AlveolO Proyectos de arquitectura paramétrica 2011 / Jose Ballesteros Paula Montoya / Carmen Mazaira / Álvaro Castro / Roberto Molinos
AlveolO2 : Alejandro Dones - Mar Garrido - Hector Herrero - Lucía Martín Antonio Obrist - Mikela de Tchaves
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Situación nudo SUR M-30
El intercambiador de vehículos se sitúa en el nudo Sur, el encuentro entre la M-30 y la A-4, que conecta Madrid con Andalucía.
Pa
rq ue
tr
4
M-30
A-
Nudo SUR M-30/A-4
El propósito del proyecto consiste en dotar a este lugar de un intercambiador y productor de energía donde los coches de combustión se cambian por coches eléctricos y donde los conductores de coches eléctricos pueden cargar sus baterías y continuar su trayecto. Un proyecto que a su vez intercambia el CO2 de los coches por el oxígeno mediante mecanismos naturales y artificiales que filtran y purifican el aire contaminado. Es decir, un proyecto que se comporta como un alveolo pulmonar, un lugar de intercambio, oxigenación y productor de energía.
en
El parque es un pulmón verde para la ciudad, un lugar oxigenado y silencioso que contrasta con la contaminación del aire y acústica que generan los vehículos que circulan por las vías.
Ti er no
Ga lv án
Nos centramos en la zona delimita por el parque Tierno Galván y una zona ferroviaria de mercaderías.
N
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Preexistencias+objetivos Objetivos
zo
zo
na
na
ox
ox
ig
ig
en
en
ad
a
ad
a
Preexistencias
zona contaminada
zona oxigenada
Transformación de espacios intersticiales en conectores e intercambiadores con función oxigenadora Zonas oxigenadas Zonas de intervención --> Oxigenación
Zonas contaminadas
Transformación de espacios residuales en parque. Extensión sur del parque Tierno Galván
Conexión peatonal entre Parques a través de alveolos atmosféricos que filtran y purifican el aire
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Función alveolar “Alveolo Pulmonar” El alveolo pulmonar es la unidad básica del sistema respiratorio. Están ubicados en las terminaciones de los bronquiolos y realizan el intercambio de gases entre el aire inspirado y la sangre. Son, básicamente, sacos de aire en los pulmones donde se produce el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono.
Intercambio de gases 2
OC 2
Vaso sanguíneo 2
OC 2
O
OC 2 2
OC
2
OC
2
O 2
2
O
Alveolo pulmonar
O 2
O 2
Tejido alveolar Los alveolos son estructuras huecas, aproximadamente hemisféricas, de 250 mm de diámetro, cuyo contenido aéreo está en permanente renovación y en el espesor de cuyas paredes circula sangre a través de una densa malla capilar.
Función oxigenadora La sangre que circula constantemente por los capilares alveolares extrae el oxígeno del aire alveolar y lo carga de CO2 de manera que es necesario que este aire se renueve constantemente
O
O
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura param茅trica / 2011
Campos alveolares Construcciones alveolares con vasos de pl谩stico de diferentes medidas y agrupaciones. Instalaciones alveoloares a partir de un mismo material u objeto que, mediante su agrupaci贸n y deformaci贸n crean campos alveolares,ligeros y transpirables. Artista: Tara Donovan
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura param茅trica / 2011
Arquitectura alveolar Tejido Alveolar
Funci贸n Oxigenadora
Nubes de vapor y agua
Estructura alveolar
Rolex Center. Lausanne SANAA, 2004-2010
Eco Boulevard Vallecas. Ecosistema Urbano, 2004-2005
Rolex Center. Lausanne SANAA, 2004-2010
Water Cube. Beijing PTW Architects, 2004-2007
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Programa
FILTRADOR + PURIFICADOR AIRE
Alveolos Atmosféricos
Conexión peatonal en tejido alveolar Extensión Parque Tierno Galván hacia el sur Coches de Combustión --> Coches Eléctricos
Aparcamiento
INTERCAMBIADOR
Red de servicios
Recarga de baterías de coches eléctricos
Producción Energía Electrica
CAPTADOR SOLAR Envolvente Captadora
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramĂŠtrica / 2011
AlveolO
2
// Intercambiador en el nudo Sur de la M-30
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Implantación + Programa
Márgenes de la M-30 atractores de vehículos Programa: * Aparcamiento-intercambiador para coches eléctricos y de combustión
Espacios intersticiales Programa: * Conectores peatonales (alveolos) entre parques (pulmones. * Recarga rápida de baterías eléctricas en planta baja * Filtradores y purificadores del aire * Productores de energía.
