UGAITZ GAZTELU COLABORADORES: · Peio Zarrabeitia [arquitecto] · Blas Beristain [arquitecto y experto en bioclimática] · Jorge Rodriguez [arquitecto] · 6 alumnos de la E.T.S. de Arquitectura de San Sebastián [EHU-UPV] Gaizka Altuna, Igor Cabezas, Ubay Calle, Jon Andoni Iparragirre, Alejandro Iturbe, Julen Quevedo
ECOdrop into Eraikin Living Habitats
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ÍNDICE 01 ÍNDICE
· presentación · mercado actual · sistemas · wise building · materiales ecólogicos · ECOdrop into eraikinn living habitats · análisis climático · datos climatológicos · carta solar · desarrollo estrategías bioclimáticas · sistemas según orientación · taller “INfacades” · conceptos · resumen de fachadas · valoración de fachadas · fotos · sistema“INframe” para ECOdrop into e.l.h. · funcionamiento del sistema · tipos de marcos · posibles combinaciones · conclusión y alternativa · sistema de envolventes para e.l.h. · sistema constructivo · tipos de cerramiento · simulación y sus escenarios · gráfica ahorro energético-coste económico · análisis de resultados · conclusión y futuras investigaciones necesarias · bibliografía
02 03 03 14 15 17 18 19 19 19 20 20 25 26 28 45 46 47 48 49 53 55 57 58 62 68 71 72 73 74
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PRESENTACIÓN 02 PRESENTACIÓN Presentamos este dossier como resultado de una primera fase de nuestra propuesta para el desarrollo e innovación de estrategias bioclimáticas para el nuevo sistema constructivo “ERAIKINN LIVING HABITATS”, englobadas en un paquete de soluciones de cerramientos y cubiertas con un enfoque global del balance energético de la edificación, denominado “ECOdrop into ERAIKINN LIVING HABITATS”. Desde el grupo gestor del proyecto E.L.H. se nos presenta la oportunidad de desarrollar e implantar estrategias de envolvente que posibiliten obtener un balance energético cercano a cero en los edificios a un costo competitivo. Para ello las soluciones ECOdrop se marcan tres objetivos primordiales:
• MÍNIMO COSTE DE PRODUCCIÓN
• MÍNIMA DEMANDA ENERGÉTICA • MÁXIMAS PRESTACIONES PARA LA PERSONALIZACIÓN DE VIVIENDAS COLECTIVAS Este ambicioso objetivo nos impulsa a poner en práctica estrategias de diseño que comprenden desde la formulación de conceptos teóricos hasta su desarrollo e implantación real, dirigidas a obtener una serie de soluciones constructivas para la envolvente con la sostenibilidad como base desde su concepción, entendida ésta en toda su dimensión, tanto energética, productiva, económica como social. Este proceso se realizará en constante colaboración con diversas empresas innovadoras del sector, buscando obtener un producto con posibilidad de implantación inmediata en el mercado.
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03 ANÁLISIS DEL MERCADO La primera etapa de este proceso de desarrollo de un nuevo sistema de envolventes debe ser el conocimiento de lo que ofrece el mercado internacional, recopilando información tanto sobre los productos con mayor difusión que nos den una idea de cuales son las soluciones mas utilizadas, como a nivel de estado del arte en el campo de las envolventes energéticamente eficientes y los materiales ecológicos existentes. Se establecen tres areas de investigación para esta fase: • PRODUCTOS Y SISTEMAS: Se recopila una serie de productos y sistemas constructivos innovadores que junto con soluciones más convencionales nos permitan conocer la tecnología de la que disponemos actualmente en el mercado para desarrollar los conceptos que se plantearán en el proceso de diseño. • ESTRATEGIAS DE DISEÑO Se investiga el amplio rango de posibles estrategias de diseño bioclimático aplicables, tanto a nivel conceptual como a nivel de herramientas de software que posibiliten desarrollar dichos conceptos. Estas estrategias no solo serán aplicadas en la fase de diseño de los elementos que forman la envolvente, sino que serán una herramienta fundamental en la fase de concepción arquitectónica del edificio, ya que es en esta etapa inicial de diseño cuando se toman las decisiones mas determinantes de cara a obtener un óptimo funcionamiento energético. Un ejemplo referente a nivel mundial en este sentido es el WISE building, en el Centre for Alternative Technologies de Gales. • MATERIALES La elección de sistemas y materiales se realizará tanto en base a sus características de eficiencia energética como a su bajo impacto ambiental, siendo el análisis del ciclo de vida de cada uno de los componentes un factor comparativo relevante. La Asociación Sostenibilidad y Arquitectura (ASA) ofrece una recopilación de materiales de bioconstrucción de gran utilidad para ser comparados en términos funcionales, energéticos, económicos y ecológicos con los materiales convencionales.
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MERCADO ACTUAL 04 fachada multifuncion http://www.wicona.es/noticias/TEmotion-Wicona.htm
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MERCADO ACTUAL 05 interesante por concepto y m贸vil http://www.flare-facade.com/#system
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MERCADO ACTUAL 06 fachadas vegetales http://www.greenovergrey.com/living-walls/our-green-wall-system-vs-modular-boxes.php
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MERCADO ACTUAL 07 ejemplos varios http://fachadasarquitectonicas.blogspot.com/2011_04_01_archive.html
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MERCADO ACTUAL 08
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MERCADO ACTUAL 09 texturas de escamas http://www.incoperfil.com/soluciones-revestimientos-exteriores-cms-1-50-127/
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MERCADO ACTUAL 10 eurohabitat
http://www.vidrioperfil.com/es/22231_Eurohabitat-Sistema-industrializado-de-fachada-flotante-de-Europerfil.htm
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MERCADO ACTUAL 11 sistema schueco http://www.schueco.com/web/es/clientes/fassaden/products/fassaden/aluminium/unitised_facades
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MERCADO ACTUAL 12
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MERCADO ACTUAL 13
fachada prefabricada de hormig贸n especial http://www.interempresas.net/Construccion/Articulos/47068-Un-hormigon-ultrarresistente-permite-fabricar-las-fachadas-mas-ligeras-del-mercado.htmltised_facades
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MERCADO ACTUAL 14 efiglass, vidrio solar
http://gidosl2000.com/?page_id=442
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MERCADO ACTUAL 15 materiales ecol贸gicos http://www.sostenibilidadyarquitectura.com/index.php/inicio/materiales
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MERCADO ACTUAL 17 “wise
building” en centre for alternative technologies [premio mejor edificio de UK 2010] http://info.cat.org.uk/wise
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EstratEgias biocLimรกticas 18
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ecto, es irección ntábrico emente. n, el aire uración,
oclimas n clima ansición ente en Vasco, anuales el día, o sta zona ual) y no suceden e hasta
nir tres iembre, 10,6ºC. a-otoño n verano edia de edia del rovocan s y sólo ío de la de sol,
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anáLisis cLimático 19 DATOS CLIMÁTICOS
INVIERNO
PRIMAVERA - OTOÑO
enero, febrero, marzo, abril, noviembre, diciembre.
mayo, junio, octubre.
