obras con productos
guía básica para fachadas ventiladas y protección solar: envolventes inteligentes
Hunter Douglas
guía básica de diseño de protección solar
Obra: MAUI Producto Hunter Douglas: Quiebravista Aeroscreen
Obra: residencial Producto Hunter Douglas: Quiebravista Metalbrise
“A través de esta segunda guía, queremos entregar nuevas herramientas prácticas y soluciones de productos, para que los arquitectos puedan materializar de manera tangible en sus obras y diseños, las aspiraciones de una arquitectura más preocupada y amistosa con el entorno y con la calidad de vida y de trabajo de los que habitan en ellas. Hunter Douglas, interesado en la importancia que tiene hoy la temática y el concepto de “Arquitectura Sustentable” para los profesionales de la arquitectura, se ha preocupado en forma constante del desarrollo de nuevos y funcionales productos que responden a las necesidades de dicha problemática”.
Obra: Restaurant Emilio Producto Hunter Douglas: Cortasol Sunlines, aplicación cenital
Obra: Edificio OIT Producto Hunter Douglas: Quiebravista Aeroscreen 300 Plano
Obra: Estaciones Aéreas, Línea 4 Producto Hunter Douglas: Softwave 25
Esta guía ha contado con la colaboración del arquitecto de Javier del Río Ojeda: ¬ Arquitecto PUC. ¬ AADipl (Hons), programa de Energía en Arquitectura de la Architectural Association, Londres. ¬ Especialista en ahorro de energía en arquitectura. ¬ Participación en diversos eventos, cursos de extensión y conferencias, así como de estadías en el extranjero en torno a las Edificaciones Sustentables. ¬ Premio nacional F. Vivaceta 2003 del Colegio de Arquitectos de Chile. ¬ Profesor en las escuelas de arquitectura de la PUC, UFT y UNAB. ¬ Consultor independiente en eficiencia energética. ¬ Asesor para Hunter Douglas.
Show Room: Avenida del Cóndor 600, Edificio Pirámide 1, primer piso, Ciudad Empresarial, Huechuraba. Teléfono:394 0300, www.hunterdouglas.cl
Obra: Aeropuerto Arturo Merino Benítez Producto Hunter Douglas: Quiebravista Aeroscreen 300
Obra: Casa La Dehesa Producto Hunter Douglas: Quiebravista Woodbrise
introducción
conceptos generales Distribución de la radiación solar según latitud
100% vidrio prácticamente no hay efecto invernadero
fondo reflectante
poca masa interior efecto rápido
Radiación relativa / día
equ
solsticio in in o c ci os
vie
rno s
su p. h so lst ic
gran masa interior efecto retardado eq
cio oc uin
0
La mejor opción, si no se cuenta con masa térmica y existen grandes paños vidriados, es la de protegerse de la radiación solar mediante quiebravistas. Esta protección del interior debe idearse cuidando de no dejar a oscuras el interior, la idea es continuar con la transparencia del edificio sin que se recaliente.
sup. horiz.
rano cio ve solsti
er. .v up ss
10
so
20
io lstic
30
io
inv
o ran ve
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su p
.h
er. .v
Más sencillo, razonable y económico que intentar enfriar un recinto es evitar que este se recaliente, o sea, mediante una adecuada protección solar. Esta situación se acentúa si la edificación lleva grandes paños de vidrio, actualmente existe una gran obsesión por la transparencia, combinada con escasa masa térmica (o inercia térmica); o si bien existe, se la recubre con materiales de terminación que son del tipo aislantes térmicos (alfombras, telas, pisos flotantes, paneles y otros) anulando la masa o posibilidad de absorber el calor.
Esto es claramente apreciable en el interior de un auto puesto al sol con las ventanas cerradas.
up
En muchos lugares, sobre todo en épocas de calor, la sombra es lo más preciado. En numerosos edificios actuales esto se hace muy complejo y costoso de implementar, pues el diseño original de la fachada ya no lo consideró. Es así entonces, que la única posibilidad que queda es enfriar por medios auxiliares que en general son costosos de implementar, de mantener y de operar. El panorama se complica más por lo ascendente del costo de la energía en estos tiempos. Hoy en día hay que pensar más en el valor del m2 a mantener, más que el valor inicial del m2 a construir solamente.
ori z.
rt. ve p. su
oriz .
