ACONDICIONAMIENTO AMBIENTAL

2014

ESTRATEGIAS DE

CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO

PASIVO

Profesor: Dr. Gerardo Saelzer

1

2Materias :

1 parte

Introduccin general al tema del hbitat sustentable y susestrategias de diseo pasivo.

2 parte

Conceptos generales de estrategias de calentamiento y deenfriamiento pasivo, anlisis de casos y detalles.

Conceptos generales de estrategias de acondicionamientoactivo, anlisis de casos y detalles.

3ESTRATEGIAS DE

DISEO

BIOCLIMTICO

Qu es una estrategia?

Qu es diseo bioclimtico?

4ESTRATEGIAQu se entiende por estrategia?

Conjunto de acciones planificadas de manera anticipada y

sistemtica para lograr un fin u objetivo determinado.

5DISEO BIOCLIMTICO

Diseo que tiene en cuenta las condiciones climticas del lugar,

aprovechando los recursos disponibles (sol, temperatura, humedad,

viento), para lograr confort trmico, reduciendo los consumos de energa

y disminuyendo los impactos ambientales.

5

CONFORT

Bajo consumo energtico

Disminuir impactos ambientales

Eficiencia Energtica

Hbitat Sustentable

6Estrategias bioclimticas significa:

Para nosotros, estrategia implicar tener un patrn de diseo, y ste

debe permitir orientar, descubrir y explorar en el diseo, la bsqueda

de los siguientes objetivos:

-Brindar confort trmico

-Aprovechar el clima, pero tambin, protegerse de l

-Minimizar el consumo energtico y el impacto ambiental

Veremos a continuacin que significa cada uno de estos conceptos.

6

7Aplicar estrategias bioclimticas, para brindar Confort Trmico, significa:

Conocer a cabalidad las caractersticas del CLIMA especfico donde se va a

actuar y definir en consecuencia:

-Las estrategias de CALENTAMIENTO

-Las estrategias de ENFRIAMIENTO.

De que dependen las estrategias?

-De las caractersticas del CLIMA principalmente.

- De las necesidades de CONFORT trmico (hbitat y ocupante)

7

8EL CLIMA Su influencia sobre la vida en el planeta.

La adaptacin a las distintas condiciones del medio climtico.

Por ejemplo: Razas humanas y animales vegetacin desrtico o de selva hmeda cambios estacionales etc.

8

99

EL CLIMA Su influencia sobre la arquitectura.

masa

sombras

aislamiento

lluvias

fro

Radiacin

calor

1010

CONFORT TERMICO - requerimientos del hombre

-De que depende el confort?

-Las prdidas trmicas del cuerpo humano dependen de 6

parmetros fsicos:

Temperatura de la pared

Temperatura del aire

Velocidad del aire

Humedad

Metabolismo

Vestimenta

Intercambio trmico

55% conveccin

44 % radiacin

1% conduccin

La temperatura de las paredes, influye sobre

los intercambios trmicos por radiacin

11

Confort trmico

Temperatura de confort para diferentes

actividades

Una humedad relativa entre

30% y 70%, no produce unaInfluencia significativa sobre

la sensacin de confort.

12

Cmo responde la arquitectura a estos desafos de confort con bajo consumo energtico?:

Surge lo sustentable con algunos trminos asociados que no son sinnimos, pero persiguen un comn denominador, promover diseos con el objetivo

de restaurar el balance o equilibrio entre el medioambiente y lo manipulado

por el hombre.

Estos trminos, entre otros, son:- Arq. Ambiental respetuosa del medio ambiente;- Ecolgica bajo impacto en ecosistemas y respeto a la biodiversidad;- Bioclimtica Habitabilidad y confort con bajo consumo; = respuesta

eficiente al clima, potencia el uso de los recursos y se resguarda de los problemas derivados del clima.

- Pasiva - ; etc.

Esto, no como estilo o moda, ya que ello, como tal, son conceptos no

sustentables.

Se busca, finalmente, una arquitectura eficiente cuyo objetivo final es mejorar la calidad de vida,sin destruir el medio ambiente.

13

Como enfrentamos el problema:

cuales son los elementos a considerar y los aspectos que debemos

conocer para decidir las estrategias ms adecuadas?

