificio.

Ilustración 26. IES Infante Don Juan Manuel

Ilustración 27. Maqueta digital del instituto

4.1.1. Problemas estructurales y funcionales En primer lugar, es un instituto antiguo que mantiene la fachada originaria: color, estructura y disposición, con el añadido de un ascensor (2011) y un Pabellón Deportivo (2012). Aunque el edificio no rompe la estética del entorno en el que se encuentra, cada vez con menos árboles y más deteriorado, requiere de una mejora estética, una reforma exterior que afecte a la fachada, pero manteniendo el equilibrio estético de la actual.

El ascensor, recién construido, rompe la armonía estructural y visual de un lateral de la fachada, de color amarillo pálido,

Ilustración 29. Maqueta del ascensor

mediante un prisma Ilustración 28. Maqueta de los de base cuadrada pasillos gris situado en una de las esquinas, tal y como se aprecia en la Ilustración 29. Por problemas de espacio, tuvo que construirse en ese emplazamiento; en la posterior remodelación, lo situaré de modo que se adapte totalmente a la forma del nuevo instituto.

Además del ascensor, el recién inaugurado Pabellón Deportivo supone un bloque de cemento en medio de la parcela del instituto, donde se ubican la pista de baloncesto y parte del jardín, que rompe totalmente con la estética antigua del edificio. Se trata de una construcción de planta rectangular, de paredes de cemento y con un tejado inclinado de chapa verde. Esta nave afecta tanto al exterior como al interior del instituto, pues sus robustas y monocromas paredes bloquean la visión del colegio CEIP Santa María de Gracia y viceversa. Además, Ilustración 30. Puertas de salida al parte del jardín que era una seña de identidad del exterior y al patio IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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instituto, ha sido eliminado para dejar espacio a los vestuarios del pabellón. El acomodo de esta nueva construcción al edificio, ya construido y con unas medidas poco acordes con el entorno, ha conllevado, como en el caso del ascensor, una nueva aberración estética, funcional e incluso estructural - pues el pabellón deja sin espacio de recreo a gran parte del alumnado. Por ello, añado en los planes de remodelación ambos hechos para tenerlos en cuenta y solucionar los problemas que causan actualmente.

Se trata de un edificio cuya planta forma dos "L" superpuestas, configurando cada una un ala del edificio, donde se ubican las aulas, departamentos y laboratorios.

La orientación es Norte-Sur lo que supone una deficiente iluminación. Muchas de ellas se han tabicado, por lo que su espacio se ha reducido considerablemente.

Los pasillos y el hall son muy estrechos y ambos deben recoger en el recreo a más de 800 alumnos, que bajan por unas escaleras de no más de tres metros de anchura. Considero, por tanto, fallos funcionales y estructurales en ambos espacios, que podrían corregirse abriendo amplias puertas que comunicasen con el exterior. Hay que tener en cuenta también que una de ellas fue suprimida por la construcción del ascensor.

4.1.2. Problemas medioambientales En cuanto al respeto por el medio ambiente y su adaptación al ecosistema, el Instituto Infante Don Juan Manuel presenta numerosas carencias, prácticamente como todos los edificios que lo rodean.

En primer lugar, ya he mencionado los fallos de iluminación debidos a la orientación N-S del edificio. En una Región donde la radiación solar es tan abundante, se aprovecha muy poco la luz natural y la iluminación de las aulas es deficiente. A esto se le suma el problema de la pintura reflejante de las pizarras, que provoca el cierre de las persianas, sustituyendo así la luz natural por la artificial.

Por otro lado, como la iluminación no es adecuada, también la aclimatación natural, que depende de ésta, se ve afectada. En verano las temperaturas interiores son muy elevadas y en invierno frías. Además, tal y como ocurre en los pueblos andaluces, la radiación solar en Murcia incide muy directamente y los materiales del edificio, favorecen su calentamiento. Sin embargo, en invierno, la forma del edificio -un prisma rectangular – propicia una menor retención del calor que si tuviese por ejemplo forma semiesférica.