VERANO
julio, agosto, septiembre. 25.0
5.1.5. Nuevas estrategias bioclimáticas 21.2
19.7
El baserri tradicional utilizaba una serie de estrategias bioclimáticas 16.2 15.1 como la gran inercia térmica y la definición de la orientación pasivas, y 14.4 forma, que le ofrecían protección de viento y una mayor captación solar. 11.2 10.6 La propuesta de nuevo edificio utiliza estos mecanismos, pero gracias a las posibilidades que ofrecen las nuevas técnicas constructivas, se 6.0 suman otras actuaciones pasivas interesantes. diagrama de Givoni
T
TMx
Tmi
T
humedad relativa media
TMx
Tmi
T
humedad relativa media
6.9%
73.3%
8.4%
10.5%
AGO
48.8%
42.7%
SEP
DIC
NOV
Tmi
humedad relativa media
72%
71.7%
44.3%
TMx
OCT MAY
35.4%
JUL
JUN
48.9% ENE
FEB
días cubiertos días nublados días despejados
Para disponer de una base de condicionantes a partir de los cuales desarrollar estrategias bioclimáticas aplicables al proyecto Eraikinn Living Habitats previamente debemos llevar a cabo un análisis climático del lugar. Necesitamos conocer la zona climática en la que nos ubicamos y las características específicas del lugar concreto del emplazamiento. En el caso que nos ocupa la parcela situada en el municipio de Santurce reune características climáticas que son habituales a lo largo de la costa Para determinar las situaciones en la que es y no es necesaria la radiación delsolar, PaísseVasco. Vientos fuertesel por el Noroeste, y temperaturas con muy han tenido en cuenta diagrama de temperaturas de isopletas, pocos La situación geográficadeentre las latitudes 42º climático. y los 43,5º y lasaltibajos. medias históricas procedentes los datos del archivo delLahemisferio norte nos sitúa en la denominada zona templada. superposición de las dos condiciones, indica que la radiación es aconsejable durante todo el año menos en los meses veraniegos de Julio
y Septiembre las 13 hasta el anochecer) Agosto (desde Las condiciones(desde climáticas sehoras podrían dividir en tres yestaciones, siendo las 12 horas hasta el anochecer). Este nuevo soportal toca tierra en la invernal (enero, febrero, marzo, abril, noviembre, diciembre) la unmás espacio habilitado paratemperatura la terraza. Inspirado en lo caseríos larga y dura, con una media de 10,6ºC. En que los mediante seis meses espolones ofrecían un protección adicional al viento, el soportal permite restantes, se suceden una fresca primavera-otoño (mayo, junio, octubre) que la terraza se quede en un espacio de presión y velocidad de viento con una temperatura media de 16,2ºC y un verano confortable (julio, agosto, mínimo. DIAGRAMA DE ISOPLETAS
54%
ABR MAR
días cubiertos días nublados días despejados
días cubiertos días nublados días despejados
ESTRATEGIAS NECESARIAS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Precipitación 116.3 mm zona bienestar
zona bienestar admisible
horas de sol / h.luz
internas 3.4 ganancias 10.1 sistemas solares pasivos
N
sistema solares activos
Precipitación 91.7 mm
Precipitación 72.7 mm
horas de sol / h.luz
horas de sol / h.luz
5
N
13.5
5.7
14.1
N
El mecanismo bioclimático más importante de la nueva propuesta, se ejecuta mediante la reinterpretación radical del soportal del baserri tradicional. El soportal, que crece hasta ocupar toda la fachada principal, incorpora un ventanal que ocupa la superficie completa de esta fachada sureste del edificio. Debido a la forma del propio elemento, se habilita una gran captación solar cuando es necesario, y se imposibilita la radiación solar en la época que no es requerida. - 50 -
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superposición del diagrama de isopletas y los datos del archivo climático IWEC. el espacio delimitado en rojo especifica los momentos del año en los que no es aconsejable la radiación solar
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ANÁLISIS CLIMÁTICO 20 septiembre) con una temperatura media de 19,7ºC. La humedad es alta durante todo el año, con una media del 72% y los fenómenos atmosféricos comentados anteriormente provocan anualmente un 44% de días cubiertos, un 48% de días nublados y sólo un 8% de días despejados. Estos tres factores -el viento frío de la costa de componente N-NO, la lluvia y las pocas horas de sol- condicionan el modo de vida en este territorio.
SUN-PATH (winter)
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ANÁLISIS DEL SOLEAMIENTO Una vez que obtenemos los datos climáticos correspondientes se desarrolla el diagrama de isopletas para identificar las zonas en las que obtendremos el confort térmico. Estos datos serán superpuestos en las cartas solares, logrando así la relación que se establece entre el confort interior y el soleamiento del lugar.
SUN-PATH (summer)
sunpaths&discomfort zones (Beristain,B, 2010b,p.15) [fig 3.9]
sunpaths&discomfort zones (Beristain,B, 2010b,p.15) [fig 3.8]
Con una altura solar máxima de 70º en el solsticio de verano (21 de junio) y una mínima de 25º en el solsticio de invierno (21 de diciembre), la duración del día queda acotada a 15 horas solares como máximo en verano y 9 horas solares como mínimo en periodo invernal. Como se puede apreciar en las cartas solares el clima de esta zona tiene peculiaridades que hacen que algunas estrategias bioclimáticas que en un principio pueden parecer interesantes resulten contraproducentes en otras épocas del año. Se aprecia por ejemplo que para una misma posición del sol se dan rangos de temperaturas muy diferentes dependiendo del semestre; es el caso de los meses de Marzo y Septiembre, en los que con una posición solar similar para conseguir el confort térmico deberíamos de basarnos en dos estrategias contradictorias: en Marzo nos interesa que haya ganancia solar, mientras que en Septiembre la querremos evitar. De las cartas solares también se deduce que el lado Oeste será el más afectado por este fenómeno, por lo que se deberán plantear diferentes estrategias para adaptarse a estos factores. Los elementos de fachada modulables y configurables que se proponen dan respuesta a este condicionante, como veremos más adelante.
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EstratEgias biocLimáticas 21 FACHADA SUR
inviErno
tUbos dE vacío
La fachada sur deberá explotar al máximo las estrategias de captación para maximizar las ganancias solares. Diferenciamos entre estas estrategias las que buscan obtener ganancias directas para cada módulo de forma individualizada de las que aprovechan elementos comunes de la envolvente para obtener ganancias centralizadas susceptibles de ser derivadas a cada módulo. Se propone como estrategia centralizada de captación solar la utilización de parte del cerramiento de la caja de escaleras ubicada al sur para la colocación de tubos de vacío que aporten energía térmica. Esta energía podrá ser derivada a los módulos, difundiéndola por ejemplo mediante calefacción de suelo radiante.
vErano
Este sistema aparte de sus altos rendimientos energéticos, también nos ofrece una lectura unitaria de la fachada, tal y como podemos apreciar en la imagen de la izquierda.
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EstratEgias biocLimáticas 22 FACHADA SUR
inviErno
invErnadEro con controL soLar
Como sistema eficiente a nivel genérico planteamos el aprovechamiento de la fachada sur de la torre de comunicación vertical. El propio espacio de la caja de escaleras puede emplearse como galería de captación solar y almacenamiento de aire caliente mediante el efecto invernadero. Esta ganancia puede ser empleada para aclimatar los espacios comunes, o incluso ser recirculada mecánicamente a través de estos para dirigirla a los módulos o a otros espacios acondicionados del edificio. Las características que deben ofrecer los vidrios que formen dicha galería deberán ser estudiadas y desarrolladas en colaboración con empresas especializadas, de modo que se consigan los máximos valores de captación y acumulación cuando sea requerido, pero que ofrezcan control solar cuando una radiación excesiva no sea deseable.
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Estas estrategias son ejemplos de optimización de las fachadas captadoras aún cuando no es posible situar los espacios a calefactar en la orientación más favorable.
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EstratEgias biocLimáticas 23 FACHADA NORTE
inviErno
aisaLmiEnto mEdiantE matEriaLEs EcóLogico
En las fachadas orientadas a los vientos dominantes y que apenas reciben radiación solar la estrategía deberá centrarse en el aislamiento térmico y la protección frente a la intemperie. Los análisis que se efectuen a este respecto deberán establecer aperturas mínimas de huecos necesarias para una iluminación natural suficiente, niveles de aislamiento requeridos para las temperaturas de diseño de invierno, y sistemas constructivos adecuados para la evacuación eficiente del agua de lluvia que recibirán.
vErano
Se alcanzará el nivel de aislamiento necesario para obtener un balance energético cercano a cero sin necesidad de sobredimensionar los sistemas de energía renovables, buscando un equilibrio económico a la hora de establecer el grosor de aislamiento requerido. Se priorizarán los materiales ecológicos y saludables sobre productos convencionales con grandes contenidos de CO2 incorporado.
