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Estrategias de diseño bioclimatico

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE ARQUITECTURA
ARQ. CARLOSSANTA MARIA CHIMBOR
ESTRATEGIAS DE DISEÑO
BIOCLIMÁTICO
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  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE ARQUITECTURA ARQ. CARLOSSANTA MARIA CHIMBOR ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 2. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO JUEGA CON EL DISEÑO Y LOS ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS SIN UTILIZAR SISTEMAS MECÁNICOS AMBIENTALMENTE CONFORTABLE ENERGÉTICAMENTE EFICIENTE REENCUENTRO CON EL MEDIO AMBIENTE RESPETO A LA NATURALEZA REEDEFINCIÓN DEL HÁBITAT PRIMER ACERCAMIENTO A LA ARQ. REGIONAL.
  • 3. ARQUITECTURA BIOCLIMATICA UTILIZACIÓN DE ENERGÍA ACONDICIONAMIENTO ENERGÍAS CONVENCIONALES ACONDICIONAMIENTO NATURAL ENERGÍAS NO CONVENCIONALES ACONDICIONAMIENTO ARTIFICAL ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 4. NATURALEZA (CLIMA) OBJETO (EDIF. ARQ.) ACONDICIONAMIENTONATURAL TÉRMICO ASOLEAMIENTO, VENTILACIÓN LUMÍNICO ACÚSTICO LUZ NATURAL SONIDO ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 5. OBJETIVO: EL A.N. TÉRMICO BUSCA LOGRAR TEMPERATURAS CONFORTABLES A TRAVÉS DE LA ENERGÍA SOLAR Y EL USO DE FUENTES NATURALES DE REFRESCAMIENTO (VIENTOS, HUMECTACIÓN, EVAPORACIÓN, ETC) PROPENDEN AL: - AHORRO DE ENERGÍA UTILIZADA PARA LA CALEFACCIÓN. - EVITAN LA APARICION DE PATOLOGÍAS CONS- TRUCTIVAS QUE AFECTAN LA SALUD DE LOS MORADORES. - DEFINIR CONDICIONES DE DISEÑO QUE PERMITAN HACER UN USO EFICIENTE DE LOS RECURSOS NATURALES. EXISTE NORMAS INTERNACIONALES PARA EL A.N. TÉRMICO: EL IRAM EN ARGENTINA Y EL NBE-CT -79 DE LA UNIÓN EUROPEA. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO
  • 7. C. FISICAS DEL LUGAR: - CLIMA. - TOPOGRAFÍA. - PAISAJE. C. FISIOLÓGICAS DEL USUARIO. -PESO. -TALLA. -EDAD. -COLOR. RECURSOS DISPONIBLES: - MATERIALES. - MANO DE OBRA. - TECNOLOGÍAS CONST. - ELEMENTOS BIOCLIMATICOS. ELABORACIÓN DE CUADROS ESTADÍSTICOS DE LOS ELEMENTOS DEL CLIMA. GEOMETRÍA SOLAR. DETERMINACIÓN DEL EJE TÉRMICO DEL USUARIO. GRAFICO DE LA ZONA DE CONFORT TÉRMICO DEL USUARIO. DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DE LOS PRINCIPALES MATERIALES DEL LUGAR. DETERMINACION DE LA TIPOLOGIA Y SISTEMAS CONSTRUCTIVOS DEL LUGAR. IDENTIFICACIÓN Y DETERMINACIÓN DE LOS PRINCIPALES SISTEMAS BIOCLIMATICOS EN EL LUGAR. OBJETIVOS, METAS Y ESTRATEGIAS DEL DISEÑO BIOCLIMÁTICO DISEÑO BIOCLIMATI- CO PRELIMINAR EVALUACION TÉRMICA DE LA PROPUESTA DISEÑO DEFINITIVO. RECOPILACION DE INFORMACIÓN ANALISIS DE LA INFORMACIÓN 1 2 3 4 5 6 ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 8. CARACTERÍSTICAS DEL LUGAR C.FISICASC.FIS INFORMACION DE CAMPO ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN1 2 ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 9. MATERIALESE.BIOCL INFORMACION DE CAMPO ANÁLISIS1 2 ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 10. 3 ESTRATEGIAS GENERALES DE DISEÑO ORIENTACIÓN FORMA MATERIAL Y E.B. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 11. 4 DISEÑO PRELIMINAR EVALUACIÓN TÉRMICA DISEÑO FINAL 1) CÁLCULO DE PERDIDAS DE CALOR DEL ESPACIO. 2) CÁLCULO DE GANANCIAS DE CALOR DEL ESPACIO 3) DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA MEDIA INTERIOR 5 6 ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 12. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO CARACTERÍSTICAS CLIMATICAS DE LA ZONA
  • 13. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO CONFORT TÉRMICO
  • 14. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ORIENTACIÓN FORMA COLOR DISPOSICIÓN EN EL TERRENO SELECCIÓN DEL MATERIAL SELECCIÓN DEL SISTEMA BIOCLIMATICO ¿CÓMO LOGRAR EL CONFORT TÉRMICO?