Este desorden térmico se intenta solucionar mediante el empleo de sistemas de calefacción alimentados por energía eléctrica: placas térmicas en las aulas -que invierno solo encienden las tres primeras horas- y algún aparato de aire acondicionado, lo que supone un gasto de energía eléctrica considerable.

Desde un punto de vista más cercano al alumnado, existe falta de concienciación por la necesidad del reciclaje y la reutilización de productos usados, a pesar de que ya se han instalado contenedores para reciclar en aulas y escaleras.

Finalmente, en lo que se refiere al respeto al medioambiente, el instituto aun no se ha iniciado en el uso de las energías renovables, que es el aspecto quizás más conocido de la sostenibilidad y por tanto de la arquitectura ecológica. Lo único reseñable, ha sido la instalación de cuatro paneles solares, en el techo de los vestuarios del Pabellón deportivo.

4.1.3. Situación en la Región de Murcia IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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Mi proyecto de construcción de un nuevo instituto, pretende adecuarse a los principios de sostenibilidad, por lo que deberá contemplar un estudio previo del terreno donde se ubicará, los materiales para su construcción y las condiciones climáticas y meteorológicas de la ciudad de Murcia.

"Murcia es una ciudad española, capital del municipio y de la provincia del mismo nombre y de la comunidad autónoma de la Región de Murcia" (Wikipedia,

Ilustración 31. Cubierta adaptada al medio de la Academia de ciencias de California

la enciclopedia libre). Se divide de norte a sur en dos partes diferentes, separadas por una serie de sierras que conforman la llamada Cordillera Sur: La vega del Segura, donde se encuentra la conocida huerta, es un llano de inundación depositado sobre una fosa tectónica que constituye la depresión prelitoral murciana. Las elevaciones montañosas que la encajonan en sus flancos norte y sur están compuestas de suaves colinas, constituidas por areniscas y margas mientras que el zócalo sur de la depresión está formado por las sierras constituidas por materiales calizos, dolomías, esquistos, filitas y cuarcitas.

Ilustración 32. Temperaturas y humedad a lo largo del año

4.1.3.1.Clima Por su posición latitudinal (38N) y su situación al Este de uno de los grandes océanos del planeta, el clima de la Región de Murcia muestra características típicamente mediterráneas, es decir, los veranos son cálidos y los inviernos frescos.

Tiene una temperatura media anual de 17,8º una media máxima de 30º y una media mínima de 11,2º (la Verdad: s.f.)

Se encuentra en una zona de transición entre los climas mediterráneos y los climas semiáridos que avanzan las características del desierto norteafricano, lo que se traduce en temperaturas más altas y precipitaciones escasas. La influencia del desierto del Sahara se manifiesta en ocasiones por la entrada de masas de aire que originan olas de calor. Pero los climas mediterráneos son climas de costas occidentales de los continentes y, aunque puede considerarse que la Región de Murcia está en la costa occidental de Eurasia, se sitúa protegida de su influencia por diversas alineaciones montañosas peninsulares. Aunque por otro lado, la cercanía al Mediterráneo garantiza la suavidad de las temperaturas propia de estos climas, pero no la abundancia de precipitaciones propias de territorios de su misma latitud aunque de cara al océano (Wikipedia:2013).

Las borrascas de frente polar llegan a la Región de Murcia habiendo perdido su carga de agua y recalentadas debido al efecto Foehn, que se debe a que el aire saturado de humedad y el aire seco cambian su temperatura con velocidad desigual.

De este modo la masa de aire templada y húmeda en origen se convierte en cálida y seca.

4.1.3.2. El Sol Debido a su latitud meridional, la Región de Murcia recibe una fuerte insolación anual. El número de horas de sol en el observatorio es de 2.500, con un máximo en julio (284) y un mínimo en diciembre (146). Pero la disposición Este-Oeste de las principales cordilleras supone la aparición de importantes contrastes de Sol y sombra en todo el territorio, especialmente notables en los meses invernales debido a la IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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escasa altura del sol. Por eso, las variaciones locales en la radiación recibida son notables (La Verdad: s.f.)

4.1.3.3. El viento La orientación OSO-ENE del relieve bético canalizan los vientos procedentes del Atlántico. Se trata de vientos frescos y húmedos en los sectores montañosos del Noroeste pero que van adquiriendo características Foehn conforme se desplazan hacia el interior (La Verdad: s.f.).