Con la función de filtrado e intercambio de gases, coches contaminantes por eléctricos y la conexión de parques (pulmones) mediantes conectores alveolares, las vías se límpian y se reduce el nivel de contaminación.
Los alveolos se sitúan en los espacios entre vías. Su dimensión y forma final vienen determinadas por la evaluación solar y la evaluación de las conexiones entre alveolos, obteniendo un rendimiento solar óptimo y las conexiones más rápidas entre ellos.
Obtención de espacios alveolares en membrana elástica
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
2
Organización Alveolar Definiciones Alveolos Intercambiadores
Intercambiador de coches de combustión por coches eléctricos
Definición: Aparcamiento automático para el intercambio de coches de combustión por coches eléctricos.
Conexión petatonal entre el parque Tierno Galván con su extensión en el lado sur
Alveolos Atmosféricos Definción: - Conexión peatonal entre el parque Tierno Galván y su extensión Sur. - Captadores de energía solar y productores de energía eléctrica para consumo propio. - Filtradores del aire contaminado.
Superficie libre entre vías
Concexiones Alveolares Definción:
N Organización Alveolar E: 1/1.500
- Conexiones peatonales entre alveolos y salvando distancias entre vías.
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
2
Organización Alveolar (2) + Parámetros Parámetros Alveolos Intercambiadores
Estaciones de carga de baterías eléctricas + Depósitos de Agua + Alveolos de Servicio + Autolavado de Coches
Parámetros a evaluar: -
Superficie en planta Altura Capacidad para coches Radiación Solar
Alveolos Atmosféricos Parámetros a evaluar: -
Superficie libre entre vías Distancia entre alveolos Altura Inclinación Radiación Solar Contaminación del aire
Concexiones Alveolares Parámetros a evaluar:
N Organización Alveolar Nivel 0 E: 1/1.500
- Distancia entre alveolos - Perpendicularidad a las vías
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Definición GRASSHOPPER
Definción del Proyecto Grasshopper Introducimos los parámetros mencionados anteriormente para la definición de Grasshopper del Intercambiador Alveolar.
AlveolO
2
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Organización Alveolar (2) + Parámetros
AlveolO
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Definición Alveolar Nivel 2
Captador de Radiación Solar + Filtro Aire Contaminado
Suministro Energía Eléctica + Depósito de agua
Evaluación
Captador El nivel superior del alveolo varía en altura, inclinación y orientación dependiendo de las condiciones atmosféricas de cada alveolo.
Nivel 1 Microclima Alveolar El recorrido peatonal entre parques y aparcamientos se realiza a través de alveolos atmosféricos. Éstos filtran y purifican el aire contaminado y crean microclimas según las condiciones de su ubicación.
Nivel 0 Recarga Batería Eléctrica La energía que se produce en los niveles 1+2 es reconducida al nivel 0 para la recarga de baterías de los coches eléctricos. En este nivel también hay depósitos de agua pluvial que abastecen los alveolos atmosféricos.
de
cada uno de los alveolos dependiendo de las características térmicas del entorno. Éstas determinan la altura, inclinación y orientación óptimas. La piel captadora (tejido alveolar) produce energía eléctrica para cargar las baterías de los coches eléctricos.
A través del nivel 1 se filtra y purifica el aire a través de mecanismos naturales y artificiales
El nivel 1 tiene una altura variable que va de 3m a 5m.