- 1.El LUGAR (clima-latitud- situacin topogrfica y otros)

- 2.El HABITAT (diseo y construccin)

- 3.El OCUPANTE (confort trmico-respiratorio, visual y acstico)

14

1.LUGAR - Clima: aspectos a considerar

Temperaturas medias, mx y mn

Radiacin solar

Humedad relativa

Vientos

Pluviometra

(datos aportados por las estaciones meteorolgicas y/o por datos

de bancos de datos del macro clima, por ejemplo el Meteonor)

15

- 1.El LUGAR: Situacin topogrfica - microclima:

aspectos a considerar

- Alturas

- Depresiones

- Cuerpos de agua

- Bosques

- Ciudad

- Llanos

- Naturaleza del suelo etc.

1616

2.El HABITAT:

-Diseo y disposicin de los espacios

respecto de su entorno, orientacin y

su materializacin. (zonas trmicas-

materiales y su posicin)

-Adecuacin a su destino (tipo de

edificio) y uso de sus espacios y su

relacin con el medio exterior.

(vivienda, oficina, escuela, hospital

etc.)

-Complementacin adecuada con

los sistemas de acondicionamiento

si fuese necesario. (uso eficiente de la

energa)

CONTROL DESTINO

1717

3.El OCUPANTE:Confort de los ocupantes respecto del comportamiento trmico,

lumnico y calidad del aire en los recintos

Quieto

En ejercicio

1818

CONSUMO ENERGETICO:

Formas de transferencia de calor:

En general, cuando existe una diferencia de temperaturas, se produce

un flujo de calor. El flujo de calor es siempre proporcional a la diferencia

de temperaturas.

Conduccin. El calor se transmite a travs de la masa del propio cuerpo.

Conveccin. el calor puede ser "transportado" por el propio movimiento del fluido, por la diferencia de temperaturas.

Radiacin. Todo material emite radiacin electromagntica, cuya intensidad depende de la temperatura a la que se encuentre.

El sol nos aporta energa exclusivamente por radiacin.

19

REQUERIMIENTO ENERGETICO:

Los requerimientos energticos de un edificio

son determinados por :

- las prdidas por los cerramientos

y por la ventilacin y,

- las ganancias por la radiacin

solar y los aportes internos.

Q= Perdidas por conduccin, radiacin y conveccin, a travs de los cerramientos.

Las prdidas son directamente proporcionales al nivel de aislamiento del edificio.V= Representa las prdidas por ventilacin (renovacin de aire) e infiltraciones.

Las prdidas son proporcionales al volumen del edificio y a la tasa de renovacin de aire.S= Representa los aportes solares a travs de los vidrios (se desprecian los aportes solares a travs de los muros opacos).I = Representa los aportes internos de calor (aparatos elctricos, cocina u otros y la presencia de personas).

Equilibrio trmico

20

AHORRO de ENERGIA:

Distintos diseos puede definir el nivel de consumo de energa en una

vivienda, para un mismo nivel de confort:

21

ESTRATEGIAS

DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO PASIVOConcepto de captar-almacenar-distribuir y conservar. Concepto de proteger-disipar-minimizar-evitar y enfriar.

2222

ESTRATEGIAS DE CALENTAMIENTO

2323

Concepto de CAPTAR:

Recoger la energa solar y transformarla en CALOR.

La radiacin solar recibida por un edificio, depende:

- del clima (de sus variaciones diarias y estacionales),

- as como de su orientacin,

- de la naturaleza de sus superficies y materiales,

-de la topografa y del entorno (sombras), etc.

Hay dos maneras de captar:

Captacin directa: Ocurre principalmente a travs de las superficies vidriadas (ventanas)

Captacin indirecta: Es cuando el calor se consigue a travs deespacios especiales (invernaderos, conservatorios u otros)

24

Captacin directa:

Ocurre principalmente a travs de las superficies vidriadas (ventanas) de

la envolvente que dejan pasar la energa solar hacia el interior del recinto.

Debe observarse:

- buena orientacin, superficie acristalada suficiente y entorno despejado

(buen emplazamiento)

- buen almacenaje, masa suficiente en zona irradiada y en zonas o reas

libre de objetos (muebles, alfombras u otros).