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EstratEgias biocLimáticas 24 FACHADA ESTE Y OESTE sistEma dE facHada modULabLE
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Debido a los condicionantes del solar los módulos de vivienda ser orientarán al oeste, por lo que los elementos del cerramiento deberán hacer frente a las condiciones particulares anteriormente mencionadas, es decir, deberán ofrecer al simultáneamente capacidad de captación y protección solar. La solución propuesta combina diferentes capas de elementos constructivos con funcionalidades especificas -captación solar, sombreamiento, aislamiento, iluminación natural, producción vegetal- que posibilitan una gran variedad de combinaciones, las cuales pueden ser seleccionadas de un catálogo de soluciones y reconfiguradas durante su uso por parte de los usuarios de los módulos.
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Cada solución será valorada en términos de FUNCIONALIDAD, SOSTENIBILIDAD Y vALOR COMERCIAL y ampliamente explicada a cada comprador para ayudarlo en su elección.
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TALLER “INFACADES” 25 CONCEPTOS Y SUS RELACIONES
· BIOCLIMÁTICA · confort térmico · confort higrométrico · reciclaje · acumulación · productividad · captación
VALOR COMERCIAL bajo coste de producción
confort visual interior
· FUNCIONALIDAD · domotizacion · sin mantenimiento · autoconstrucción · seguridad · superficie VALOR
confort visual exterior
identidad exterior
COMERCIAL · confort visual interior · confort visual exterior · identidad exterior · estatico-dinamico · costes de produccion
confort térmico estático-dinámico
confort higrométrico
sistema reciclaje
superficie
acumulación
captación
SOSTENIBILIDAD
productividad autoconstrucción sin mantenimiento
domotización
seguridad
FUNCIONALIDAD
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TALLER “INFACADES” 26 SISTEMA DE PIELES
El sistema modular de “ECOdrop into
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perfectamente adaptable a cualquier tipo de entorno y uso.
es
COMBINACIONES MÁS INTERESANTES valoración según concepto
Las diferentes combinaciones de unas pieles elementales consigue acercarse al máximo a las necesidades y gustos del cliente, ofreciendo una variedad extrema desde el más productivo -huertas vegetales- al más innovador y eficiente en términos de la enérgetica -muro trombe de agua-. El amplio catálogo es valorado en tres factores elementales para el mercado de las viviendas -SOSTENIBILIDAD, FUNCIONALIDAD y ESTÉTICA-, logrando así ofrecer una lectura ideal para el consumidor:
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27 RELACIÓN DE FACHADAS MÁS INTERESANTES
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TALLER “INFACADES” 28 01
AAA-DDD-KKK
02
AAA-BBB-KKK
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TALLER “INFACADES” 29 03
AAA-CCC-KKK
04
AAA-DDD-MMM
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TALLER “INFACADES” 30 05
AAA-BBB-MMM
06
AAA-BBB-MMM
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TALLER “INFACADES” 31 07
AAA-MMM-KKK
08
AAA-III-MMM
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TALLER “INFACADES” 32 09
AAA-MMM-KKK
10
KKK-AAA-KKK
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TALLER “INFACADES” 33 11
KKK-DDD-MMM
12
KKK-BBB-MMM
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TALLER “INFACADES” 34 13
KKK-CCC-MMM
14
KKK-DDD-KKK
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TALLER “INFACADES” 35 15
KKK-BBB-KKK
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KKK-CCC-KKK
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TALLER “INFACADES” 36 17
KKK-MMM-KKK
18
KKK-MMM-LLL
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TALLER “INFACADES” 37 19
___-MMM-LLL
20
BBB-KKK-MMM
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TALLER “INFACADES” 38 21
BBB-MMM-KKK
22
CCC-KKK-MMM
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TALLER “INFACADES” 39 23
CCC-MMM-KKK
24
DDD-KKK-MMM
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TALLER “INFACADES” 40 25
CCC-MMM-KKK
26
EEE-KKK-MMM
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TALLER “INFACADES” 41 27
EEE-MMM-KKK
28
FFF-KKK-MMM
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TALLER “INFACADES” 42 29
FFF-MMM-KKK
30
FFF-KKK-KKK
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TALLER “INFACADES” 43 31
GGG-KKK-MMM
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GGG-MMM-KKK
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TALLER “INFACADES” 44 33
GGG-KKK-KKK
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taLLEr “infacadEs” 45 FOTOS DEL TALLER “INFACADES”
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ESTRATEGIAS BIOCLIMĂ TICAS 46
sistema INframe para ECOdrop into ELH
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PRESENTACIÓN 47 PRESENTACIÓN DEL SISTEMA DE MARCOS “INframe” En esta segunda fase del desarrollo del sistema de pieles, se ha optado por depurar el mecanismo y los tipos de pieles que se habían planteado en un principio. En ese camino que busca la máxima reducción de los costes económicos entendemos que es necesario simplificar lo máximo posible el sistema: y es aquí donde nace la idea INframe, que forma parte de este sistema constructivo ECOdrop. Desde un primer momento simplificamos el sistema que pasa de tener 13 tipos de pieles, a ofrecer solamente 6. Al mismo tiempo entendemos que con estos 6 elementos paralelamente se dividen en 4 grupos o sistemas diferentes:
· · · ·
elementos vegetales lamas de madera vidrio paneles fotovoltáicos.
El hecho de necesitar solamente estos 4 sistemas, reduce considerablemente los costes de producción, consiguiendo ofrecer una alta variedad de combinaciones interesantes como se puede apreciar al final de este apartado. Seguimos con la idea básica de ofrecer al cliente poder personificar la fachada de su casa a su gusto, y a sus posibilidades. MURO DE AGUA Por lo que respecta al muro de agua, vemos necesario entenderlo como un elemento atractivo para cualquier tipo de fachada. El hecho de que les podría proporcionar considerables mejorías energéticas a los módulos [según la radiación solar], nos parece interesante ofrecerlo como una alternativa, y es así que decidimos que sería optimo que todos los clientes tuviesen la posibilidad de elegir entre una piel de vidrio y el muro de agua.
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FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA INframe 48 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA INframe
El sistema de pieles funciona con un mecanismo de tres marcos que se pliegan en el exterior de la fachada para permitir que el vano quede totalmente exento de cualquier protección solar. La idea se basa en la industrialización de estos marcos en un mismo módulo con las mismas dimensiones, donde tan solo con unos pequeños cambios en los elementos de protección solar, ofrezcan soluciones totalmente diferentes en fachada.
El módulo del marco puede repetirse en tres repeticiones para conformar una misma solución, o pueden sin embargo, formar un marco de dos módulos para combinarse con uno individual del mismo tamaño que el original. Estos bastidores que serán de madera sujetarán los elementos de protección solar o el cierre creado por un vidrio. Los marcos desarrollados tienen caracteres muy diferentes entre ellos, pueden ser combinados entre diferentes tipologías o simplemente repetir la misma.
En las siguientes hojas mostramos los 6 tipos de marcos que se subdividen en 4 sistemas constructivos como hemos mencionado en la introducción del sistema INframe.
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TIPOS DE MARCOS 49
marco vegetal de crecimiento descendente
marco vegetal de crecimiento ascendente
Una serie de tensores colocados a lo largo del bastidor permiten el crecimiento de parras a través del macetero situado en la parte superior de éste.
Una serie de tensores colocados a lo largo del bastidor permiten el crecimiento de parras a través del macetero situado en la parte inferior de éste.
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Eraikinn Living Habitats marco vegetal de crecimiento en macetas Pequeños maceteros de la misma longitud que el marco permiten la utilización de éste como una unidad de producción a la vez que una protección solar.