El nivel 2 tiene una altura variable que va de 3m a 6m y su orientación varía dependiendo de las características termodinámicas de cada alveolo.
Orientación norte para alveolos de microclima frío. Mayor superficie captadora solar.
Orientación sur para alveolos de microclima cálido. Mayor entrada de luz en el interior.
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
2
Definición Alveolar (2) 2) MECANISMOS
DATOS CLIMÁTICOS
DEFINICIÓN ALVEOLAR
Vegetación - Enredaderas y Redes trepadoras vegetales. - Mallas de sombras - Sistemas de riego por aspersión - Especies vegetales
Alveolo floral Temperatura: 5º-25º Humedad: 40-70% Alveolo Verde Temperatura: 15º-25º Humedad: 50-80% Alveolo Selvático Temperatura: 20º-30º Humedad: 50-80%
Orientación: Sur-Oeste Inclinación: 45º-65º Altura N1(hN1): de 3m a 5m Altura N2(hN2): de 3m a 5m Porcentaje de Reducción de la cubierta: 35-60% Tamaños S-M-L: S · Floral M · Verde L · Selvático
Aire - Ventiladores - Efecto Venturi - Mecanismos hinchables
Alveolo Ventoso Temperatura: 15º-27º Humedad: 40-80%
Orientación: Inclinación: Altura N1(hN1): Altura N2(hN2): Porc. Reduc.:
Norte 25º-40º de 3m a 4m de 3m a 5m 25-40%
- Ventiladores - Aspersores - Surtidores de agua - Proyectores de Pompas de jabón
Alveolo Nube Temperatura: 15º-35º Humedad: 80-100% Alveolo Burbuja Temperatura: 15º-25º Humedad: 60-100%
Orientación: Inclinación: Altura N1(hN1): Altura N2(hN2): Porc. Reduc.:
Norte* 50º-75º de 3m a 3,5m de 3 a 5m 30-70%
Alveolo Charco Temperatura: 12º-27º Humedad: 70-90%
Orientación: Inclinación: Altura N1(hN1): Altura N2(hN2): Porc. Reduc.:
Aire + Agua
Agua - Surtidores de agua - Suelo con relieve con zonas inundables
Tamaños S-M-L: S · Burbuja M · Nube Todas No 3m 3m 0-30%
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
2
Ubicación Alveolar Criterios de Ubicación: Alveolo Vegetal Niveles de contaminación
Alveolo Aire
Alveolo Agua
Nivel Contaminación
ALTO
MEDIO
BAJO
Nivel Radiación
ALTO
MEDIO
BAJO
Niveles de radiación w/m2 w/m2
Alveolos Vegetales Alveolos Aire Alveolos Agua
Alveolo Vegetal
Se sitúan en las zonas con máxima contaminación debido a la función filtradora de la vegetación y de radiación solar por su necesidad del sol para la fotosíntesis.
Alveolo Aire
Se sitúan en las zonas con niveles medios de radiación y contaminación ya que después del alveolo vegetal es el de mayor función filtradora a través de mecanismos artificiales.
Alveolo Agua
Encuentran su posición en zonas de baja radiación y contaminación debido a su menor implicación filtradora y captadora.
Proyectos de arquitectura param茅trica / 2011
Ubicaci贸n Alveolar (2)
AlveolO
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Alveolos Termodinámicos Alveolo Vegetal - Enredaderas y Redes trepadoras vegetales. Mecanismo natural de absorción de CO2 y obtención de O2
Alveolo Agua
- Suelo con relieve con depresiones inundables
- Mecanismos de riego por aspersión
Alveolo Aire+Agua - Ventiladores filtradores del aire contaminado.