- buena conservacin y distribucin del calor

- riesgo de grandes perdidas en das nublados o en la noche por ventanas

- riesgo de infiltracin de viento y lluvia por ventanas

- riesgo de sobrecalentamiento en verano por ventanas

25

Diferentes conformaciones de ventanas

Cubiertas vidriadas

26

Muros vidriados

Complejo Unin Europea Blgica

27

Cubiertas vidriadas

Espacios especiales

de captacin

28

Captacin indirecta:

Es cuando el calor se consigue a travs de terceros espacios

(invernaderos, conservatorios u otros) que actan como espacios

especialmente dispuestos para captar eficientemente y que sirven

trmicamente a recintos adyacentes.

Estos espacios colectores, conservatorios, solarium, piezas solares o

invernaderos, utilizan como mtodo de atrapar energa, el llamado

efecto invernadero.

- cuando el requerimiento de calor es mayor a la capacidad

de captacin directa o,

- cuando no hay capacidad de almacenar este

calor al interior del recinto y se necesita obtener el calor de un espacio

distinto para obtener calor.

2929

Debe observarse:

- buena orientacin, almacenaje y excelente distribucin del

calor hacia los recintos que sirve y, estos ltimos bien aislados.

- buen control de radiacin para evitar los sobrecalentamientos.

- buen control de las aberturas de distribucin del calor hacia el

interior (puede actuar negativamente si no se controla)

- buen control de ventilacin hacia el exterior de este espacio,

para evitar el sobrecalentamiento en pocas de calor.

3030

FACTOR SOLAR (FS)

Representa el porcentaje de energa solar incidente transmitido a

travs de una pared vidriada hacia el interior de un local

La transmisin energtica total a travs de un vidrio, est en funcin de:

- Angulo de incidencia de los rayos solares.

- La naturaleza del vidrio (claros, absorbentes o reflectantes)

Los parmetros a tener en cuenta son:

- Posicin del sol (latitud y estacin)

- Orientacin e inclinacin de la pared vidriada (geometra del edificio)

31

Anlisis trmico de un invernadero, con siete configuraciones distintas:

- sv = vidrio sencillo (monoltico)

- dv = doble vidrio o termopanel

- pc = policarbonato

- Las configuraciones 3 y 4, presentan sus paredes laterales opacas.

32

Edificio Bioclimtico de ENAP en

Punta Arenas

33

Viviendas Condominio Nuevo Mundo

CITEC UBB

Detalle del espacio solar

Anlisis de asoleamiento del conjunto durante la etapa de diseo

3434

Captar a travs de muros opacos (llenos).

La materia (muro), posee una cierta capacidad de acumular calor, la eleccin de los materiales nos permite, en cierta medida, adaptar los edificios a las

variaciones del clima local.

Aparece el concepto de:

Inercia trmica.

Este concepto es muy propio

del guardar.

Conceptos de:

-Atenuacin trmica

-Desfase trmico

35

Muro Trombe captar y almacenar

Fase 1 Fase 2 Fase 3

36

Muros trombe

37

Muros trombe y muro de agua

3838

Concepto de ALMACENAR:

Guardar el calor captado de la energa solar, en el seno de los materiales, con el fin de aportarlo cuando sea necesario el requerimiento de calor.

Es: la capacidad de acumulacin de calor de los materiales (la inercia trmica del edificio ), permite atenuar las fluctuaciones de temperatura y, el desfase trmico.

La capacidad de acumulacin trmica de una pared es una caracterstica que depende de su espesor, de su peso y del calor especfico del material, y nos indica la capacidad de almacenar el calor.

3939

El ALMACENAJE, aporta dos condiciones fundamentales al confort:

- 1. La atenuacin de las fluctuaciones de temperatura en el interior y,

- 2. El desfase trmico entre la temperatura exterior y la interior.

Ello depende de:

- el espesor del muro

- el peso del elemento

- del calor especfico

4040

La capacidad trmica de una

pared es til en un clima templado,

slo si se ubica hacia el interior

del edificio y se encuentra aislado

de las condiciones climticas

exteriores

Inercia trmica al interior

o al exterior?

4141

Directo

Indirecto

Almacenaje

Aqu participa el principio

De equilibrio trmico

Almacenaje en un elemento no irradiado

directamente, sino calentado con energa

llevada por medios mecnicos

42

Masa trmica en los suelos, en los muros y nuevas soluciones ms livianas

4343

Concepto de DISTRIBUIR:

En la distribucin del calor en un recinto habitable, ocurren los siguientes

fenmenos y alternativas.