Los vientos de procedencia NNO, que predominan durante el invierno, son secos y fríos debido a su largo recorrido por la península. La presencia de borrascas en el Mediterráneo asociadas a fenómenos de convección da lugar a un régimen de vientos del Este, con características húmedas en el flanco oriental de la región, que se van desecando hacia el interior. Esta situación predomina en primavera y verano, extendiéndose al otoño. De esta manera, destacan los vientos de SO y NE. La velocidad del viento es moderada salvo en el litoral, más expuesto a vientos de levante así, en San Javier se registra un recorrido de viento de 122.307 km al año mientras que en Alcantarilla es de sólo 56.458 km al año (La Verdad: s.f.).

Ilustración 33. Dirección de los vientos el día 14/07/2012

Ilustración 34 Dirección del viento el día 24/01/2013

4.2. UBICACIÓN DEL CENTRO Actualmente, el instituto está orientado formando un ángulo de 45º aproximadamente con la línea imaginaria Norte-Sur en la ciudad de Murcia, de Latitud: 37° 59' 00'' Norte y longitud 01° 08' 00'' Oeste. Hay que recordar que Murcia tiene un clima que se caracteriza por inviernos suaves y veranos bastante fuertes, por escasas precipitaciones y abundante humedad. Además, las diferentes corrientes procedentes del Sahara y del clima continental y mediterráneo, generan una situación eólica bastante aprovechable.

También es importante recordar que la orientación Sur de un plano vertical recibe mayores cantidades de radiación a lo largo del día; la Norte tan solo de forma oblicua, en el orto y en el ocaso; la Este, la radiación tangencial y oblicua, en las primeras horas de la mañana y la Oeste, la misma aunque en las últimas horas del día. Por ello la orientación Sur es preferible para la captación solar y la vida doméstica, la Norte para sitios en los que se requiera iluminación y ventilaciones más frescas, y la Este y Oeste para usos matutinos como los usos escolares. Sin embargo, el actual instituto no está orientado en una posición definida, pues es oblicua a las líneas imaginarias Norte-Sur y Este-Oeste.

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Por ello, la nueva construcción aunque situada en la misma parcela, orientará su fachada principal al Este, para aprovechar la radiación solar cuando amanece y la radiación del mediodía, que es prácticamente perpendicular a la superficie terrestre; puesto que el uso al que va dirigido el edificio es escolar y, por tanto matutino.

Además, la orientación está relacionada también con los vientos, hecho que explicaré más adelante.

Ilustración 35. Orientación de la planta del centro actual

Ilustración 36. Orientación de la planta del nuevo centro

Ilustración 37. Ídem Ilustración 36

4.3. FORMA DEL NUEVO EDIFICIO Como he dicho en el apartado: “Aclimatación natural: aprovechamiento de las radiaciones solares” la forma del edificio es un factor esencial que influye en la retención del calor del interior. La forma esférica retiene mejor el calor que la prismática, por ese motivo nuestro centro, de estructura prismática, consume demasiada energía en calefacción y refrigeración, para conseguir temperaturas óptimas. De ahí que la estructura del nuevo edificio deberá tener una forma semiesférica para conseguir una mejor aclimatación.

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Ilustración 38. Forma prismática del actual instituto

Ilustración 39. Forma semiesférica del nuevo instituto

4.4. FUNCIONAMIENTO ENERGÉTICO Murcia tiene un clima relativamente suave, las temperaturas en invierno son moderadamente frías y en verano son bastante elevadas. Por ello, uno de los objetivos que hay que tener en cuenta para la reconstrucción del centro, es mantener unas temperaturas cálidas en invierno y frescas en verano, pero sin utilizar sistemas de calefacción y refrigeración artificiales. Así que se aplicarán sistemas sostenibles, como captadores solares, “cubiertas verdes”, muros captadores, placas fotovoltaicas, velas y chimeneas eólicas, empleo de vegetación de hoja caduca y el uso del agua como refrigerante natural.