  • 15. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ORIENTACIÓN 12° 35° 11° TODO EL AÑO EQUINOCCIOS S. VERANO S. INVIERNO N S N N N S
  • 16. N N N E O N ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO SELECCIÓN DE LA FORMA E S S EO O O S S
  • 17. CÓNCAVAS SELECCIÓN DE LA FORMA ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO CONVEXAS
  • 18. COMPACTAS DISPERSAS ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO DISPODICIÓN EN EL TERRENO
  • 19. A) A TRAVÉS DE SUP. VIDRIADAS B) LUCERNARIOS SOLARES El espacio habitable se convierte a la vez en captor solar, depósito térmico y sistema de distribución. Con este sistema se debe disponer de una superficie vidriada al norte y de una masa térmica suficiente, colocada estratégicamente para la absorción y almacenamiento del calor Los Rayos solares penetran directamente en cualquier época del año, e el espacio interior y se difunden y distribuye sobre la superficie de obra del interior. Esta masa térmica absorbe y almacena eficazmente la energía que le llega y actúa como un depósito térmico almacenando la energía durante el día para devolverla al espacio durante la noche. 1.- SISTEMAS DE CALEFACCIÓN: APORTES DIRECTOS ELECCION DEL SISTEMA BIOCLIMATICO ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 20. A) MUROS DE ALMACENAMIENTO DE CALOR Cuando la radiación solar incide primero en una masa térmica que esta situada entre el sol y el ambiente. La radiación absorbida por esta masa se convierte en energía térmica (calor ) y es transferida después al espacio habitable. Muro de Félix Trombe. Los muros de agua captan y distribuyen el calor al espacio en forma similar y únicamente en la pared de agua el calor se transmite por medio de ella, mas por convección que por conducción. Este sistema mantiene temperaturas del edificio entres 17 y 21º C. 1.- SISTEMAS DE CALEFACCIÓN: APORTES INDIRECTOS ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ELECCION DEL SISTEMA BIOCLIMATICO
  • 21. B) INVERNADEROS ADOSADOS. La radiación solar es absorbida por la pared posterior del invernadero, donde se convierte en calor y una parte del mismo se transfiere al interior del edificio. Para nuestro medio normalmente el largo del invernadero debe estar en el eje este oeste y con frente al norte. En un sistema de cubierta estanque la masa térmica se sitúa en la cubierta del edificio. Los depósitos de agua (sacos de plástico fino) están soportados por el forjado (normalmente de plancha metálica que a su vez sirven como lecho de la habitación inferior. Sirven en invierno como en verano. C) CUBIERTAS DE AGUA. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ELECCION DEL SISTEMA BIOCLIMATICO .