Difusin natural:

El calor acumulado al interior de los materiales, es difundido

por conveccin y por radiacin.

Distribucin mecnica:

El calor es conducido a travs de distribucin mecnica,

de la zona de acumulacin hasta las zonas fras.

Termo circulacin:

La pared interior que es calentada por la radiacin solar,

Cede parte de ese calor al aire ambiente por conveccin,

de esta manera el calor es conducido hacia las zonas

ms fras.

4444

DISTRIBUIR: - difusin natural.

Del calor al fro

El calor acumulado al interior de los materiales,

es difundido por conveccin y por radiacin.

La conveccin aparece cuando la temperatura

de la superficie del material es superior a la

temperatura del aire ambiente y,

La radiacin, en forma de radiacin infrarroja de onda larga, aparece cuando la temperatura de la

superficie del material es superior a la temperatura

de la superficie de otros objetos presentes.

Conveccin y radiacin

natural

Movimiento del flujo

45

DISTRIBUIR: - distribucin mecnica.

El calor acumulado es distribuido, desde las

zonas calientes hacia las ms fras de manera

mecnica y controlada automaticamente.

Puede distribuirse cuando uno quiera y sin

necesidad de tener espacios espacialmente

conectados.

Igualmente, este sistema de distribuir el calor,

permite tener la zona de captacin alejada o

desconectada de la vivienda.

46

DISTRIBUIR:

Movilizar el aire caliente hacia las zonas fras.

Cuando una pared se calienta, bajo el efecto de la

radiacin solar, sta cede una parte del calor

acumulado al aire ambiente por conveccin.

En ese instante, el aire adquiere un movimiento

ascendente, provocando una succin del aire fresco.

Uno de los problemas de la Termocirculacin,

es que necesita una organizacin espacial

abierta.

La termocirculacin es ms efectiva cuando

hay deferencia de nivel entre la zona caliente

y la fra.

Sin duda, es mucho ms complejo distribuir

el calor entre zonas a un mismo nivel, ms

aun cuando estas zonas se encuentran

distantes.

ZONA CALIENTE ZONA FRIA

ESPACIOS CERCANOS Y CONECTADOS ESPACIALMENTE

4747

Proceso de termocirculacin:

- Cuando la superficie irradiada por el sol, es

calentada, parte de ese calor es cedido al

aire ambiente por conveccin y radiacin.

- Cuando el aire es calentado, adquiere un

movimiento ascendente y atrayendo el

aire fresco.

- Si los espacios ests suficientemente conectados,

se genera una circulacin de aire desde las zonas

calientes hacia las zonas fras. Este movimiento, se

llama termocirculacin de aire.

- Durante un da nublado o en la noche, con el fin

de evitar una circulacin inversa teniendo por

resultado un enfriamiento, el movimiento de aire

debe ser impedido.

Un aislante mvil, permite tambin evitar este

inconveniente.

48

Movimientos de aire interior

Si bien, el movimiento del aire caliente tiene relacin con

el movimiento convectivo, las presiones generadas por el

viento externo, siempre estarn presente en el comporta-

miento del aire interior.

4949

Espacios

interconectados

Espacios protegidos

y bien orientados

Distribucin de calor entre

espacios

50

Espacios interconectados entre s y en

dos alturas Distribucin del calor

5151

Conexiones entre recintos a travs de distintos

tipos de aberturas

Solucin acstica

52

Concepto de CONSERVAR:

La envolvente del edificio, juega un rol importante

en la lucha contra las perdidas de calor.

En la conservacin del calor en un recinto habitable,

ocurren los siguientes fenmenos y alternativas.

- La resistencia trmica de las paredes es igual a la suma de las resistencia de las capas de los materiales que la componen.

- Los puentes trmicos, son puntos dbiles en la envolvente que presentan menos resistencia al paso del calor y, deben tratar de disminuir.

- Las infiltraciones por juntas entre elementos constructivos, ductos, vanos y otros, provocan importantes prdidas de calor.

- El factor de forma juega un rol importante, ya que esta determina la superficie envolvente exterior.

- La organizacin de los espacios interiores permite crear ambientes trmicos diferentes. Orientarlos losespacios para captar hacia el norte o protegerse hacia el sur.

53

Como conservar el calor(conduccin-conveccin radiacin)

54

REGLAMENTACIN TRMICA : COMPLEJOS DE TECHUMBRE,

MUROS PERIMETRALES Y PISOS VENTILADOS.