4.4.1. Captadores solares Los captadores solares son sistemas que frenan la radiación solar mediante materiales conductores del calor. Al absorber el calor, este sistema es muy apto para la refrigeración y, si además se emplea como material caloportador el agua, la captación solar se puede usar como sistema de calefacción en invierno. Este factor ayuda por tanto calefacción

a la refrigeración y Ilustración 40. Captadores solares situados delante natural, pero no es de la fachada principal IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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suficiente para abastecer un instituto completo (González, M. J.: 2004).

En la ilustración de la izquierda, se pueden observar cuatro paneles captadores de radiación solar directa, dispuestos en una placa superior de vidrio, que permite el paso casi completo de la radiación y por lo tanto del calor. En su interior hay un fluido caloportador como el agua, que se calienta con el calor de la radiación y que circula por un entramado de canales, de un material conductor térmico que discurre por las paredes y los suelos del centro, actuando como sistema natural de calefacción en invierno.

Están orientados hacia el Este para aprovechar las radiaciones matutinas y además la superficie posee tres huecos, por los que entra directamente la radiación para calentar e iluminar la fachada principal.

En el caso de la refrigeración del edificio, bastaría desactivar este sistema y hacer circular directamente el agua por los canales, pero esto se verá más adelante.

4.4.2. Cubiertas verdes.

Como he dicho en el apartado “Calefacción eficiente”, las cubiertas verdes son empleadas para mantener el microclima interior de un edificio y para evitar las pérdidas de calor, es decir, funcionan como un aislante. Pero estas cubiertas no sólo tienen esa función, sino que además actúan como captadoras del agua de lluvia, humidifican el ambiente, reducen la contaminación del edificio y ofrecen un resultado final de unión con el medioambiente (González, M. J.: 2004). Por estas razones y a semejanza de la Escuela de Arte de Nyanang de Singapur o la Academia de Ciencias de California, el nuevo centro también estará provisto de una cubierta verde.

Dicha cubierta actúa como aislante térmico y crea un microclima en el interior del edificio, para mantener las temperaturas conseguidas mediante los restantes sistemas de calefacción y refrigeración. Además, consta de varias capas, entre las que se encuentran una capa inferior que la aísla del edificio y la propia vegetación, que actúa como captadora y filtradora del agua de lluvia. Y finalmente, con el agua recogida, se consiguen niveles de humedad y temperaturas aptas y adecuadas para el confort humano debido a la propiedad termorreguladora del fluido.

Ilustración 41. "Cubierta verde" del nuevo centro.

4.4.3. Muros captadores

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Los muros captadores están formados por materiales dotados de una fuerte inercia térmica, que retendrán el calor de la radiación solar activa y evitarán que penetre al Ilustración 42. Muro captador junto con la vegetación en verano interior del edificio (González, M. J.: 2004). En el nuevo edificio, este muro se situará delante de la fachada principal, cubriendo la mitad de su superficie y estará construido con un vidrio caloportador que permitirá calentar el agua que se utilizará en el interior. Este sistema favorecerá que solamente penetre la radiación pasiva, que es “la luz”, y evitará que pase la radiación activa, que es “el calor”.

Los muros captadores cubrirán una superficie equivalente a la mitad de la fachada principal y serán eficientes tanto en invierno como en verano.

Además de los muros captadores, se plantará un muro natural de árboles de hoja caduca, cuya situación, en la mitad izquierda de la fachada arrojará una sombra, que conseguirá rebajar en verano la temperatura en el interior.

Por otro lado, en invierno, se activará el sistema de calefacción de los captadores solares, que dejarán pasar la luz por el muro de vidrio y también por el muro Ilustración 43. Muro captador junto sin la vegetación en invierno vegetal, puesto que los árboles al ser de hoja caduca, en invierno dejarán pasar la radiación.

En definitiva, con este tercer sistema se conseguirá una climatización casi perfecta y natural del interior, con un ahorro energético próximo al 100%.

4.4.4. Placas fotovoltaicas Las placas fotovoltaicas son una de las señas de identidad de un edificio sostenible, ya que suponen un importantísimo aporte energético para el edificio. Al ahorro en el gasto del consumo eléctrico se le suma la cualidad no contaminante del sistema de placas fotovoltaicas.

