Compilacion de elementos basicos de diseño bioclimatico para desarrollar arquitectura en ciudades deserticas

1. RECOMENDACIONES
ECOTECNOLOGICAS DE
CLIMATIZACION BIOCLIMÁTICA
CIUDAD JUÁREZ, CHIH.
Material compilado para uso docente

2. Irradiación global en verano
Hernández-Tejeda
675 Cal/cm2-día
700 Cal/cm2-día
400 Cal/cm2-día

3. Irradiación global en invierno
Hernández-Tejeda
300 Cal/cm2-día
400 Cal/cm2-día

4. Localización
Ciudad Juárez, fundada en clima semidesértico y a
una altura sobre el nivel del mar de 1135 metros

6. REQUERIMIENTOS DE CLIMATIZACIÓN B. GIVONI
HRS. ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE
0:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
1:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
2:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
3:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
4:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
5:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
6:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV CAL.CONV
7:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
8:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
9:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO
10:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO
11:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO
12:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, ENFR. INERCIA, ENFR. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO
13:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, ENFR. INERCIA, ENFR. INERCIA, RAD.INF. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO
14:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, ENFR. INERCIA, ENFR. INERCIA, RAD.INF. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO
15:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, ENFR. INERCIA, ENFR. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO
16:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO
17:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO
18:00 CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO
19:00 CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
20:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
21:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV
22:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.CONV CAL.CONV
23:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV CAL.CONV
CONDICIÓN: MUY FRÍO FRÍO CONFORT CÁLIDO SECO CÁLIDO SECO
REQUIERE:CALENTAMIENTO CONVENCIONAL CALENTAMIENTO PASIVO PROTECCION SOLAR VENTILACIÓN INERCIA TÉRMICA
INERCIA TÉRMICA RADIACIÓN INFRARROJA
SÍNTESIS Y
DIAGNÓSTICO

7. Sistemas pasivos deSistemas pasivos de
climatización yclimatización y
EcotecnologíasEcotecnologías
Arq. Cosme F. Espinoza G.

9. Espectro ElectromagneticoEspectro Electromagnetico

10. Espectro electromagnéticoEspectro electromagnético
Existen Ondas
que se ven….
y ondas que no se ven….

11. Ondas electromagnéticas
Electricidad
Magnetismo

12. Espectro electromagnético
Luz Visible

15. ¿Calor radiante? Se trasmite
con ondas largas infrarrojas en
todas las direcciones. Estas,
independientes de corrientes
de aire, calientan todos los
objetos. Por tanto, se calientan
los muebles, las paredes y
también las personas en la
habitación. Todos estos
materiales devuelven el calor
al espacio y al aire, lo que nos
da un bienestar agradable.

17. El calor es transferencia de
energía debido a diferencias de
temperatura. En este contexto se
introduce la caloría:
Una caloría es el calor que se
necesita transferir a un gramo
de agua, para cambiar su
temperatura de 14.5 a 15.5
grados Celsius
Se tiene además: 1Cal=1000 cal.

21. Los sistemas de calefacción
calientan directamente el aire en
la habitación. Eso se llama
convección. El aire calentado
sube.
Resultado:
• Temperaturas altas en el techo
(7ºC de diferencia con el suelo).
• Pies fríos.
• Derroche de energía.
• Aire seco y con polvo lo que
pueda irritar las vías
respiratorias.

22. Protección
de vientos
fríos
Evitar pérdida de
calor
Materiales con
masa térmica
NORTE
Propiciar ganancia
solar todo el día
SUR
Amortiguar
diferencias térmicas
entre exterior e
interior
1. Propiciar la ganancia solar durante todo el día.
2. Amortiguar en interiores las diferencias térmicas exteriores entre el día y la noche
(14 horas de retraso térmico).
3. Protección de los vientos fríos.
4. Almacenar el calor con materiales de masa térmica.
Temperatura de confort preferida en la estación:
Tn= 20.4ºC
TEMPORADA FRÍA
Noviembre, diciembre, enero y febrero
BIOCLIMA ESTACIONAL
INVIERNO
ANÁLISIS Y
ESTRATEGIAS