TIPOS DE MARCOS 50 marco de lamas fotovoltaicas Una serie de lamas fotovoltaicas son dispuestas de forma transversal al marco, ofreciendo una buena protección solar, que puede ser a su vez regulable de forma manual, ofreciendo ganancias energéticas
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Eraikinn Living Habitats marco vegetal de crecimiento descendente Una serie de lamas de madera son dispuestas de forma longitudinal al marco, ofreciendo una buena protecci贸n solar, que puede ser a su vez regulable de forma manual.
TIPOS DE MARCOS 51 marco vegetal de crecimiento ascendente Una serie de lamas de madera son dispuestas de forma transversal al marco, ofreciendo una buena protecci贸n solar, que puede ser a su vez regulable de forma manual.
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solucion de invernadero simple
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Eraikinn Living Habitats solución invernadero simple Dos láminas de vidrio climalit conforman un espacio terraza que actúa a modo de invernadero permitiendo que se produzcan ganancias energéticas en el interior.
TIPOS DE MARCOS 52 solución invernadero con producción integrada Dos láminas de vidrio climalit conforman un espacio terraza que actúa a modo de invernadero para el cultivo de plantas y permitiendo a su vez que se produzcan ganancias energéticas en el interior.
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POSIBLES COMBINACIONES 53 posibles combinaciones de marcos de cara a la configuracion personalizada de la fachada
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POSIBLES COMBINACIONES 54 posibles combinaciones de marcos de cara a la configuracion personalizada de la fachada
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CONCLUSIÓN 55 CONCLSIÓN DE INframe Como se ha podido apreciar en estas dos hojas, el sistema INframe logra ofrecer un amplio abanico de combinaciones de fachada con unos bajos costes de producción [no se han mostrado todas las combinaciones posibles], consiguiendo ofrecer al cliente una configuración personalizada de su la fachada de su propia casa. Además, el hecho de que algunos sistemas proporcionan diferentes estrategias bioclimáticas pasivas, como el control solar, la captación de la radiación o la inercia térmica, hace que el sistema alcance la meta planteada desde un principio; cubrir los siguientes puntos de partida:
• MÍNIMO COSTE DE PRODUCCIÓN • MÍNIMA DEMANDA ENERGÉTICA • MÁXIMAS PRESTACIONES PARA LA PERSONALIZACIÓN DE VIVIENDAS COLECTIVAS
Para terminar, como se puede apreciar en la imagen de la izquierda se quiere añadir el hecho de que nunca se olvidado el valor estético del sistema. La posibilidad de personalizar las fachadas dar al edifico una importante diversidad, que curiosamiente al mismo tiempo ofrecerá una lectura unitaria del edificio por la repetición de elementos constructivos, materiales y sus proporciones y dimensiones.
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ALTERNATIVA 56 posible alternativa de ampliación de la vivienda gracias al módulo planteado En esta última lámina se muestra una posibilidad surgida en los últimos planteamientos de la propuesta durante el trabajo de desarrollo de la misma: trabajar el módulo como una “caja” que suponga una posible ampliación del espacio interior de la vivienda gracias al aumento de sus dimensiones, tal y como se muestra en los dibujos adyacentes. Se plantea como una posibilidad a desarrollar en posteriores fases del proyecto.
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SISTEMA DE ENVOLVENTE 57
sistema de envolvente para ECOdrop into ELH
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SISTEMA DE ENVOLVENTE 58 INTRODUCCIÓN En este dossier se presenta el apartado de la fase de desarrollo de los sistemas de envolvente “ECOdrop into ERAIKINN LIVING HABITATS” dedicado al análisis de las soluciones genéricas para los elementos constructivos de suelos, cubiertas y fachadas. El objetivo de este estudio será la definición de los diferentes elementos que conforman la envolvente para, mediante el análisis de su influencia en el balance térmico global del edificio, obtener una piel exterior altamente eficiente energéticamente a un coste equilibrado. El estudio consta de las siguientes fases: · Elección de sistemas de envolvente versátiles y adaptables · Simulación energética del edificio con los sistemas constructivos elegidos en diferentes niveles de aislamiento · Establecimiento del nivel de aislamiento óptimo en cuanto a la relación energético-económica
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SISTEMA CONSTRUCTIVO 59
Elección de los sistemas constructivos El paquete de soluciones constructivas de cerramientos de fachada, cubierta y suelo deberá reunir una serie de características adaptadas tanto al presente proyecto como al sistema constructivo “ERAIKIN LIVING HABITATS” en general. Las más importantes son: · Adecuación al sistema constructivo basado en muros y forjados de madera contralaminada CLT · Ejecución acorde con procesos constructivos con alto grado de prefabricación · Versatilidad de los materiales empleados para su aplicación tanto en fachadas como en cubiertas y suelos · Capacidad de ofrecer diferentes niveles de aislamiento, de modo que sea posible optimizarlo para cada zona climática · Capacidad de combinarlo con diferentes acabados, posibilitando la adaptación a diferentes condiciones ambientales (pluviometría, polución, salinidad…) como la integración de soluciones autóctonas de cada lugar · Óptima valoración de balance ambiental (ACV) del sistema completo en todas sus fases
Dentro del abanico de sistemas que existen en el mercado para la ejecución de los diferentes elementos que conforman la envolvente del edificio, la necesidad de adaptarse al sistema constructivo basado en muros y forjados de madera contralaminada CLT limita el número de alternativas. Centrándonos en los cerramientos de fachada, podríamos clasificar cuatro grandes grupos: • Sistema convencional de doble hoja de fábrica autoportante con aislamiento en la cámara intermedia • Sistema de fachada ventilada, formado por hoja interior (fabrica, entramado, masivo...) que constituye el soporte de la hoja exterior mediante perfilaría o anclajes puntuales. El aislamiento se intercala en este sistema de anclaje, dejando una cámara de aire en su lado exterior • Sistema compuesto de aislamiento térmico por el exterior, formado por una hoja interior (fabrica, entramado, masivo...), la capa de aislamiento adherida a esta, y el acabado exterior que se aplica y soporta directamente sobre el aislamiento • Sistemas masivos de una sola capa con función tanto portante como aislante
· Costes de producto y de puesta en obra competitivos
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SISTEMAS DE AISLAMIENTO 60
Sistemas de aislamiento térmico compuesto por el exterior Las iniciales SATE (ETICS en ingés) hacen referencia a los sistemas de aislamiento térmico por el exterior compuestos por varias capas adheridas entre sí que reúnen las funciones de aislamiento térmico, protección frente a la intemperie y acabado exterior, soportadas directamente sobre una única hoja interior de cerramiento sin cámara de aire. Las ventajas de este sistema frente a la convencional construcción de doble hoja de fábrica con aislamiento en la cámara intermedia son varios: • Reducción de riesgo de condensaciones intersticiales al darse el mayor gradiente térmico en la capa exterior del cerramiento • Supresión de puentes térmicos en frentes de forjado, encuentros de huecos y otros puntos singulares, evitando el riesgo de condensaciones superficiales en el interior y mejorando el nivel de aislamiento global de la envolvente • Reducción de espesor total del muro para el mismo nivel de aislamiento
Pese a tener una disposición similar a las fachadas ventiladas, los sistemas SATE reúnen varias ventajas respecto de estas: • Supresión de puentes térmicos causados por los elementos de soporte de la hoja exterior, sean de perfilaría o anclajes puntuales, habitualmente metálicos • Económicamente más asequibles debido al menor coste tanto del acabado como de las piezas de anclaje • Permiten la posibilidad de alternar el acabado exterior de raseo con otros tipos de revestimiento ligero sobre rastreles de madera sujetos al soporte interior pero colocados sobre los paneles de aislamiento y no entre éstos, evitando así los puentes térmicos y el sobredimensionamiento de los rastreles Una de las características más atractivas de este sistema es el amplio rango de niveles de aislamiento que posibilita sin necesidad de variar excesivamente los mecanismos de sujeción. Esto nos permite utilizar el mismo sistema para severidades climáticas muy diferentes o para distintas zonas del edificio introduciendo solamente la variante del grosor de los paneles aislantes.