40 50 33˚ LS Santiago
60
70
80 90 LATITUD
Para comprender cómo operan los gráficos hay que tener claro que el aparente movimiento del sol a través del cielo es el resultado de la rotación terrestre sobre su propio eje cada 24 horas.
SOLSTICIOS: Hemisferio norte
23,5˚
Hemisferio sur Invierno 21 Junio.
23,5˚ Verano 21 Diciembre.
EQUINOCCIOS: situación típica al interior calor y contrastes de luz
con protección solar sombras, luz natural e ideal con cielo reflectante
una buena protección solar permite vistas, luz, aire, sombras
De esta forma los rayos solares incidentes en la fachada, entran al recinto, se convierten en calor (infrarrojos) rápidamente y no vuelven a salir quedando atrapados (efecto invernadero).
Hemisferio norte
Hemisferio sur 21 Marzo.
Existen básicamente dos formas para graficar la proyección del recorrido solar: el de Proyección Vertical y el de Proyección Horizontal, este último es el más conocido y aceptado. Aparte de éstos existen numerosos sistemas computacionales que determinan las sombras, pero aunque de fácil uso, son un tanto generales y muestran sólo el resultado sin mostrar el proceso, que es en definitiva lo que va configurando el diseño de la protección solar.
21 Septiembre.
(Fig. 1)
La órbita que hace la tierra alrededor del sol es ligeramente elíptica y el eje de nuestro planeta está inclinado con respecto al plano que pasa entre el sol y el ecuador en 23,5˚ aproximadamente. Esta inclinación produce los cambios de radiación, la duración del día y las estaciones; si fuese un ángulo recto con respecto al sol, todo el año sería igual (Fig.1). Para cada latitud (líneas imaginarias que indican distancia al ecuador) de la tierra existe una disposición del recorrido solar. Para muchos propósitos de diseño, la posición del sol en un día y hora precisos es de suma importancia para determinar la correcta protección solar. Para comprender las diferentes posiciones del sol en un lugar determinado, es necesario contar con un gráfico de proyección de sus recorridos a lo largo de todo el año (Fig.2). Inclinaciones solares extremas para Santiago (33º LS) en una fachada norte Solsticio de verano 21 Diciembre.
Equinoccios.
Solsticio de invierno 21 Junio.
Rellance building (fines del 1900 y comienzos del siglo XX en Estados Unidos). Uno de los primeros rascacielos en emplear estructuras de acero y que además por primera vez aparece el tema de “muro-cortina”. Sistema constructivo que prácticamente es el mismo empleado actualmente, el cual no es eficiente en energía de climatización, salvo que se emplee una protección solar.
85º 33º
1
Proyeccción horizontal del recorrido solarSantiago: 33oLS
Graficación de la distribución solar- Santiago (Chile) Recorrido del sol
protección solar con productos Hunter Douglas
el 21 Diciembre (verano)
Recorrido del sol el 21 Junio (invierno)
Ángulos en planta con respecto al norte solar Horas del día
y
Linea del horizonte
O X
N 0˚
20˚
20˚ 40º
40˚ 14:00
12:00
10:00
16:00
8:00
y 21 Junio
y
Proyección horizontal del recorrido solar
y E
X Sombras proyectadas a diferentes horas del día
21 Sept. y 21 Marzo
90˚ 80˚
Vista lateral del gráfico de la distribución solar: Santiago (Chile)
70˚ 60˚ 50˚
X
X 21 Dic.