- Aspersores y proyectores de pompas de jabón
- Surtidores de agua + Aspersores
- Apertura en planta que permite el paso del aire contaminado proveniente del nivel inferior para filtrarlo a través de mecanismos naturales y artificiales
Piel captadora + filtradora
- Depósito de agua pluvial. Ésta es bombeada hasta el nivel 1 para el funcionamiento de aspersores, proyectores de pompas de jabón y ventiladores integrados en el suelo
- Piel captadora solar. Placas fotovoltaicas hexagonales que se orientan al sol para su óptima captación. Los paneles orientados a norte son fijos y su composición permite el filtrado del aire contamidado
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Envolvente Captadora + Filtradora Envolvente Alveolar Captadora
Emvolvente Alveolar Captación Solar + Filtrado
Subtestructura para envolvente alveolar
La envolvente de los alveolos atmosféricos está compuesta por paneles hexagonales con misión captadora y filtradora. En la orientación SUR, los paneles son fotovoltaicos. La arista superior de cada panel es el contacto con la subestructura y permite el giro del mismo para orientarse al sol y obtener la mayor superficie captadora según el momento del día y la estación del año. Filtradora En la orientación NORTE, los paneles son filtradores. Su composición material permite el fitrado del aire contaminado que pasa a través de ellos. A diferencia de los paneles captadores, éstos se mantienen fijados a la subestructura sin permitir movimiento alguno.
Estructura Portantes
Paneles Captadores Orientables
Paneles Filtradores Fijos
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Envolvente Captadora+Filtradora Panles Filtradores - Posición Fija Orientación Norte - Paneles hexagonales filtradores de aire contaminado a través del paso del aire por la superficie del panel.
Envolvente Alveolar Composición de los paneles:
Filtradora + Captadora
Paneles Captadores- Posición Móvil Los paneles orientados a Sur, se orientan para obtener una mayor captación solar y por lo tanto un mayor rendimiento energético.
Posición de los paneles:
Orientación Sur Invierno - Paneles hexagonales captadores solares con menor inclinación en invierno.
Orientación Sur Verano - Paneles hexagonales captadores solares con mayor inclinación en verano.
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Alveolos Intercambiadores PROTOTIPO FINAL Evaluación Inclinación Paneles Grado de inclinación de los paneles para su óptima captación solar
2011
proyectos de arquitectura parametrica
ficha de resultados ensayos de radiacion OBJETIVO VERANO obtener la maxima exposicion al sol y tambien un procedimiento dinamico para obtener la maxima sombra obtener la maxima cantidad de energia OBJETIVO INVIERNO obtener la maxima exposicion al sol sobre la envolvente del edificio
Invierno 6,3º Verano 22,92º VERANO
(Consideramos superficie en sombra la que tiene una irradiancia < 20 W/m2) DATOS DEL EDIFICIO Ͳ1
compacidad (V/A m ) [C > 2 = Buena] 2,94 2 Superficie total envolvente (m ) 302,12 DATOS DE VERANO Superficie en sombra (m2) 31,71 2
Superficie en sol (m ) INVIERNO
270,41 Radiacion sobre paneles solares el 31 de julio(W) 82981,25 DATOS DE INVIERNO 2 Superficie en sombra (m )
36,22 2
Superficie en sol (m ) 265,90 Radiacion total sobre el edificio el 12 de febrero (W) 70017,46
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Evaluación Solar
Alveolos Intercambiadores Tangentes a las vías más extremas se sitúan los Alveolos Intercambiadores de coches de combustión por coches eléctricos. Su funcionamiento es automático y consiste en una estructura de almacenaje de vehículos a modo de estanterías. El coche de combustión es dirigido a través de una plataforma móvil, desplazado y elevado hasta ser colocado en un estante libre.
Esquema en planta del sistema automatizado: Datos Proyecto Nº de coches aparcados: 3.120 Altura Alveolos: 27 m. (11 niveles) Altura Nivel 0: 3,5m. Altura Nivel Nivel 1-11: 2,30m.
Coches eléctricos Plataforma móvil Coches de combustión
Nivel 1 - Nivel 11 Almacenaje Una estructura a modo de estantería para coches sirve para almacenarlos en el interior del alveolo, reduciendo el tiempo de aparcado y optimizando el número de cohes aparcados. Los coches son recogidos por una plataforma móvil que los desplaza y eleva hasta colocarlos en una estantería libre.