ELH
ECOdrop into
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CERRAMIENTO DE ENVOLVENTE 61
DEFINICION DE CERRAMIENTOS DE ENVOLVENTE El sistema de cerramiento seleccionado está formado por paneles aislantes aptos para ser usados también en suelos y cubiertas. Dentro de la gama de materiales que existen en el mercado para este sistema constructivo, se opta por los paneles de fibra de madera por su alto valor de balance ambiental, manteniendo un precio competente. Su excelente valoración de Análisis de Ciclo de Vida se debe a diversos factores: • Utilización de madera de residuos de la industria maderera, doblemente sostenible por ser un material 100% renovable, proveniente de bosques sostenibles y por el aprovechamiento de residuos • Bajo consumo energético tanto en fase de producción como de reciclaje • Puesta en obra con poco consumo de recursos energéticos y agua, y poca producción de residuos
Una vez decididos los sistemas de envolvente y los materiales que los componen, se establecen las variantes que ofrecen diferentes niveles de aislamiento, de modo que podamos cuantificar tanto económica como energéticamente la repercusión de cada medida de mejora. Partiendo de los niveles mínimos de transmitancia establecidos en el Documento Básico DB-HE1 del CTE, se proponen las alternativas que se enumeran a continuación.
ZONA CLIMÁTICA C1 · Transmitancia límite de muros de fachada y cerramientos en contacto con el terreno.................. UMlim: 0,73 W/m2K · Transmitancia límite de suelos........................................... USlim: 0,50 W/m2K · Transmitancia límite de cubiertas...................................... UClim: 0,41 W/m2K
• Disponibilidad del producto en un entorno cercano la localización de la obra, reduciendo el consumo energético derivado del transporte Además, los paneles de fibra de madera conforman un cerramiento saludable (no emite substancias toxicas ni compuestos volátiles), transpirable y buen disipador del vapor de agua. En sus diversas composiciones y densidades ofrece alternativas para los diferentes requerimientos de permeabilidad, flexibilidad, adherencia, facilidad de manipulación...
ELH
ECOdrop into
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TIPOS DE CERRAMIENTO 62
DEFINICION DE CERRAMIENTOS DE ENVOLVENTE. LISTADO DE VARIANTES MURO EXTERIOR ELH CC2 1 Yeso laminado 2 Cámara aire 3 CLT 4 Mortero cal-cañamo 5 Raseo exterior
U (W/m²K)
e (m)
0,74
0,18 0,015 0,04 0,1 0,02 0,005
λ (W/mK)
R (m²K/W)
0,13 0,12 0,7
1,35 0,06 0,18 0,77 0,17 0,01
0,25
1 2 3 4
ELH int FM4 Yeso laminado Fibra madera flexible CLT Raseo exterior
0,54
0,16 0,015 0,04 0,1 0,005
0,25 0,046 0,13 0,7
1,86 0,06 0,87 0,77 0,01
1 2 3 4 5
ELH int FM4 ext FM4 Yeso laminado Fibra madera flexible CLT Fibra madera para enlucir Raseo exterior
0,35
0,2 0,015 0,04 0,1 0,04 0,005
0,25 0,046 0,13 0,046 0,7
2,85 0,06 0,87 0,77 0,87 0,01
1 2 3 4 5 6
ELH int FM4 ext FM8 Yeso laminado Fibra madera flexible CLT Fibra madera no enlucir Fibra madera para enlucir Raseo exterior
0,26
0,24 0,015 0,04 0,1 0,04 0,04 0,005
0,25 0,04 0,13 0,04 0,046 0,7
3,85 0,06 1,00 0,77 1,00 0,87 0,01
1 2 3 4 5 6
ELH int FM4 ext FM12 Yeso laminado Fibra madera flexible CLT Fibra madera no enlucir Fibra madera para enlucir Raseo exterior
0,21
0,28 0,015 0,04 0,1 0,08 0,04 0,005
0,25 0,04 0,13 0,04 0,046 0,7
4,85 0,06 1,00 0,77 2,00 0,87 0,01
ELH int FM4 ext FM16
0,17
0,32
5,85
ELH
ELH int FM4 ext FM8 0,26 0,24 1 Yeso laminado 0,015 0,25 raikinnflexible iving abitats 2 into Fibra madera 0,04 0,04 ECOdrop 3 CLT 0,1 0,13 4 Fibra madera no enlucir 0,04 0,04 DEFINICION DE CERRAMIENTOS DE ENVOLVENTE. LISTADO DE VARIANTES 5 Fibra madera para enlucir 0,04 0,046 6 Raseo exterior 0,005 0,7 MURO EXTERIOR U (W/m²K) e (m) λ (W/mK)
E
L
H
ELH ELH CC2 int FM4 ext FM12 1 Yeso laminado Fibra madera 2 Cámara aire flexible 3 CLT 4 Mortero Fibra madera no enlucir cal-cañamo Fibra madera 5 Raseo exteriorpara enlucir 6 Raseo exterior ELH int FM4 ELH int FM4 ext FM16 1 Yeso laminado 1 Fibra Yeso madera laminadoflexible 2 2 CLT Fibra madera flexible 3 3 Raseo CLT exterior 4 4 Fibra madera no enlucir 5 Fibra madera paraFM4 enlucir ELH int FM4 ext 6 exterior 1 Raseo Yeso laminado 2 Fibra madera flexible ELH int FM4 ext FM20 3 CLT 1 Fibra Yeso madera laminadopara enlucir 4 2 Raseo Fibra madera 5 exteriorflexible 3 CLT 4 Fibra madera no enlucir ELH int FM4 ext FM8 5 1 Fibra Yeso madera laminadopara enlucir 6 exteriorflexible 2 Raseo Fibra madera 3 CLT ELH int FM4 ext FM24 4 Fibra madera no enlucir 1 Fibra Yeso madera laminadopara enlucir 5 2 Raseo Fibra madera 6 exteriorflexible 3 CLT 4 Fibra madera no enlucir ELH int FM4 ext FM12 5 1 Fibra Yeso madera laminadopara enlucir 6 exteriorflexible 2 Raseo Fibra madera 3 CLT 4 Fibra madera no enlucir 5 Fibra madera para enlucir 6 Raseo exterior ELH int FM4 ext FM16
0,21 0,74
0,54 0,17
0,35 0,15
0,26
0,13
0,21
0,17
0,28 0,18 0,015 0,04 0,1 0,08 0,02 0,04 0,005 0,005 0,16 0,32 0,015 0,015 0,04 0,04 0,1 0,1 0,005 0,12 0,04 0,2 0,005 0,015 0,04 0,36 0,1 0,015 0,04 0,04 0,005 0,1 0,16 0,24 0,04 0,015 0,005 0,04 0,1 0,4 0,04 0,015 0,04 0,04 0,005 0,1 0,2 0,28 0,04 0,015 0,005 0,04 0,1 0,08 0,04 0,005 0,32
0,25 0,04 0,13 0,04 0,12 0,046 0,7 0,7 0,25 0,25 0,046 0,04 0,13 0,13 0,7 0,04 0,046 0,7 0,25 0,046 0,13 0,25 0,046 0,04 0,7 0,13 0,04 0,046 0,25 0,7 0,04 0,13 0,04 0,25 0,046 0,04 0,7 0,13 0,04 0,046 0,25 0,7 0,04 0,13 0,04 0,046 0,7
3,85 0,06 1,00 0,77 1,00 0,87 0,01 R (m²K/W) 4,85 1,35 0,06 1,00 0,18 0,77 2,00 0,17 0,87 0,01 0,01 1,86 5,85 0,06 0,06 0,87 1,00 0,77 0,77 0,01 3,00 0,87 2,85 0,01 0,06 0,87 6,85 0,77 0,06 0,87 1,00 0,01 0,77 4,00 3,85 0,87 0,06 0,01 1,00 0,77 7,69 1,00 0,06 0,87 1,00 0,01 0,77 5,00 4,85 0,87 0,06 0,01 1,00 0,77 2,00 0,87 0,01 5,85
TIPOS DE CERRAMIENTO 63