40˚
21 Diciembre
30˚ 20˚ 10˚
21 Junio
Aeropuerto Arturo Merino Benítez Santiago, Chile Arquitectos: Amunátegui Barreau A.I.A. Arquitectos Producto Hunter Douglas: Quiebravista Aeroscreen 300 El Terminal de pasajeros del aeropuerto Arturo Merino Benítez de Santiago, obra en funcionamiento, y debido al acristalamiento de sus fachadas, presentaba graves problemas de asoleamiento en las zonas de counters, circulación y espera de público. Sin elementos de control solar pasivo al exterior, las fachadas Norte, Oriente y Poniente, hacen de los recintos interiores, adyacentes a dichas fachadas, lugares inhóspitos para el usuario. Hunter Douglas, con la asesoría técnica del arquitecto Javier del Río, propuso a los arquitectos una solución para las fachadas comprometidas, utilizando el quiebravista Aeroscreen 300 fijo y perforado, con pintura PVDF2, de alta resistencia.
Se determinaron ángulos y posiciones de los paneles para lograr la mayor eficiencia de control solar. Es interesante ver que el mismo producto, instalado en distintas posiciones, otorga diferentes posibilidades de protección solar. En invierno el quiebravista resulta muy efectivo al regular la entrada del sol. En el corte se ve cuando el sol alcanza su elevación mínima de 33˚ (Fig. 3 y 4). En cambio en verano se observa, que debido a la separación entre los cristales y el quiebravista, (a partir de los 56˚ aprox. de inclinación solar), estos son capaces de controlar efectivamente el ingreso del sol al interior del edificio. En los gráficos de sombra, (pág. 6 y 7) se indica la sombra que arrojan los quiebravistas cerrados o abiertos.
0˚
Ángulos de inclinación Líneas de proyecciones horizontales para diferentes fechas
85˚ N
33˚
antes
Ángulo de inclinación
Proyección horizontal del recorrido solar para diferentes latitudes
(fig.3) después
0˚ L. Linea del Ecuador
22˚ L.S. Chuquicamata
24˚ L.S. Antofagasta
33˚ L.S. Santiago y Viña del Mar
37˚ L.S. Concepción
53˚ L.S. Punta Arenas
(fig.4) (Fig. 2)
2
3
nuevas tendencias
la fachada ventilada metálica
Fachadas inteligentes
Mucho se ha estudiado en relación a los vidrios, protección solar y aislaciones térmicas en los muros, pero relativamente poco en relación a un nuevo concepto que permite la ventilación de los muros opacos para beneficio del confort ambiental interno.
en el motor de la fachada ventilada y la ventilación en el medio de evacuación de humedad. La velocidad del flujo de aire es de suma importancia ya que definirá la cantidad de renovaciones que se efectuarán en la cámara de aire.
Antiguamente en el muro se resolvían todos los problemas de relación entre el interior y el exterior. El muro concentraba todas las funciones de aislación, cerramiento, estructura y expresión material. Es por eso que eran gruesos y macizos. A mayor espesor del muro se podía decir que mejor era la calidad de la construcción.
La fachada ventilada puede usarse en climas cálidos donde cumple una función de pantalla protectora solar y la ventilación actúa como regulador térmico enfriando la piel interior e impidiendo que el calor exterior entre al interior del edificio.
Hoy en día ha cambiado la forma de construir, ya no se requieren de grandes espesores ni de materiales macizos para asegurar la buena calidad de una construcción. Se han separado las funciones del muro en distintas capas constructivas.
En climas fríos la fachada actúa como un aislante térmico y como un acumulador de calor que puede contribuir a la calefacción interior.
En los paños verticales cerrados u opacos de la fachada, también es necesario contar con una estrategia que evite o haga un buen uso de la radiación solar incidente sobre ellos. Para ello es posible contar con el concepto de las “pieles-ventiladas”, que consisten en dejar una capa de aire con posibilidad de moverse hacia donde se desee en el diseño. POSIBILIDADES DE USO PIEL-VENTILADA
salida aire superior
mecanismo cerrado
muro edificación capa de aire
SISTEMA OPERANDO EN ÉPOCAS DE CALOR
revestimiento Hunter Douglas EXTERIOR entrada aire inferior
INTERIOR mecanismo cerrado
MONITOREO MÓDULO REVESTIMIENTO TILE
La FACHADA VENTILADA es una piel externa al edificio cuya función es mejorar el confort interior reduciendo costos energéticos tanto de climatización como de calefacción, asegurar la estabilidad térmica del interior, trabajando como masa térmica que en verano retarda el traspaso del calor al interior y retiene el calor en los meses de invierno.