23. Propiciar ganancia
solar enla mañana y
tarde
Protección
de vientos
fuertes
todo el día
Reducir ganancia de
calor a mediodía
Evitar pérdida de
calor
Materiales con
masa térmica
NORTE
Propiciar
humidificación
a mediodía
SUR
Amortiguar
diferencias térmicas
entre exterior e
interior
1. Propiciar la ganancia solar en la mañana y tarde.
2. Reducir los aportes caloríficos del exterior a medio día.
3. Propiciar una humidificación ligera a mediodía.
4. Protección de vientos fuertes durante todo el día.
5. Amortiguar en interiores las diferencias térmicas exteriores entre el día y la noche (14
horas de retraso térmico).
Temperatura de confort preferida en la estación:
Tn= 22.7ºC
TEMPORADA TEMPLADA
Marzo, abril y octubre
BIOCLIMA ESTACIONAL
TRANSICIÓN
ANÁLISIS Y
ESTRATEGIAS

24. Proteccióndel
soleamiento directo
Propiciar el
enfriamiento nocturno
estructural Reducir ganancia de
calor todo el día
Materiales con
masa térmica
NORTE
Amortiguar
diferencias térmicas
entre exterior e
interior
Propiciar
ventilación
con
humedad
SUR
1. Reducir los aportes caloríficos del exterior todo el día.
2. Protección del soleamiento directo.
3. Amortiguar en interiores las diferencias térmicas exteriores entre el día y la
noche ( 14 horas de retraso térmico).
4. Propiciar el enfriamiento nocturno estructural.
5. Propiciar la humidificación todo el día.
6. Optimizar la ventilación natural.
7. Reducir el calor acumulado en la estructura.
8. Propiciar el enfriamiento evaporativo a mediodía.
TEMPORADA CÁLIDO- SECO
Mayo, junio, julio, agosto y septiembre
Temperatura de confort preferida en la estación:
Tn= 25.6ºC
BIOCLIMA ESTACIONAL
VERANO
ANÁLISIS Y
ESTRATEGIAS

25. ANÁLISIS Y ESTRATEGIAS
Los objetivos primordiales de climatización durante todo el año pueden reducirse a 4
solamente.
1. Optimizar el control y la ganancia solar.
2. Optimizar el control en el uso de la ventilación.
3. Uso de materiales con inercia térmica.
4. Propiciar la humidificación.
ANÁLISIS Y
ESTRATEGIAS

26. Elementos del control y Ganancia solarElementos del control y Ganancia solar
AleroAlero

27. Elementos del control solarElementos del control solar
Quiebrasol, PartesolQuiebrasol, Partesol

28. Aleros y cortinas exterioresAleros y cortinas exteriores

29. Aleros y juego de volúmenesAleros y juego de volúmenes

31. Efecto InvernaderoEfecto Invernadero

32. Muro TrombeMuro Trombe
(Calentamiento y Ventilación inducida)(Calentamiento y Ventilación inducida)

40. RECOLECCION DIRECTA DE ENERGÍA
SOLAR
PARA VIVIENDAS

48. El calor, que se regenera
constantemente por los
efectos del sol, la lluvia y el
viento, es extraído por medio
de un captador exterior
enterrado a una profundidad
que puede oscilar entre 60 cm
y 1 m aproximadamente o de
una sonda geotérmica
vertical.

50. VENTILACION PASIVAVENTILACION PASIVA

52. The Indian Teepee is a classic
example of structure employing
these forces to ensure adequate
ventilation by the provision of a
doorway to allow entry of fresh air,
and a hole at the top to exhaust stale
air.
These devices were either holes
in the roof with some type of
elevated covering to keep the
weather out, or new styles of
roof systems called Lantern or
jack roofs.
Efficient natural ventilation
No ventilation
Absence of roof
ventilators prevents
hot and stale air
escaping building.
Minimum ventilation
Poorly designed ridge
ventilators do not
promote adequate
ventilation or air
Good ventilation
Efficient turbine
ventilators exhaust hot
and stale air and
provide a given number

53. Esquema del efecto
chimenea en la ventilación
natural
Ventilación natural debida al efecto
del viento

54. Muro TrombeMuro Trombe
(Ventilación inducida)(Ventilación inducida)

57. Air movement
An acceptable, naturally, ventilated environment can be achieved
by exhausting stale air through roof mounted turbine ventilators,
such as the market leading Hurricane™ Turbine Ventilator, to
provide a given number of air changes per hour.
The exhausted air is replaced with fresh air at ambient
temperature, which is drawn into the building via low level
louvres and doorways, thus providing vertical air movement,
which is the most natural, efficient and predictable way to
ventilate buildings.
http://www.everbreeze.com.au/services/rooftop/natur
alventilation.htm
Natural Ventilation
Provides an acceptable
environment in terms of
temperature, humidity and air
movement

63. Sistema de humidificaciónSistema de humidificación

64. Ventilación directa yVentilación directa y
subterráneasubterránea

70. Dubai Old-fashioned air-
conditioning! The tower catches wind
from four directions and channels it
Las torres de viento eran
construidas
provisionalmente en verano
y retiradas en invierno.
Preferentemente las torres
eran ubicadas sobre el área
social, montadas sobre
postes siguiendo una planta
cuadrada.