Todas las viviendas debern cumplir con las exigencias de

acondicionamiento trmico que se sealan a continuacin:

Transmitancia trmica de elementos opacos de la envolvente

5555

AISLANTES TERMICOS

planchas

colchonetas

Celdas de aire

proyectado

56

La resistencia trmica de los muros, ventanas, puertas, cielos y pisos

56

5757

Resistencia trmica de las envolventes. OPACAS - MUROSLa resistencia de una pared es igual a la suma de la resistencia de los materiales.

- La resistencia trmica de una capa est en funcin

de la conductividad trmica y su espesor

- La aislacin trmica constituye el freno al transporte

de calor a travs de un elemento constructivo.

- La aislacin se puede ubicar de diferentes manerasdentro del muro (sobre la cara externa, la interna o en

ambas). Esto no afecta la calidad aislante de la pared,

pero s afecta la inercia trmica y el riesgo de

condensacin.

58

Aislacin al exterior,

inercia trmica interior

(til)

Aislacin trmica por el interior,

inercia trmica exterior

(intil)

Conservacin del Calor

5959

envolventes OPACAS - MUROS

Soluciones de abrigo continuo

Aislacin intersticial, no continuo

Encofrado

aislante

6060

Muros mejorados

Soluciones perforadas Soluciones micro celulares

61

Aislacin en Techos

Cielos de terminacin

Colchonetas

proyectados

62

Techos verdes:

- Alta masa hacia el lado

exterior

- Techumbre muy protegida

frente a las perdidas de

calor, pero principalmente

frente a la ganancia.

63

- Calidad de sus vidrios (simples o especiales)

- Calidad de sus marcos (tipo, calidad y materiales)

- Su resistencia trmica

- Su infiltracin

- Su proteccin

Resistencia trmica de la envolvente. VIDRIADAS VENTANASLas ventanas son puntos o superficies dbiles de la envolvente y

deben ser diferenciadas por la calidad. de sus vidrios (simples o

especiales) y de sus marco (tipo, calidad y materiales), e infiltracin.

marcos

vidrios

sellos

protecciones

64

Los puentes trmicosSon puntos o reas trmicamente ms dbiles que la constitucin

general de un elemento constructivo.

Normalmente se presentan en las juntas de materiales iguales o distintos,

en los refuerzos o zonas de estructuracin de un sistema etc.

Variacin de T y flujo de calor Buena y regular soluciones para evitar puente trmico

65

Termografa para determinar las zonas de perdida de calor y detectar

Los puentes trmicos.

66

Riesgo de condensacin y crecimiento de moho

El grfico muestra la relacin entre humedad relativa interior, temperatura superficial interior de la envolvente y del riesgo

de la condensacin superficial y crecimiento de moho. En el rea arriba de la lnea azul existen condiciones favorables para

el crecimiento de moho y en el rea arriba de la lnea roja existen condiciones favorables para la condensacin superficial.

6767

Las infiltraciones:

Las perdidas por infiltracin de aire controlado o descontrolado, constituyen

uno de los principales problemas de perdida de calor.

La renovacin de aire en una habitacin, es de gran importancia desde el

punto de vista del confort, (eliminar el aire viciado y mantener la tasa de

humedad al nivel de confort)

6868

Infiltraciones indeseadas

Como eliminar el aire viciado sin generar

grandes prdidas o conducirlo hacia otro

espacio interior. Ventanas y puertas mal ubicadas

respecto de los vientos predominantes

Ventilas fijas o selladas por el usuario

Ventilaciones y chimeneasdescontroladas.

Fallas constructivas tpicas

6969

Las infiltracionesNecesarias para la renovacin del aire, acarrean siempre un

arrastre del calor acumulado. Las aberturas debern ajustarse

a las necesidades de renovaciones.

7070

ESTRATEGIAS DE ENFRIAMIENTO

7171

Estrategias de enfriamiento

o de verano

7272

El concepto Proteger:

consiste en proteger el edificio, en particular, sus

aberturas del soleamiento directo.

Esto se logra utilizando convenientemente:

pantallas exteriores

- permanentes

- mviles

- estacionales (vegetacin)

formas y prolongaciones del edificio

- aleros

- volados

- balcones etc.

Todas las soluciones, dependen de la orientacin y

del ngulo solar, principalmente del verano, de la

luz y las vistas.