cerrado
Sauerbruch-Hutton, Of icinas en Berlin. mecanismos superiores
muro edificación capa de aire revestimiento Hunter Douglas EXTERIOR cerrado
SISTEMA OPERANDO OPERANDO EN SISTEMA ÉPOCAS DE FRÍO EN ÉPOCAS DE FRÍO
INTERIOR mecanismos inferiores
PRINCIPIO BIOCLIMÁTICO DE LA FACHADA VENTILADA
De esta forma toda la envolvente de la edificación aprovecha las distintas épocas del año para crear ambientes confortables y gratos y reducir el gasto de energía no renovable, convirtiéndose esta en una herramienta que opera a favor de la economía y medioambiente, aspectos a considerar en el mundo actual.
La física de la FACHADA VENTILADA basa su funcionamiento en el principio del efecto chimenea. La incidencia de radiación solar en la delgada envolvente produce un calentamiento del material que, por conducción, llega a la superficie interior del mismo. Entonces el aire de la cámara comienza a elevar su temperatura por medio de mecanismos convectivos de transmisión de energía. A medida que la cámara de aire sigue aumentando su temperatura, la diferencia de presión aumenta, el aire comienza a elevarse al interior de la cámara ejerciendo en la parte baja de la cámara una succión de aire fresco exterior, al mismo tiempo que en la parte superior de la cámara se evacua el aire del interior. La convección de aire se convierte entonces
4
Cubiertas inteligentes Cubiertas que permiten sombrear los espacios y a la vez dirigir la luz hacia zonas deseadas, ahorrando energía.
Módulo de prueba desarrollado en el Campus Lo Contador de la Universidad Católica de Chile, donde se registraron las temperaturas entrantes y salientes del módulo en orientación norte y poniente.
Norman Foster, Universidad Libre de Berlin, Biblioteca.
5
ejemplo tipo Producto
Fachada Norte
Recorrido Solar
Ángulos de sombra para determinada fecha y hora
Producto de protección solar
Ángulos de altura del Sol
N
Ángulo del producto para dar sombra a la fachada N
Gráfico de sombra que genera el producto según el ángulo
Sombra que proyecta el producto
Fachada Poniente
Dibujo
Gráfica de sombra
Cortasol H2 SL4
Cortasol H2 SL4
b b
a
Cortasol H2 SL4
Fachada Norte
a
a
N
b
b
a
N
Brisolcell Grilla 100 150 200
c
Planta:
c
a
Corte:
c
a
c
N N
Softwave Perforado
Miniwave Perforado
Soluciones Hunter Douglas para la protección solar Producto
Dibujo
Quiebravista 30 B 50 B 50BD
Gráfica de sombra
b
Woodbrise (móvil)
b a
b
a
b
a
Aerobrise 100 200
a
c
c
c
c
2 1
1
Celoscreen b
b
Sunlines
Metalbrise (móvil)
2
b
Aeroscreen 300
b
a
b
6
Termobrise 150 335 (móvil)
a
Celosía C 23 C 40
a
a
b
b a
b
a
7
gráfico para determinar la protección solar horizontal y/o vertical para cualquier lugar, orientación y época del año a
Angulos de localización del sol con respecto al norte.
0º
10º
10º
0º
º º20
20º º
Angulos de altura del sol.