ELH
ECOdrop into
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TIPOS DE CERRAMIENTO 64
DEFINICION DE CERRAMIENTOS DE ENVOLVENTE. LISTADO DE VARIANTES CUBIERTA PLANA
U (W/m²K)
e (m) 1,006 0,015 0,5 0,16 0,03 0,001 0,3
1 2 3 4 5 6
ELH CC3 Yeso laminado Cámara aire CLT Mortero cal-cañamo Lámina polipropileno Tierra vegetal
0,41
1 2 3 4 5 6
ELH FM4 Yeso laminado Cámara aire CLT Fibra madera no enlucir Lámina polipropileno Tierra vegetal
0,31
1 2 3 4 5 6
ELH FM8 Yeso laminado Cámara aire CLT Fibra madera no enlucir Lámina polipropileno Tierra vegetal
0,24
1 2 3 4 5 6
ELH FM12 Yeso laminado Cámara aire CLT Fibra madera no enlucir Lámina polipropileno Tierra vegetal
0,19
ELH FM16
0,16
1,016 0,015 0,5 0,16 0,04 0,001 0,3 1,056 0,015 0,5 0,16 0 08 0,08 0,001 0,3 1,096 0,015 0,5 0,16 0,12 0,001 0,3 1,136
λ (W/mK) 0,25 0,13 0,12 0,22 0,52
0,25 0,13 0,04 0,22 0,52
0,25 0,13 0 04 0,04 0,22 0,52
0,25 0,13 0,04 0,22 0,52
R (m²K/W) 2,44 0,06 0,18 1,23 0,25 0,00 0,58 3,19 0,06 0,18 1,23 1,00 0,00 0,58 4,18 0,06 0,18 1,23 2 00 2,00 0,00 0,58 5,18 0,06 0,18 1,23 3,00 0,00 0,58 6,21
ELH
ELH FM12 0,19 1,096 1 Yeso laminado 0,015 0,25 2 Cámara aire 0,5 abitats ECOdrop3 into CLT raikinn iving 0,16 0,13 4 Fibra madera no enlucir 0,12 0,04 5DEFINICION Lámina polipropileno 0,001DE VARIANTES 0,22 DE CERRAMIENTOS DE ENVOLVENTE. LISTADO 6 Tierra vegetal 0,3 0,52
E
L
CUBIERTA PLANA
H
U (W/m²K)
e (m) 1,006 1,136 0,015 0,015 0,5 0,5 , 0,16 0,16 0,03 0,16 0,001 0,001 0,3 0,3
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6
ELH ELH CC3 FM16 Yeso Yeso laminado laminado Cámara Cámara aire aire CLT CLT Mortero cal-cañamo Fibra madera no enlucir Lámina polipropileno Lámina polipropileno Tierra Tierra vegetal vegetal
0,41 0,16
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6
ELH ELH FM4 FM20 Yeso Yeso laminado laminado Cámara aire Cámara Cá aire i CLT CLT Fibra Fibra madera madera no no enlucir enlucir Lámina polipropileno Lámina polipropileno Tierra Tierra vegetal vegetal
0,31 0,14
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6
ELH ELH FM8 FM24 Yeso Yeso laminado laminado Cámara Cámara aire aire CLT CLT Fibra Fibra madera madera no no enlucir enlucir Lámina polipropileno Lámina polipropileno Tierra Tierra vegetal vegetal
0,24 0,12
1 2 3 4 5 6
ELH FM12 Yeso laminado Cámara aire CLT Fibra madera no enlucir Lámina polipropileno Tierra vegetal
0,19
ELH FM16
0,16
1,016 1,176 0,015 0,015 0,5 0,5 05 0,16 0,16 0,04 0,2 0,001 0,001 0,3 0,3 1,056 1,216 0,015 0 015 0,015 0,5 0,5 0,16 0,16 00,24 0,08 08 0,001 0,001 0,3 0,3 1,096 0,015 0,5 0,16 0,12 0,001 0,3 1,136
λ (W/mK) 0,25 0,25 0,13 0,13 0,12 0,04 0,22 0,22 0,52 0,52
0,25 0,25 0,13 0,13 0,04 0,04 0,22 0,22 0,52 0,52
0,25 0 25 0,25 0,13 0,13 00,04 0,04 04 0,22 0,22 0,52 0,52
0,25 0,13 0,04 0,22 0,52
5,18 0,06 0,18 1,23 3,00 0,00 0,58
TIPOS DE CERRAMIENTO 65
R (m²K/W) 2,44 6,21 0,06 0,06 0,18 0,18 , 1,23 1,23 0,25 4,00 0,00 0,00 0,58 0,58 3,19 7,19 0,06 0,06 0,18 0,18 0 18 1,23 1,23 1,00 5,00 0,00 0,00 0,58 0,58 4,18 8,20 0,06 0 06 0,06 0,18 0,18 1,23 1,23 26,00 2,00 00 0,00 0,00 0,58 0,58 5,18 0,06 0,18 1,23 3,00 0,00 0,58 6,21
ELH
ECOdrop into
Eraikinn Living Habitats
TIPOS DE CERRAMIENTO 66
DEFINICION DE CERRAMIENTOS DE ENVOLVENTE. LISTADO DE VARIANTES SUELO SOBRE GARAJE
U (W/m²K)
e (m) 0,72 0,015 0,5 0,16 0,03 0,015
1 2 3 4 5
ELH CC3 Yeso laminado Cámara aire CLT Mortero cal-cañamo Tarima flotante
0,49
1 2 3 4 5 6
ELH CC3 FM4 Yeso laminado Cámara aire Fibra madera no enlucir CLT Mortero cal-cañamo Tarima flotante
0,33
1 2 3 4 5 6
ELH CC3 FM8 Yeso laminado Cámara aire Fibra madera no enlucir CLT Mortero cal cal-cañamo cañamo Tarima flotante
0,25
1 2 3 4 5 6
ELH CC3 FM12 Yeso laminado Cámara aire Fibra madera no enlucir CLT Mortero cal-cañamo Tarima flotante
0,20
1
ELH CC3 FM16 Yeso laminado
0,17
0,76 0,015 0,5 0,04 0,16 0,03 0,015 0,8 0,015 0,5 0,08 0,16 0 03 0,03 0,015
λ (W/mK) 0,25 0,13 0,12 0,14
0,25 0,04 0,13 0,12 0,14
0,25 0,04 0,13 0 12 0,12 0,14
R (m²K/W) 2,04 0,06 0,18 1,23 0,25 0,11 3,04 0,06 0,18 1,00 1,23 0,25 0,11 4,03 0,06 0,18 2,00 1,23 0 25 0,25 0,11
0,84 0,015 0,5 0,12 0,16 0,03 0,015
0,04 0,13 0,12 0,14
5,05 0,06 0,18 3,00 1,23 0,25 0,11
0,88 0,015
0,25
6,02 0,06
0,25
ELH
ELH CC3 FM12 0,20 0,84 1 Yeso laminado 0,015 0,25 2 Cámara aire 0,5 ECOdrop3 into Fibraraikinn madera no iving enlucir abitats 0,12 0,04 4 CLT 0,16 0,13 5 Mortero cal-cañamo 0,03 0,12 DEFINICIÓN DE CERRAMIENTOS DE ENVOLVENTE. LISTADO DE VARIANTES 6 Tarima flotante 0,015 0,14
E
L
H
SUELO SOBRE GARAJE
U (W/m²K)
e (m) 0,88 0,72 0,015 0,5 0,16 0,16 0,03 0,03 0,015 0,015
0,04 0,13 0,13 0,12 0,12 0,14 0,14
6,02 2,04 0,06 0,18 4,00 1,23 1,23 0,25 0,25 0,11 0,11
0,76 0,92 0,015 0,015 0,5 0,5 0,04 02 0,2 0,16 0,16 0,03 0,03 0,015 0,015
0,25 0,25 0,04 0 04 0,04 0,13 0,13 0,12 0,12 0,14 0,14
3,04 7,04 0,06 0,06 0,18 0,18 1,00 5 00 5,00 1,23 1,23 0,25 0,25 0,11 0,11
1 2 3 4 5 6
ELH CC3 FM16 Yeso laminado Cámara aire Fibra CLT madera no enlucir CLT Mortero cal-cañamo Mortero cal-cañamo Tarima flotante Tarima flotante
0,17 0,49
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6
ELH CC3 FM4 ELH FM20 YesoCC3 laminado Yeso laminado Cámara aire Cámara aire no enlucir Fibra madera Fibra madera no enlucir CLT CLT Mortero cal-cañamo Mortero cal-cañamo Tarima flotante Tarima flotante
0,33 0,14
1 1 2 1 2 3 2 3 4 3 4 5 4 5 6 5 6
SUELO ELH CC3INTERIOR FM8 ELH FM24 YesoCC3 laminado ELH CC3 Yeso laminado Cámara aire Yeso laminado Cámara aire no enlucir Fibra madera Cámara aire Fibra madera no enlucir CLT CLT CLT Mortero cal cal-cañamo cañamo Mortero cal-cañamo Mortero cal-cañamo Tarima flotante Tarima flotante Tarima flotante
U (W/m²K) 0,25 0,12 0,49
e 0,8 (m) 0,96 0,015 0,72 0,015 0,5 0,015 05 0,5 0,08 0,5 0,24 0,16 0,16 0,16 0 03 0,03 0,03 0,03 0,015 0,015 0,015