Nivel 0 Nivel de acceso El coche de combustión llega al alveolo intercambiador, se aparca y se obtiene en su lugar un coche eléctrico con el que continuar el trayecto por el centro de Madrid, reduciendo los niveles de contaminación.
2
Proyectos de arquitectura paramĂŠtrica / 2011
Vista general del conjunto
AlveolO
2
Proyectos de arquitectura paramĂŠtrica / 2011
AlveolO
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura param茅trica / 2011
Evaluaci贸n Solar
AlveolO
2
//
Evaluaci贸n Solar
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
2
Evaluación Solar
Evaluación 1 Datos Proyecto
2011
proyectos de arquitectura parametrica -Alveolos Atmosféricos
ficha de resultados ensayos de radiacion OBJETIVO VERANO obtener la maxima exposicion al sol y tambien un procedimiento dinamico para obtener la maxima sombra obtener la maxima cantidad de energia OBJETIVO INVIERNO obtener la maxima exposicion al sol sobre la envolvente del edificio
Nº: 9 Altura: de 12 a 17m
-Alveolos Intercambiadores: Nº: 4 Altura:
12m
VERANO
(Consideramos superficie en sombra la que tiene una irradiancia < 20 W/m2) DATOS DEL EDIFICIO Ͳ1
compacidad (V/A m ) [C > 2 = Buena] 2,24 2 Superficie total envolvente (m ) 41426,30 DATOS DE VERANO
-Conexiones Alveolares: Nº: 12
Superficie en sombra (m2) 19422,36 2
Superficie en sol (m ) INVIERNO
21787,52 Radiacion sobre paneles solares el 31 de julio(W) 5632208,34 DATOS DE INVIERNO 2
Superficie en sombra (m ) 22970,03 2
Superficie en sol (m ) 18239,86 Radiacion total sobre el edificio el 12 de febrero (W) 3691530,47
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Evaluación Solar
Evaluación 2 Datos Proyecto
2011
proyectos de arquitectura parametrica -Alveolos Atmosféricos
ficha de resultados ensayos de radiacion OBJETIVO VERANO obtener la maxima exposicion al sol y tambien un procedimiento dinamico para obtener la maxima sombra obtener la maxima cantidad de energia OBJETIVO INVIERNO obtener la maxima exposicion al sol sobre la envolvente del edificio
Nº: 11 Altura: de 12 a 17m
-Alveolos Intercambiadores: Nº: 4 Altura: 12m
VERANO
(Consideramos superficie en sombra la que tiene una irradiancia < 20 W/m2) DATOS DEL EDIFICIO Ͳ1
compacidad (V/A m ) [C > 2 = Buena] 2,41 2 Superficie total envolvente (m ) 65067,07 DATOS DE VERANO
-Conexiones Alveolares: Nº: 16
Superficie en sombra (m2) 32170,88 2
Superficie en sol (m ) INVIERNO
32873,73 Radiacion sobre paneles solares el 31 de julio(W) 9133663,01 DATOS DE INVIERNO 2
Superficie en sombra (m ) 36810,75 2
Superficie en sol (m ) 28233,86 Radiacion total sobre el edificio el 12 de febrero (W) 5827061,74
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Evaluación Solar
Evaluación 3 Datos Proyecto
ficha de resultados ensayos de radiacion OBJETIVO VERANO obtener la maxima exposicion al sol y tambien un procedimiento dinamico para obtener la maxima sombra obtener la maxima cantidad de energia OBJETIVO INVIERNO obtener la maxima exposicion al sol sobre la envolvente del edificio
Nº: 14 Altura: de 12 a 17m
-Alveolos Intercambiadores: Nº: 4 Altura: 12m
2011
proyectos de arquitectura parametrica
-Alveolos Atmosféricos
VERANO