72. Este tipo de casas, pese a su
relativo bajo costo, ofrecían
serios problemas de seguridad y
un riesgo inminente frente a

75. Utilizando un modelo de la casa Bukash, la Dra. Anne Coles y el
Arquitecto Peter Jackson efectuaron análisis computarizados del
flujo de aire en las torres. En color azul puede verse cómo la brisa
exterior es captada y conducida al interior de la casa, aún con las
puertas cerradas. En color verde, el aire interior es succionado y
extraído fuera de la casa.
En la década de los 70s cuando el petróleo y el desarrollo portuario
empezaron a traer desarrollo a Dubái, muchas de estas casas empezaron
a ser descuidadas, sus familias se mudaron a casas más modernas y las
tradicionales quedaron abandonadas o fueron demolidas por
desarrolladores inmobiliarios

77. Un ab anbar con doble cúpula
y captadores de viento en el
desierto. Ciudad de Naeen,
cercano a Yazd

78. Badgirs (or Barjeels) in
Yazd, Iran)

80. uso de captadores de viento y qanat para

82. Borujerdi ha House, built 1857. Iran.
Photo taken by user Zereshk, En el
centro de Irán. Construido en 1857,
es un excelente ejemplo de la
antigua y tradicional arquitectura del
desierto persa. Los dos altos
captadores de viento de la casa
andaruni.
El captador de viento de
"Dowlat-abad" en Yazd,
es uno de los más grandes

84. A new wind power machine has been
inspired by a centuries-old idea: Persian
"wind catchers." Windation Energy
Systems, a California start-up, has
developed a wind appliance that looks
similar to the modern heating and cooling
equipment you see on corporate building
rooftops.
There's a 8-by-8-foot frame around a 10-
foot-high cylinder. Wind blows in the top
and is directed to the bottom where the
wind turns a turbine to make up to 5
kilowatts of electricity. A single unit
wouldn't generate enough power for an
entire office building but could offset a

85. WINDATION ENERGY SYSTEMS
AUSTRALIA PTY LTD provides the
most effective renewable energy wind
turbine suitable for installation to
urban buildings in the world. The
patented TWM 5000 units by
Windation produce up to 5Kw of
clean electricity, have no external
moving parts and discretely produce
electricity. The units are un-obtrusive
and comply to International standards
IEC 61400-2. Windation units are the
premier choice for urban wind
farming as the units can be mounted
in multiple arrays and operate
whisper quietly. Additional power
can be produced with solar panel
mounting making Windation’s urban

86. Wind Catchers
Wind Catchers and Wind Driven Ventilation
Systems offer the best in Natural Ventilation
by harnessing the natural movement of the air
around us. The design of the Wind Catcher is
such that it can capture the air movement and
with the use of a controlled damper system, is
able to transfer this air directly to through the
grille assembly below

87. The Chilterns Gateway Centre on
Dunstable Downs is home to this
amazing, surprisingly low-tech air
conditioning system. The Wind
Catcher, seen above, sits
approximately 100m away from the
main building and naturally draws
air underground to one end of a
pipe, the other end of which sits
inside the centre’s main building.
By the time the air reaches the
centre it has been cooled by the
earth’s latent temperature. It’s a
beautiful modern take on a system
which has been used for centuries in
Persian architecture

88. The Kingspan Off-Site’s
Lighthouse design is an
example of a zero-emissions
home design in the UK that
was unveiled in 2007. It
utilizes (1) a wind catcher for
summer ventilation, (2)
photovoltaic panels for hot
water and electricity, (3) a
high level of wall insulation,
and (4) a biomass boiler. The
house would cost about 40%
more than an average house
of the same size, but will save
tremendously in operating
costs, which will over-time
cancel out the initial
pricetag.

91. Porche

92. Porche-Vegetación-Pérgolas

93. El Porche en Ciudad Juárez

94. Acequias

95. Vegetación tipo por fachada
para sombreado

96. Fachada norte

97. Vivienda solar
(Las Cruces N.M.)

98. Fachada norte;
Porche, vegetación y nulas aberturas

99. Ventilación y humidificación

100. Fachada sur;
Aleros, áreas transparentes y vegetación

102. PROPUESTAS
DISEÑO
ARQUITECTÓNICO
VEGETACIÓN
CADUCA
PER
ENE