1 2 3 1 4 2 5 3 6 2 1
ELH CC3 FM12 PARTICIÓN INTERIOR Yeso laminado Cámara ELH 2T aire Fibra Yeso madera laminadono enlucir CLT Cámara aire Mortero cal-cañamo CLT Tarima Cámaraflotante aire Yeso laminado
0,20
0,84 0,015 0,5 0,21 0,12 0,015 0,16 0,04 0,03 0,1 0,015 0,04 0 015 0,015
1
ELH CC3 FM16 Yeso laminado
0,17
0,71
0,88 0,015
λ (W/mK)
5,05 0,06 0,18 3,00 1,23 0,25 0,11
0,25
λ (W/mK) 0,25 0,25 0,25 0,04 0,04 0,13 0,13 0,13 0 12 0,12 0,12 0,12 0,14 0,14 0,14
R (m²K/W)
R (m²K/W) 4,03 8,06 0,06 2,04 0,06 0,18 0,06 0 18 0,18 2,00 0,18 6,00 1,23 1,23 1,23 0 25 0,25 0,25 0,25 0,11 0,11 0,11
0,04 0,25 0,13 0,12 0,13 0,14 0 25 0,25
5,05 0,06 0,18 1,42 3,00 0,06 1,23 0,18 0,25 0,77 0,11 0,18 0 06 0,06
0,25
6,02 0,06
0,25
TIPOS DE CERRAMIENTO 67
ELH
ECOdrop into
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SIMULACIÓN 68 SIMULACIÓN ENERGÉTICA Con esta gama de disposiciones constructivas se procede a simular el comportamiento global del edificio en sus diferentes escenarios. Se pretende cuantificar energéticamente las variables introducidas a la envolvente de modo que nos ayude a establecer el nivel de aislamiento óptimo para el caso concreto que nos ocupa. Para ello se utiliza el software de simulación energética Design Builder, que emplea el motor de simulación Energy Plus. Esta herramienta nos permite efectuar desde cálculos simplificados de valores globales hasta análisis detallados del comportamiento de la envolvente y las condiciones ambientales de las estancias interiores. En esta fase, realizaremos un cálculo simplificado a nivel zonal para obtener demandas de calefacción globales introduciendo como única variante las diferentes composiciones de cerramientos y acristalamientos.
ESCENARIO
CERRAMIENTO
ELH CTE Fachadas Suelos Cubiertas Huecos
ESPESOR (cm)
TRANSMITANCIA (W/m²K)
ELH CC2 ELH CC3 ELH CC3 4/16aire/4
18 (4 aire) 72 (50 aire) 100,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 aire)
0,74 0,49 0,41 2,70
ELH int FM4 Fachadas Suelos Cubiertas Huecos
ELH int FM4 ELH CC3 ELH CC3 4/16aire/4
16 72 (50 aire) 100,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 aire)
0,54 0,49 0 49 0,41 2,70
ELH int FM4 ext FM4 Fachadas Suelos Cubiertas Huecos
ELH int FM4 ext FM4 ELH CC3 FM4 ELH FM4 4/16aire/4
20 76 (50 aire) 101,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 aire)
0,35 0,33 0 33 0,31 2,70
ELH int FM4 ext FM4 lowE Fachadas Suelos Cubiertas
ELH int FM4 ext FM4 ELH CC3 FM4 ELH FM4
20 76 (50 aire) 101,6 (50 aire, 30 tierra)
0,35 0 33 0,33 0,31
ESCENARIOS DE SIMULACIÓN A continuación se muestran las combinaciones de cerramientos que forman los diferentes escenarios de simulación.
ELH
Huecos
4/16aire/4
2,4 (1,6 aire)
2,70
ELH int FM4 ext FM4 Habitats ELH CC3 FM4 ELH FM4 4/16aire/4
20 76 (50 aire) 101,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 aire)
0,35 0,33 0 33 0,31 2,70
ELH int FM4 ext FM4 lowE Fachadas Suelos Cubiertas Huecos
ELH int FM4 ext FM4 ELH CC3 FM4 ELH FM4 4/16aire/4lowE
20 76 (50 aire) 101,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 aire)
0,35 0,33 0 33 0,31 1,68
ELH int FM4 ext FM8 lowE Fachadas S l Suelos Cubiertas Huecos
ELH int FM4 ext FM8 ELH CC3 FM8 ELH FM8 4/16aire/4lowE
24 80 (50 aire) i ) 105,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 aire)
0,26 0 25 0,25 0,24 1,68
ELH int FM4 ext FM12 lowE Fachadas Suelos Cubiertas Huecos
ELH int FM4 ext FM12 ELH CC3 FM12 ELH FM12 4/16aire/4lowE
28 84 (50 aire) 109,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 aire)
0,21 0,20 0,19 1,68
ELH int FM4 ext FM12 lowE argón Fachadas Suelos Cubiertas ESCENARIO Huecos
ELH int FM4 ext FM12 ELH CC3 FM12 ELH FM12 CERRAMIENTO 4/16argón/4lowE
ELH int FM4 ext FM16 lowE argón Fachadas Suelos Cubiertas Huecos
28 84 (50 aire) 109,6 (50 aire, 30 tierra) ESPESOR 2,4 (1,6 argón) (cm)
, 0,21 0,20 0,19 TRANSMITANCIA 1,38 (W/m²K)
ELH int FM4 ext FM16 ELH CC3 FM16 ELH FM16 4/16argón/4lowE
32 88 (50 aire) 113,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 argón)
0,17 0,17 0,16 1,38
ELH int FM4 ext FM20 lowE argón Fachadas Suelos Cubiertas Huecos
ELH int FM4 ext FM20 ELH CC3 FM20 ELH FM20 4/16argón/4lowE
36 92 (50 aire) 117,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 argón)
0,15 0,14 0 14 0,14 1,38
ELH int FM4 ext FM24 lowE argón Fachadas Suelos Cubiertas Huecos
ELH int FM4 ext FM24 ELH CC3 FM24 ELH FM24 4/16argón/4lowE
40 96 (50 aire) 121,6 (50 aire, 30 tierra) 2,4 (1,6 argón)
0,13 0,12 0 12 0,12 1,38
ELH int FM4 ext FM4 Fachadas ECOdrop into raikinn iving Suelos Cubiertas ESCENARIOS DE SIMULACIÓN Huecos
E
L
ESCENARIOS DE SIMULACIÓN 69
ELH
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DISTRIBUCIÓN PLANTA 70 DISTRIBUCIÓN DE ZONAS EN PLANTA TIPO Las plantas acondicionadas se dividen en espacios agrupados en cuatro tipos de zona: • Espacios de comunicación. Los pasillos y escaleras son zonas acondicionadas térmicamente a las que se aplica una plantilla de patrones de ocupación, iluminación artificial y ventilación para zonas de circulación de edificios de oficinas. • Laboratorios. Se modelan con características propias de las zonas de oficinas de distribución abierta. • Módulos. Los módulos de vivienda, al ser espacios abiertos indivisos se modelan como zonas en las que existe uso de cocina, de modo que se consideren las cargas internas que se generan en las diferentes actividades realizadas en la cocina, las cuales se distribuirán sin obstáculos por el resto de la estancia. • Baños. Los baños también son espacios acondicionados, pero a una menor temperatura. Al ser interiores disponen de ventilación mecánica de extracción. Los patinillos son espacios no ocupados ni acondicionados. Por último, los balcones se modelan en esta fase como elementos de sombreado sin características térmicas.