  • 22. A) CLARABOYAS OPERABLES. 2.- SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN C) ABERTURAS EN EL TECHO. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ELECCION DEL SISTEMA BIOCLIMATICO 2.1. SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN DE APORTE DIRECTO:
  • 23. 2.- SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN: C) CHIMINEAS SOLARES. D) PARED TROMBE DE VENTILACION. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ELECCION DEL SISTEMA BIOCLIMATICO 2.1. SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN DE APORTE INDIRECTO:
  • 24. A) DOBLE PARED. 2.- SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN C) TORRES DE VIENTO. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO ELECCION DEL SISTEMA BIOCLIMATICO
  • 25. ELECCCIÓN DE LOS MATERIALES CARACTERISTICAS TÉRMICAS DE LOS MATERIALES LA CONDUCTIVIDAD TERMICA, indica la cantidad de calor que pasa por una superficie en cierta unidad de tiempo y por cada grado de temperatura INERCIA TÉRMICA, indica el tiempo en que tarda en fluir el calor almacenado en un muro o techumbre. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 26. MATERIALES COND. TÉRM K/W/m/ºC DENSIDAD Kg/m3. COEFIC. ABS. COEFIC. EMIS. LADRILLO K.K. 0.72 1,97 0,68 0,9 TEJAS ARCILLA 1,05 2,00 0.72 0.87 ADOBE 0,64 1,5 0.75 0,92 HORMIGÓN 1,20 2,31 0,6 0,9 MORTERO CEMENTO 1,10 1,80 0,8 1,00 MADERA DURA 0,25 1,12 - - ALUMINIO 2,21 2,74 0,04 0,09 ACERO 45,3 7,83 0,8 0,12 COBRE 390 8,9 0,2 0,38 CONCRETO 1,6 1,70 0,5 0,6 MÁRMOL 2,90 2,60 0,84 GRANITO 3,35 2,80 2,30 ELECCCIÓN DE LOS MATERIALES ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO
  • 27. ESTRATEGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO DISEÑO PRELIMINAR Y/O DEFINITIVO
  • 28. EVALUACION TERMICA DEL EDIFICIO 1.- CALCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CALOR DEL ESPACIO EN INVIERNO METODOLOGÍA DE EDWARD MAZRIA d total F = -------------------- x 24 horas Área de piso 1,389.04TOTAL 316.211.5XNx0.34draRenovac. Aire 72.560.50145.12dsSuelo 2.210.258.85dpPuertas 73.821.02871.81dvVidrios 234.221.80130.12dtTechos 690.002.30300.00dmMuros D(W/ºC)C(W/ºC)A (M2)ELEMENTOS 1,389.04TOTAL 316.211.5XNx0.34draRenovac. Aire 72.560.50145.12dsSuelo 2.210.258.85dpPuertas 73.821.02871.81dvVidrios 234.221.80130.12dtTechos 690.002.30300.00dmMuros D(W/ºC)C(W/ºC)A (M2)ELEMENTOS Ejemplo: 1,389.04 F = ---------------- x 24 horas 145.12 F= 229. 72 W h/día – m2 / ºC
  • 29. GD GI C= ------------- + ----- ------- Área piso Área piso GD = 65.85 x 886 x ( 0.84 ) GD = 48,978.43 W- h/día/m2. GI = 10.00 x 886 X 2.5 GI = 22,150.00 W – h/día/m2. LUEGO: 48,978 22,150 C= -------- +--------- W- h/día/m2. 145.12 145.12 C= 490.13 W-h/día/m2. GANANCIAS DIRECTAS: (GD) GD = A x I x Fc Donde: A = Área de las vidrieras que no esta en sombra. (65.85 m2) I = Aporte solar por m2 de vidriera en W h/día (886 W/m2). Fc = Factor de transmisión térmica (Vidrio simple = 0.84) GANANCIAS INDIRECTAS: (GI) G I = A x I x p A = Área de vidrieras que no están en sombra (10.00 m2) I = Aporte solar por m2 de vidriera en W h/día (886 W/m2). P = Porcentaje de energía incidente sobre un muro captador que alcanza el interior (25%) 2.- CALCULO DE LAS GANANCIAS DE CALOR DEL ESPACIO EN INVIERNO
  • 30. Ti = C /F + To C= COEFICIENTE DE APORTES TÉRMICOS EN Wh/día/m2. (490.13) F= COEFICIENTE DE PÉRDIDAS TÉRMICAS EN Wh/día/m2. (229.72) To=TEMPERATURA COTIDIANA PROMEDIO EXTERIOR EN ºC (19.8ºC) Luego: 490.13 Ti =-------------- + 19.8 ºC = Ti= 21.93 º C 229.72 COMO: EL EJE DE CONFORT TÉRMICO ESTÁ ENTRE: 18.25 º C y 22. 63 º C LA TEMPERATURA INTERIOR DEL EDIFCIO NO NECESITA REAJUSTARSE. 3.- DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA MEDIA INTERNA