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Este sistema es especialmente adecuado y rentable en una ciudad como Murcia con 3000 horas de sol al año y aunque no es lo único que hay que tener en cuenta para el desarrollo de la arquitectura sostenible si es muy importante. El aporte energético que necesita el edificio para “arrancar” sus sistemas naturales supone un tanto por ciento del consumo energético y de la contaminación emitida, por lo que si esa energía, prácticamente eléctrica, es aportada mediante células fotovoltaicas se consigue reducir notablemente este gasto.

Los paneles fotovoltaicos estarán situados en la cubierta del edificio en forma de arco y estarán dotados de movilidad para adecuarse al ángulo de incidencia del sol a lo largo del día.

Ilustración 45. Paneles solares en la cubierta

Ilustración 44. Paneles solares

4.4.5. Velas y chimeneas eólicas En último lugar describo los sistemas de climatización del centro mediante la creación de espacios que favorezcan la ventilación adecuada. El sistema está compuesto por grandes velas que captan los vientos, que a su vez, son conducidos a las chimeneas eólicas encargadas de una ventilación y refrigeración adecuadas.

Ilustración 46. Vela orientada en dirección noroeste

Por un lado, las velas están orientadas en dirección Noroeste en verano y Suroeste en invierno, que son las direcciones de los vientos de la ciudad Ilustración 49. Vela orientada en dirección suroeste

Ilustración 48. Espacio interior

de Murcia. Estos vientos son conducidos a unos espacios interiores, que al no estar expuestos a la radiación solar directa mantienen temperaturas frías. De forma, que cuando las velas conducen el viento exterior cálido al interior de estos espacios, se produce un fenómeno basado en la Ilustración 47. Chimenea eólica

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densidad de los fluidos, por la cual un fluido más caliente que otro, tiende a subir porque es menos denso que el que es más frío, y asciende para volver al exterior por las chimeneas eólicas anteriormente descritas. De esta forma, se consigue mantener los espacios interiores a temperaturas constantes y adecuadas al confort humano.

4.4.6. Resolución de otros problemas estructurales El instituto actual tiene algunos errores que desarrollé en el apartado “Problemas estructurales y funcionales”, entre los cuales se encuentran la nefasta situación del ascensor y el diseño del nuevo pabellón deportivo, que ha restado una amplia zona de recreo y de abundante vegetación.

Estas son mis propuestas para enmendar los Ilustración 50. Ascensor oculto tras el muro captador

errores referidos anteriormente:

Ilustración 51. Pabellón semejante al nuevo centro

La integración del ascensor con la estructura principal del edificio, empleando el mismo material, para evitar la ruptura por contraste, que existe actualmente

entre ambos.

Por otro lado, el pabellón lo diseñaré mediante una estructura semejante a la del nuevo instituto, para que no rompa con la armonía del conjunto. Por ello, tendrá una forma casi semiesférica, con una cubierta verde, placas solares transparentes que dejen pasar la radiación pasiva y una zona de recreo bajo la cual estará la zona deportiva propiamente dicha. Esta solución además de dotar al conjunto de una unidad estética, pretende adaptarlo a los principios arquitectónicos sostenibles.

Ilustración 52. Interior del pabellón, piso inferior: zona deportiva

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Ilustración 53.Interior del pabellón, piso inferior: zona deportiva

4.5. ACABADO FINAL El resultado final es el compendio entre todos estos sistemas individuales que se adaptan perfectamente a los principios arquitectónicos sostenibles y que se integran en el medioambiente de forma casi ideal reduciendo el consumo energético y la contaminación.

Ilustración 55. Acabado del nuevo instituto

Ilustración 54. Acabado final del nuevo pabellón.

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5. CONCLUSIÓN La industria de la construcción debe centrarse en un modelo de edificación específico para cada edificio, con el fin de que se logre adaptar al medio en el que va a ir situado. La arquitectura verde es la que dicta las normas que debe seguir un edificio para adaptarse a dicho medio, y consiste en el estudio de diferentes aspectos que ayudan a lograr un diseño adecuado. Entre estos aspectos se hallan: la orientación y situación geográfica del edificio, el estudio del clima propio del lugar, los materiales predominantes en dicho lugar, y el empleo de sistemas de refrigeración y calefacción naturales. Es decir, la arquitectura sostenible consiste en la valoración cuidadosa de todos estos factores para conseguir reducir los niveles de contaminación emitidos y el consumo energético de la industria constructiva.