ELH
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gráfica rELación 71 GRÁFICA RELACIÓN AHORRO ENERGÉTICO-COSTE ECONÓMICO vEntanas 4/16/4
vEntanas 4/16/4 [U: 2.7]
LowE [U:
1.68]
vEntanas 4/16/4
LowE
ARGON [U: 1.38]
100%
625%
500%
375%
80%
250%
125% 60%
ELH CTE
ELH int.FM4
ELH int.FM4 ext.FM4
ELH int.FM4 ext.FM4 lowE
ELH int.FM4 ext.FM8 lowE
demanda energética
ELH int.FM4 ext.FM12 lowE
ELH int.FM4 ext.FM12 lowE [argon]
coste económico
ELH int.FM4 ext.FM16 lowE [argon]
ELH int.FM4 ext.FM20 lowE [argon]
ELH int.FM4 ext.FM24 lowE [argon]
0%
ELH
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ANÁLISIS RESULTADOS 72 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
De toda la información que nos ofrece la simulación, nos centraremos en las demandas de calefacción anuales a nivel del conjunto del edificio. En este sentido, trataremos estos resultados a nivel comparativo entre las diferentes alternativas propuestas dejando a un lado los valores absolutos, ya que estos se basan en definiciones genéricas para muchos de los parámetros introducidos. De igual modo, calculamos el coste económico imputable exclusivamente al material aislante y los acristalamientos de toda la envolvente, dejando de lado el resto de componentes de los cerramientos, de modo que obtenemos las inversiones que se precisan efectuar en cada medida de mejora en términos de incremento porcentual respecto al caso base, que simula el edificio con el nivel de aislamiento mínimo exigido por el CTE. La correlación de resultados del ahorro energético dibuja una curva característica en el comportamiento del aislamiento térmico, en la que se refleja que la repercusión del aumento de grosor del aislamiento en la demanda de calefacción disminuye a medida que mejora la transmitancia del cerramiento. Se puede apreciar que las mejoras en la capacidad aislante del acristalamiento provocan reducciones de demanda más significativas. Esto se debe por una parte a que los vidrios tienen valores de transmitancia mucho más altos que los elementos opacos, por lo que las mejoras en este sentido repercuten en mayor medida, más aun si el edificio dispone de grandes superficies acristaladas. Por otra parte, al mejorar la capacidad aislante de los vidrios sin perjudicar excesivamente a sus características visuales, se consigue reducir las pérdidas de calor sin afectar demasiado a las ganancias solares.
En cuanto a la curva que representa los costes de cada medida de mejora, podemos observar que las medidas relativas al aumento de grosor del aislamiento mantienen una recta de pendiente constante, lo que significa que el precio del aislante es directamente proporcional al grosor. Resulta significativo que las mejoras relativas al acristalamiento, que ofrecen mejores resultados energéticos que las realizadas en los elementos opacos, suponen menor gasto que estas. Relacionando estas dos curvas podemos identificar los escenarios en que se consigue una optima relación energético-económica, que serán los que mayor reducción de demanda energética obtengan a un menor coste, siempre dentro de los valores de aislamiento mínimos que consideremos oportunos, ya que las primeras medidas de mejora serán siempre las más efectivas, pero aun así pueden resultar insuficientes según los objetivos de demanda que se estimen oportunos. Por lo tanto, se establece como escenario óptimo en la relación entre eficiencia energética y rentabilidad el formado por aislamiento exterior de 12 cm en fachadas (más 4cm en el trasdós interior), suelos y cubiertas, y acristalamiento tipo 4/16/4 bajo emisivo con cámara rellena de argón.
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CONCLUSIONES 73
CONCLUSIONESy los estudios necesarios El estudio que se presenta en esta fase ofrece argumentos para la definición de los cerramientos genéricos de la envolvente, a nivel de sistema constructivo, materiales y niveles de aislamiento. Para una definición integral de todos los componentes que forman la envolvente deberán llevarse a cabo estudios específicos para definir los siguientes apartados: • Simulación detallada del conjunto del edificio, con especial atención al sistema de ventilación y a los patrones de ocupación, con el fin de obtener valores de demanda energética global más ajustados a la realidad. Esta simulación podrá ser utilizada para obtener la calificación energética oficial del edificio, adelantando la tarea del proyecto de ejecucion. • Simulación individualizada de los módulos de vivienda en la que se evalue el comportamiento energético de los sistemas modulares de los balcones y permita optimizar su diseño. • Estudio del sistema de captación en la torre de escaleras, con ayuda de simulaciones y/o cálculos termodinámicos. • Dimensionamiento del sistema de captación solar para ACS y potencialmente para calefacción.
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BIBLIOGRAFIA 74 MERCADO ACTUAL
·
ejemplos varios http://fachadasarquitectonicas.blogspot.com/2011_04_01_archive.html · sistema lks-ulma http://www.slideshare.net/Arizmendipro/sistema-industrializado-de-acero-ligero-imanolagirre · consultoría de fachada de lks
http://www.lks.es/C/AA/AI/fachadas/FAC/referencias.aspx
·
fachadas schüco
·
texturas de escamas
·
fachada prefabricada de hormigón especial
·
eurohabitat
·
fachada mulitfuncional
http://www.schueco.com/web/es/clientes/fassaden/products/fassaden/aluminium/ unitised_facades http://www.incoperfil.com/soluciones-revestimientos-exteriores-cms-1-50-127/ http://www.interempresas.net/Construccion/Articulos/47068-Un-hormigon-ultrarresistente-permite-fabricar-las-fachadas-mas-ligeras-del-mercado.html http://www.vidrioperfil.com/es/22231_Eurohabitat-Sistema-industrializado-defachada-flotante-de-Europerfil.htm http://www.wicona.es/noticias/TEmotion-Wicona.htm · FACHADA MOVIL http://www.flare-facade.com/#system · ENVOLVENTES INTERESANTES http://www.envolventesarquitectonicas.es/enar.swf · FACHADA VEGETAL http://www.greenovergrey.com/living-walls/our-green-wall-system-vs-modularboxes.php (mundo verde) · SISTEMAS SATE EN EL PAIS VASCO http://www.biohaus.es http://www.biomatiberica.com
ANÁLISIS CLIMÁTICO · ·
baserriBERRI [tesina premio especial 2010, blas beristain guidelines for refurbihsment of baserris [ugaitz gaztelu, 2011]
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