  • 32. Innovaciones más destacadas del Modelo 1: galerías subterráneas refrescan el aire de ventilación, las particiones de los espacios son desmontables y las de los baños son de vidrio, uso de leds de bajo consumo para la iluminación. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 34. Innovaciones más importantes en Modelo 2: alta eficiencia energética (consume un 30% de lo que gasta una vivienda convencional, con la misma superficie construida), captor de vientos, galerías subterráneas para refrescar el aire y bloques desmontables con un mayor grado de aislamiento térmico y acústico. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 36. Innovaciones más importantes en Modelo 3: incluye la estructura de una piscina bioclimática y un sistema de muro doble que permite el desmontaje total de la vivienda, con el fin de facilitar la reparación o reutilización de todos sus componentes, incluida la propia estructura. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 38. Innovaciones Modelo 4: sistema de refresco a base de un pequeño espacio central de tres alturas, comportamiento bioclimático, posibilidad de regular la humedad y bajo consumo energético. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 39. Modelo 5: Vivienda de presupuesto muy bajo (prefabricada) en Toledo. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 40. Innovaciones a destacar en Modelo 5: Triple piel en los cerramientos de la fachada sur para obtener el mayor aprovechamiento solar bioclimático. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 41. Pritzker Architecture Prize  Laureate 2002 Glenn Murcutt Arquitecto australiano. Autor de una obra cuya singularidad radica en su fidelidad simultánea a la herencia moderna y a la tradición autóctona australiana ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 42. “Esta casa retorna a la austeridad y simplicidad de sus pabellones campestres alargados. Abandonando la tradicional noción de fachada, explora la sutil relación entre el adentro - afuera, con renovado vigor, llevando a novedosos límites la idea de un refugio en simbiosis con el paisaje y los elementos naturales. Esta ambigüedad del adentro-afuera, dictada en gran parte por los factores climáticos, generó una característica sorprendente de la relación entre el marco, los techos y las paredes, las cuales en este caso son tratadas como un esqueleto y piel - una manera orgánica que rompe con la tranquilidad y fluidez de sus interiores”. Francoise Fromonot. MARIKA – ALDERTON HOUSE (AUSTRALIA – 1994( ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 43. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA COMMERZ BANK – FRANKFURT: SIR NORMAN FOSTER
  • 44. JEAN MARIE TJIBAU CULTURAL CENTER - NUEVA CALEDONIA RENZO PIANO ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 45. BURUJ AL ARAB – DUBAI – HOTEL 7 ESTRELLAS WRIGTH ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 46. JORGE BURGA BARTRA – HOTEL LOS HORCONES EN TÚCUME ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 47. ROBERTO SAMANEZ ARQGUMEDO – HOTEL DE CASA ANDINA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICAARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 49. CONSTRUCCION DE AULAS PARA PREGRADO, FACULTADES DE ADMINISTRACION DE EMPRESAS, CONTABILIDAD Y ECONOMIA DE LA UNCP. DISEÑO BIOCLIMATICO: ARQ. CARLOS SANTA MARIA CHIMBOR ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
  • 50. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP
  • 51. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP
  • 52. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP
  • 54. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP
  • 55. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP
  • 56. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP
  • 57. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP
  • 58. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP
  • 59. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP
  • 60. CONSTRUCCIÓN DE AULAS PARA PREGRADO DE LAS FACULTADES DE ECONOMIA, ADMINISTRACIÓN Y CONTBILIDAD - UNCP