Por otro lado, tras la investigación se ha tenido que replantear uno de los objetivos, pues según dicta esta tendencia arquitectónica, un edificio sostenible ha de ser pensado desde la fase de diseño por lo que no se le pueden incorporar medidas sostenibles a una arquitectura ya existente. Consecuentemente, la remodelación del instituto Infante Don Juan Manuel no ha sido una remodelación propiamente dicha, sino una reconstrucción total del centro.

El nuevo centro cumple una serie de principios sostenibles, que han sido pensados desde el principio, atendiendo a los factores geográficos y climáticos de la Región de Murcia, y que hacen de éste un edificio totalmente sostenible y prácticamente no contaminante.

Además, también se han mejorado los problemas funcionales y estructurales del anterior centro, como la nefasta colocación del ascensor o el contraste estético entre el edificio principal y el pabellón deportivo mediante soluciones prácticas, sencillas y muy funcionales.

AGRADECIMIENTOS En primer lugar este trabajo se ha llevado a cabo bajo la supervisión de Dña.

Mª José Cardona Cardona, a quien debo agradecer la idea que me brindó para realizarlo, así como la paciencia y el apoyo en el seguimiento del mismo.

También he de agradecer a mi compañero Pablo López Pellicer, las numerosas páginas web que me ofreció para la labor investigadora y el interés mostrado por mi trabajo.

Por último, he de agradecer a D. Juan Sánchez, director del Centro, la maqueta informática que puso a mi disposición y a partir de la cual puede elaborar la mía propia.

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ANEXOS FOTOGRAFÍAS DEL NUEVO CENTRO

Ilustración 56. Planta del nuevo edificio

Ilustración 57. Detalle de la entrada

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Ilustración 58. Detalle de la parte trasera

Una vez construido el nuevo centro, el programa Google SketchUp permite trasladar el modelo al programa Google Earth para poder visualizar la construcción donde ha sido ubicada, en este caso, la parcela del IES Infante Don Juan Manuel.

Ilustración 59. Nuevo centro sobre un mapa real de Google Earth

Ilustración 60. Planta del nuevo centro encajada en la parcela rectangular del anterior

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FOTOGRAFÍAS DEL ANTIGUO INSTITUTO Para comenzar con la investigación realicé una maqueta informática a escala real del IES Infante Don Juan Manuel, tomando medidas de las alturas de los pisos, las dimensiones de las aulas, los pasillos, las escaleras, etc.

Ilustración 62. Maqueta de la entrada

Ilustración 61. Vista de las escaleras

Ilustración 63. Entrada

Ilustración 64. Vista de un aula

BOCETOS DEL DISEÑO DEL NUEVO CENTRO Para aplicar los principios sostenibles de la arquitectura verde estudiados anteriormente en el nuevo centro, elaboré primero una serie de bocetos, que recogiesen los principios estético-funcionales del edificio.