Especialmente en edificios

de altura, que tienen menos posibilidades

de obtener sombras del entorno, arboles y

otros.

Enfrentando la

radiacin solar,

especialmente este,

oeste, el norte tambin

dependiendo de la

latitud, mientras ms

alejado del ecuador,

ms importante es la

proteccin norte

73

Altura solar

21 Septimbre

Santiago 55.7

Concepcin 52.5

Puerto Montt 47.7

Altura solar

74

Pantallas exteriores:

- Celosas, dependen

absolutamente del recorrido

del sol.

La separacin entre ellas, y el

ngulo prefijado.

7575

Pantallas fijas:

Celosas y lonas

76

Pantallas fijas:

Celosas y lonas

7777

Celosas mviles verticales

7878

Celosas mviles verticales

Puertas de planchas perforadas o

de celosas

Pantallas de Vidrios serigrafas o

filtros solares

79

Pantallas fijas:

Planchas perforadas

8080

Pantallas mviles frente a cada vano:

- interiores

- exteriores

8181

ExterioresInteriores

Pantallas mviles frente a cada vano:

82

Pantallas fijas y mviles:

De lonas y vidrios con filtros solares

83

Concepcin Santiago

Dimensionamiento de alero fijo en orientacin norteEjemplo: Concepcin - Santiago

84

85

Obstrucciones y pantallas:

Elementos constructivos propios del edificio

8686

Pantallas estacionales: (vegetacin)

87

8888

Concepto de Disipar:

significa extraer el calor excesivo desde

el interior del edificio.

8888

Disipar a travs de la ventilacin natural

Es importante para lograr confort trmico a travs de perdidas de

calor por conveccin.

Segn esto, es importante la cantidad y la velocidad del flujo de aire.

Formas de ventilacin natural en las edificaciones:

1. ventilacin de una sola fachada

2. ventilacin cruzada (por efecto del viento)

3. ventilacin por efecto stack (gradiente de temperaturas)

1. 2. 3.

89

Disipar:

significa extraer el calor excesivo desde

el interior del edificio.

Formacin de las presiones positivas y negativas

a partir de la direccin del viento y la forma del

edificio.

El movimiento del aire interior, depender de la

distribucin de los vanos y sus orientaciones

respecto de la direccin de los vientos.

Sombra de viento

9090

Esquemas de las presiones de viento a partir de la direccin de los vientos.

Representacin en planta y corte.

primavera

verano

otoo

invierno

9191

Movimiento del

aire a partir de

las aberturas y

la direccin del

viento.

La ventilacin,

siempre debe

cruzar el espacio,

aunque salga por

el mismo lado.

92

Esquema de circulacin flujos de aire

en edificios de servicios

Esquema de circulacin flujos de aire

en viviendas

93

Tipo de aberturas

aluminio

madera PVC

Tipos de Ventanas

94

En el diseo de ventanas para un sistema de ventilacin, se debe considerar:

tener una clara imagen del rango direccional del viento en el lugar, durante todo el ciclo anual,

hacer una determinacin de las necesidades de enfriamiento por ventilacin (diurno y estacional) para el confort trmico,

evaluar el resguardo de las estructuras o topografas vecinas que alteren el flujo del viento, tanto en magnitud como en direccin,

escoger un sistema de ventanas cuyas caractersticas funcionales correspondan tanto al viento como a la comodidad trmica requerida.

Para un ptimo enfriamiento por ventilacin, se requiere un rea efectiva suficiente, tanto para la entrada como para la salida del aire, con la entrada localizada en una zona de presin positiva y la salida en una zona de

presin negativa. Se deber procurar siempre una ventilacin cruzada para incrementar la conveccin sobre los

ocupantes y proveer una mayor comodidad de los mismos.

Los tamaos de las ventanas no son determinados por la ventilacin solamente, sino que tambin se tienen que tomar en cuenta otros factores arquitectnicos como iluminacin, privacidad, seguridad y control a la radiacin

solar. Aunque es posible separar aperturas que solo sirvan para iluminacin (ventanas) y aperturas que solo

sirvan para ventilacin (ventilas).

Ubicacin de las aberturas en la eficiencia de la ventilacin cruzada

Se ha dicho que el criterio ms importante para hacer eficiente la ventilacin cruzada es generar aberturas simultneas en superficies con altas y bajas presiones de viento. Sin embargo aun respetando ese criterio bsico

las opciones de ubicacin precisa y dimensionamiento de las aberturas son muy variadas.