(Consideramos superficie en sombra la que tiene una irradiancia < 20 W/m2) DATOS DEL EDIFICIO Ͳ1
compacidad (V/A m ) [C > 2 = Buena] 2,88 2 Superficie total envolvente (m ) 89664,46 DATOS DE VERANO
-Conexiones Alveolares: Nº: 20
Superficie en sombra (m2) 44574,95 2
Superficie en sol (m ) INVIERNO
45037,09 Radiacion sobre paneles solares el 31 de julio(W) 12467239,51 DATOS DE INVIERNO 2
Superficie en sombra (m ) 52952,81 2
Superficie en sol (m ) 36659,23 Radiacion total sobre el edificio el 12 de febrero (W) 7875926,91
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Evaluación Solar
Evaluación 4 Datos Proyecto
ficha de resultados ensayos de radiacion OBJETIVO VERANO obtener la maxima exposicion al sol y tambien un procedimiento dinamico para obtener la maxima sombra obtener la maxima cantidad de energia OBJETIVO INVIERNO obtener la maxima exposicion al sol sobre la envolvente del edificio
Nº: 14 Altura: de 12 a 17m
-Alveolos Intercambiadores: Nº: 4 Altura: 81m
2011
proyectos de arquitectura parametrica
-Alveolos Atmosféricos
VERANO
(Consideramos superficie en sombra la que tiene una irradiancia < 20 W/m2) DATOS DEL EDIFICIO Ͳ1
compacidad (V/A m ) [C > 2 = Buena] 3,06 2 Superficie total envolvente (m ) 191847,31 DATOS DE VERANO
-Conexiones Alveolares: Nº: 20
Superficie en sombra (m2) 97515,92 2
Superficie en sol (m ) INVIERNO
94003,97 Radiacion sobre paneles solares el 31 de julio(W) 19785424,11 DATOS DE INVIERNO 2 Superficie en sombra (m )
110499,45 2
Superficie en sol (m ) 81020,44 Radiacion total sobre el edificio el 12 de febrero (W) 14432668,64
2
AlveolO
Proyectos de arquitectura paramétrica / 2011
Evaluación Solar PROTOTIPO FINAL Evaluación 5 Datos Proyecto
2011
proyectos de arquitectura parametrica
-Alveolos Atmosféricos
ficha de resultados
Nº: 14 Altura: de 12 a 17m
ensayos de radiacion OBJETIVO VERANO obtener la maxima exposicion al sol y tambien un procedimiento dinamico para obtener la maxima sombra obtener la maxima cantidad de energia OBJETIVO INVIERNO obtener la maxima exposicion al sol sobre la envolvente del edificio
-Alveolos Intercambiadores: Nº: 4 Altura: 27m
VERANO
(Consideramos superficie en sombra la que tiene una irradiancia < 20 W/m2) DATOS DEL EDIFICIO Ͳ1
compacidad (V/A m ) [C > 2 = Buena] 3,03 2 Superficie total envolvente (m ) 107365,95 DATOS DE VERANO
-Conexiones Alveolares: Nº: 20
Superficie en sombra (m2)
-Superficie Total:
53474,09 2
Superficie en sol (m )
7.264 m2 PROTOTIPO FINAL: Con Alveolos Intercambiadores de 27m de altura, los alveolos atmosféricos siguen recibiendo radiación solar. Con estos parámetros obtenemos un buen nivel de radiación solar en los alveolos atmosféricos para un mayor nº de coches aparcados.
INVIERNO
53792,55 Radiacion sobre paneles solares el 31 de julio(W) 13602127,57 DATOS DE INVIERNO 2 Superficie en sombra (m )
62507,92 2
Superficie en sol (m ) 44758,73 Radiacion total sobre el edificio el 12 de febrero (W) 8880793,79
2
AlveolO Proyectos de arquitectura paramétrica 2011 / Jose Ballesteros Paula Montoya / Carmen Mazaira / Álvaro Castro / Roberto Molinos
AlveolO2 : Alejandro Dones - Mar Garrido -
Hector Herrero - Lucía Martín - Antonio Obrist - Mikela de Tchaves
2