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ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Maqueta Virtual IES Infante don Juan Manuel ......................................... 4 Ilustración 2. Instalación fotovoltaica adosada .............................................................. 8 Ilustración 3. Instalación fotovoltaica integrada ............................................................. 9 Ilustración 4. Casa prefabricada Domespace; edificio habitat 67 .................................. 9 Ilustración 5. Ejemplo de casa Noruega ...................................................................... 11 Ilustración 6. Sencillo esquema de una chimenea solar .............................................. 11 Ilustración 7. Patio andaluz ......................................................................................... 11 Ilustración 8. Casa David Wright ................................................................................. 12 Ilustración 9. Casa Egri ............................................................................................... 12 Ilustración 10. Emblema de LEED .............................................................................. 17 Ilustración 11. Ayuntamiento de Chicago .................................................................... 19 Ilustración 12. Academia de Ciencias de California .................................................... 20 Ilustración 13. Academia de Ciencias de California .................................................... 20 Ilustración 14. Casas de la tierra ................................................................................. 20 Ilustración 15. Escuela de arte y diseño Nanyang en Singapur ................................... 21 Ilustración 16. Villa termal Blumau, Austria ................................................................. 21 Ilustración 17.Edificio ACROS, Japón ......................................................................... 21 Ilustración 18. Torre Hearst, Nueva York .................................................................... 22 Ilustración 19. BuildingResearch Establishment, Garston ........................................... 22 Ilustración 20. Centro de investigación sostenible en Murcia ...................................... 23 Ilustración 21. CEMACAM, Murcia .............................................................................. 23 Ilustración 22. Piscina del CEMACAM ........................................................................ 23 Ilustración 23. Casa Verde del CEMACAM ................................................................. 23 Ilustración 24. Rosa de los Vientos del CEMACAM .................................................... 23 Ilustración 25. Programa informático Google SketchUp .............................................. 24 Ilustración 26. Maqueta digital del instituto.................................................................. 25 Ilustración 27. IES Infante Don Juan Manuel .............................................................. 25 IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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Miguel Ballesteros Herraiz

Arquitectura verde aplicada al diseño del IES Infante Don Juan Manuel

Ilustración 28. Maqueta de los pasillos ....................................................................... 25 Ilustración 29. Maqueta del ascensor .......................................................................... 25 Ilustración 30. Puertas de salida al exterior y al patio ................................................. 25 Ilustración 31. Cubierta adaptada al medio de la Academia de ciencias de California 27 Ilustración 32. Temperaturas y humedad a lo largo del año ........................................ 27 Ilustración 33. Dirección de los vientos el día 14/07/2012 ........................................... 28 Ilustración 34 Dirección del viento el día 24/01/2013 .................................................. 28 Ilustración 35. Orientación de la planta del centro actual ............................................ 29 Ilustración 36. Orientación de la planta del nuevo centro ............................................ 29 Ilustración 37. Ídem Ilustración 36............................................................................... 29 Ilustración 38. Forma prismática del actual instituto .................................................... 30 Ilustración 39. Forma semiesférica del nuevo instituto ................................................ 30 Ilustración 40. Captadores solares situados delante de la fachada principal ............... 30 Ilustración 41. "Cubierta verde" del nuevo centro. ....................................................... 31 Ilustración 42. Muro captador junto con la vegetación en verano ................................ 32 Ilustración 43. Muro captador junto sin la vegetación en invierno ............................... 32 Ilustración 44. Paneles solares ................................................................................... 33 Ilustración 45. Paneles solares en la cubierta ............................................................. 33 Ilustración 46. Vela orientada en dirección noroeste ................................................... 33 Ilustración 47. Vela orientada en dirección suroeste ................................................... 33 Ilustración 48. Espacio interior .................................................................................... 33 Ilustración 49. Chimenea eólica .................................................................................. 33 Ilustración 50. Ascensor oculto tras el muro captador ................................................. 34 Ilustración 51. Pabellón semejante al nuevo centro .................................................... 34 Ilustración 52. Interior del pabellón, piso inferior: zona deportiva ................................ 34 Ilustración 53.Interior del pabellón, piso inferior: zona deportiva ................................. 35 Ilustración 54. Acabado del nuevo instituto ................................................................. 35 Ilustración 55. Acabado final del nuevo pabellón. ....................................................... 35 Ilustración 56. Planta del nuevo edificio ...................................................................... 37 Ilustración 57. Detalle de la entrada ............................................................................ 37 Ilustración 58. Detalle de la parte trasera .................................................................... 38 Ilustración 59. Nuevo centro sobre un mapa real de Google Earth ............................. 38 Ilustración 60. Planta del nuevo centro encajada en la parcela rectangular del anterior .......... 38 Ilustración 61. Vista de las escaleras .......................................................................... 39 Ilustración 62. Maqueta de la entrada ......................................................................... 39 Ilustración 63. Entrada real ......................................................................................... 39 Ilustración 64. Vista de un aula ................................................................................... 39

INDICE DE TABLAS Tabla 1. Incidencias de la construcción sobre el medio ambiente ................................. 6

IES Infante Don Juan Manuel, Murcia 2012/2013

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