95

Abertura relativamente grande en la cara expuesta al viento y otra ms pequea en la cara contraria, ambas con

posicin central. El aire ahora ingresa con mayor facilidad, aunque con velocidades interiores moderadas. Se forma

una franja con ventilacin relativamente buena, mientras que las zonas laterales muestran una ventilacin deficiente.

La abertura frontal ms pequea. Este simple cambio genera dos efectos importantes: la franja ventilada muestra

velocidades del aire bastante ms altas, mientras que las zonas laterales, debido a las turbulencias, presentan mayor

movimiento del aire. En otras palabras, la ventilacin es mejor que en el caso anterior.

Aberturas con dimensiones regulares en ambas fachadas. Lo que tenemos es un flujo de aire relativamente intenso

y ms amplio en la zona central. Las zonas laterales, debido a la disminucin de las turbulencias, presentan una

ventilacin menos eficiente.

Configuraciones bsicas de aberturas y su efecto en la ventilacin natural, considerando siempre un impacto frontal del viento

96

Edificios disipadores por ventilacin

97

Costa Rica

98

99

El efecto stack se basa en 2 principios:

A medida que el aire se calienta esmenos denso y sube.

Aire exterior (ojala mas fro) reemplazaal aire que sube.

Efecto stack (efecto chimenea)

Este sistema convectivo crea su propia corriente donde aire caliente es

evacuado en un punto alto y el aire exterior fro ingresa a un nivel mas bajo.

Depende de la diferencia de temperatura entre interior y exterior (que debe

ser al menos 1,7C para que el aire fluya en forma efectiva) y de la altura de

la columna interna de aire.

Prcticamente no depende de la orientacin, pero el aire no se mover

fluidamente si la salida enfrenta los vientos predominantes.

100100

Espacios ventilados

101

Efecto stack por chimeneas de ventilacin

Queens Engineering Building

Leicester

102102

Efecto chimenea solar

BRE environmental building

103

Effect atrio

El atrio es una estrategia de diseo

utilizada principalmente para la ventilacin

natural de edificios de oficinas por efecto

stack.

Importante que la altura del atrio sea considerablemente superior a la altura de los

espacios a ventilar y que las aberturas de las ventanas sean de suficiente tamao.

104

Muros o espacios fachada ventilados

105105

Soluciones forzadas por mala solucin

trmica del edificio en su origen

Solucin de ducto de ventilacin forzada

106106

Aireadores

De pisoDe muros

De techosDe puertas

De ventanas

107

Disipar por factor de forma:

A mayor superficie perimetral, mayor disipacin de calor

108

El concepto de Enfriar

Se relaciona con bajar la temperatura del entorno, para que el ingreso

de aire sea de aire fresco

Temperatura de las superficies de la vivienda y su entorno

109

110

111

Concepto de ENFRIAR

Espejos de agua que favorecen la evaporacin y por lo tanto la

disminucin de la T

112112

Mantener las reas contiguas hmedas o con agua permite enfriar

los espacios internos

113

114

Evitar sobrecalentamientos:

Se refiere a evitar el sobrecalentamiento, lo que puede lograr :

- Aislando la techumbre y los muros lo suficiente. Por ej. Los techos

verdes y los soterramientos.

- Incorporar ventilacin intersticial entre los elementos constructivos, en

techumbres, muros y tabiques.

-Incorporar lminas reflectantes, que permitan la reflexin de la

radiacin solar.

-Evitar las reas contiguas a la edificacin, que permitan la acumulacin

y la reflexin de la radiacin solar.

Concepto de EVITAR

115115

Techos y muros

verdes

116

Laminas de aluminio y aire

Lminas de aluminio y aire.

- La lmina como elemento reflectante

- El aire como cmara separadora.

A travs del techo puede penetrar gran

cantidad de calor a los ambientes

interiores. Debido a su posicin recibe

radiacin solar en cualquier poca del

ao, por lo cual alcanza temperaturas

superficiales exteriores de hasta 65C

cuando la temperatura exterior del aire,

a la sombra, es de slo 27 C.

117

Reflexin negativa que debe evitarse

118

119119

120120

Techos y tabiques ventilados

121

121

Detalles de muros ventilados

122122

Minimizar se relaciona con ahorro, con evitar excesos.