10º
º 40
GRÁFICO DE PROTECCIÓN SOLAR
30
30
40 º
50 º
20º º 50
60 º
30º º 60
40º
70º
50º 70º
80º
60º 70º
90º
80º 90º
80º
70º 70º
60º
º 60
70º
50º 40º 60 º
º 50
30º 50 º
20º 40 º
30 º
0º 10º
20º 0º
b
º20º
10º
8
30
Angulos para dar sombra a la fachada
º 40
10º
Angulos de orientación
ÁNGULOS DE POSICIÓN SOLAR
80º
80º
340°
350°
N
10°
20°
° 330
30 °
0° 32
40 °
31 0°
80°
280°
70°
290 °
60°
30 0°
° 50
NE
NO
E
O
100°
260°
80° 70°
110 °
250°
60° 50° ° 240
12 0°
40°
13 0°
0° 23
30°
0° 14
SO
SE
20° 22 0°
10° ° 150
21 0° 160°
170°
S
iquique
190°
200 °
340°
350°
N
10°
20°
° 330
30 °
0° 32
40 °
31 0°
80°
280°
70°
290 °
60°
30 0°
° 50
NE
NO
E
O
100°
260°
80° 70°
110 °
250°
60° 50° ° 240
12 0°
40°
20°
SE 0° 14
22 0°
10° ° 150
21 0° 170°
S
concepción
160°
190°
200 °
SO
13 0°
0° 23
30°
340°
350°
N
10°
20°
° 330
30 °
0° 32
40 °
31 0°
80°
280°
70°
290 °
60°
30 0°
° 50
NE
NO
E
O
100°
260°
80° 70°
110 °
250°
60° 50° ° 240
12 0°
40°
20°
SE 0° 14
22 0°
10° ° 150
21 0° 170°
S
santiago
160°
190°
200 °
SO
13 0°
0° 23
30°
herramientas para determinar la proteccion solar Con la parte inferior del gráfico se determinan: a_ El ángulo de inclinación del sol (altura). b_ La localización del sol con respecto al norte (Azimut) en un mes y hora específico. "b"
90˚
0º 10˚ 20˚ 10˚ 20˚ 0˚ 30˚ 10˚ 40˚ 20˚ 50˚ 30˚ 40˚ 60˚ 50˚ 70˚ 60˚ 70˚ 80˚ 80˚ 90˚
80˚
80˚
30˚ 40˚ 50˚ 60˚ 70˚ 80˚
N
Con la parte superior se definen los ángulos de protección solar (ángulos de sombra) para una fachada. 4º Una vez determinada la posición del sol para determinado día y hora, se superpone el gráfico solar de la ciudad sobre el “Gráfico de protección solar“, haciendo coincidir el punto “a“ con la orientación de la fachada. 5º Con esto se determina el ángulo mínimo de sombreamiento que debería tener el elemento de protección solar.
70˚
70˚
60˚
60˚ 50˚
40˚ 30˚
0˚ 20˚ 10˚
10˚ 20˚
30˚
40˚ 50˚
1º Orientar la fachada con respecto al norte en el gráfico solar de la cuidad correspondiente. 2º Superponer el gráfico solar sobre la gráfica de “Ángulos de la posición solar“ haciendo coincidir el norte con “b“.
Para esto, Hunter Douglas ofrece una amplia gama de productos que responden a diferentes soluciones dependiendo de los requerimientos a la hora de proteger una fachada. (ver tabla de posibilidades de aplicaciones con productos Hunter Douglas pág. 6 y 7). "a" 20˚
10˚
10˚
20˚ 30˚
10˚
40˚
3º Con esto se determinará la posición del sol para determinado día y hora.
0˚
0˚
30˚
40˚
20˚
50˚
50˚
30˚ 60˚
60˚
40˚ 50˚
70˚
70º
60˚ 80˚
90˚ 80˚
20º 30º
70˚
40º 50º
30˚ 20˚
80º
80º
70º
70º
60º
60º 50º
50º 40º
40º 30º 20º
Para este mes y hora: El sol está a 60° del norte al oriente y a 40° de altura. Santiago - Chile
10˚
80º
0˚
80º Septiembre 90º
70º
10˚
80º 90º
20˚
70º
60º
30˚
50º
70º
50˚
60º
40˚
40º
40˚
09:00
50˚
30º
60º
60˚
20º
50º
6˚º
10º
40º
70˚
10º
0º
80˚
30º
N 0º
80˚
90˚
20º 10º
80˚
70˚
N
10º 0º
10º
20º
30º