MINIMIZAR

menos = ms

Concepto de MINIMIZAR

123

ESTRATEGIA POR FACTOR DE FORMA

Y POR AGRUPACIN

124

Compacidad del

volumen

125

Volmenes abiertos o extendidos

126

;,,,..

40m

Ejercicio de clculo del factor de forma:

Se requiere calcular el factor de forma

de un edificio de 5 pisos(alto 15m); de

ancho 16m y de largo 40m. 16m

El factor de forma es una ecuacin simple que relaciona la superficie

envolvente con el volumen envuelto. Un factor de forma bajo significa que el

edificio tiene menos prdidas

Factor de forma =Superficie

Volumen

Factor de forma =2320

9600

= 0,24

15m

127

Conjuntos

compactos

128

Agrupacin de volmenes

que permiten la ventilacin

129

Volmenes abiertos que permiten y

acentan la ventilacin.

130

Agrupacin, estudios de soleamientos y sombras, proteccin y

aprovechamiento de vientos.

131

REGLAMENTACIN TRMICA : COMPLEJOS DE TECHUMBRE,

MUROS PERIMETRALES Y PISOS VENTILADOS.

Todas las viviendas debern cumplir con las exigencias de

acondicionamiento trmico que se sealan a continuacin:

Transmitancia trmica de elementos opacos de la envolvente

132

Determinacin de transmitancia trmica de las envolventes

133

CALCULO DE TRANSMITANCIA TRMICA

Muro :

Estructura:

Hormigon Armado, espesor 150 mm.

Conductividad termica : 1,63 W/(mK)

Revestimiento interior:

Estuco : 25 mm.

Conductividad termica : 1,4 W/(mK)

Aislacin trmica:

Poliestireno expandido.

Espesor : 50 mm.,densidad 20 kg/m3

Conductividad termica : 0,0384 W/(mK)

Cmara de aire no ventilada:

Espesor: 40 mm.

RT : 0,164 m2K/W

Revestimiento exterior:

Fibrocemento, espesor : 6 mm.

Conductividad termica : 0,22 W/(mK)

Estructura secundaria:

Perfil metalico U.

90 x 38 x 0,85 mm.

Conductividad termica : 0,000613 W/(mK)Nota: perfil U requiere calculo aparte por coeficiente de forma.

Resistencia superficial:

Interior : Rsi = 0,12 m2K/W

Exterior : Rse = 0,05 m2K/W

Resistencia Trmica :

RT = e/

e : espesor material

: conductividad material

Transmitancia

Trmica:

U = 1/RT

134

Clculo RT:

RT muro = Rsi+Rse+e material/ material

RT zona con puente trmico:

RT=0,17+0,15/1,63+0,025/1,4+0,006/

0,22+0,98

RT = 0,17+0,09+0,018+0,03+0,98

RT = 1,29

Ucpt = 1/RT = 0,78 W/(m2K)

RT zona sin puente trmico:

RT=0,17+0,15/1,63+0,025/1,4+0,05/

0,0384+0,006/0,22+0,164

RT = 0,17+0,09+0,018+1,3+0,03+0,164

RT = 1,76

Uspt = 1/RT = 0,57 W/(m2K)

Considerando que el 93% de la superficie del muro corresponde

a la zona sin puente trmico y el 7% restante a la con puente

trmico tenemos:

Uspt x 0,93 = 0,57 x 0,93 = 0,53 W/(m2K)

Ucpt x 0,07 = 0,78 x 0,07 = 0,055 W/(m2K)

Uponderado muro = 0,53+0,055

U ponderado = 0,59 W/(m2K)

135

Clculo: Transmitancia trmica de elementos opacos de la envolvente

136

Clculo: Transmitancia trmica de elementos opacos de la envolvente

137

Determinacin de comportamiento de edificios y soluciones constructivas

Recomendadoo Opcional: realizar con criterios dependiendo del uso y clima, apoyar la

decisin con simulacin

Cuadro de relaciones entre estrategias de diseo y zonas climticas

138

Mediciones de flujo de

calor en muro de envolvente perimetral.

Determinacin de imgenes

trmicas de envolvente mediante

cmara termogrfica.

139

Esquema banco de

ensayos de ventanas

Imagen de

ensayo de presurizacin en Edificio