Las envolventes en la sostenibilidad El Confort Arquitecta Liliana Melgarejo

1. Las envolventes en la sostenibilidad El Confort Arquitecta Liliana Melgarejo Arquitecto Helmuth Ramos Calonge

2. CONFORT Los edificios : - modifican el entorno natural exterior - moderan el clima - Proporcionan protección y abrigo. - Subjetivo, edad, sexo y cultura (sensaciones) PROYECTISTA GENERAR INTERACCIÓN CLIMA EXTERIOR – EDIFICIO - CUERPO HUMANO CREAR CONDICIONES ACEPTABLES PARA LA MAYORÍA DE LOS USUARIOS (Umbrales de diseño en cada caso)

3. CONFORT TERMICO Sensación de bienestar en lo que se refiere a temperatura. Equilibrio entre el calor producido por el cuerpo y su disipación en el ambiente Los residentes urbanos de cualquier edad pasan más del 90% de su tiempo en ambientes interiores, por lo cual su salud, en parte, depende de las condiciones de este medio. El clima exterior no se puede cambiar, el interior si se puede y debe cambiar Punto de Rocío, ejemplo tomado de Termodinámica, Cengel • ¿Por qué o para qué mejorar las condiciones del aire al interior?: por dos objetivos básicos: • Mejorar las condiciones higrotérmicas (temperatura, humedad relativa y velocidad del viento) • Renovar el aire que respiramos.

4. Patrick I. Wakely: la temperatura de confort media… Temp. Media Anual / 4 + 17.2ºC, …Cengel que la mayoría de las personas se sienten cómodas en un ambiente con humedad relativa entre el 40% y el 60%, y la velocidad del aire en un rango válido para logar comodidad es de 15 m/min. (0.25 mts./seg.);

5. Se utiliza la masa del edificio para moderar los cambios de temperatura. • Persianas, contraventanas y ventilación para responder a condiciones variables. • Sistemas Activos de calefacción y refrigeración para mantener la temperatura deseada.

6. m3 * 35,3 Ft3 Estrategias de control térmico, acorde a cada clima y sus variables. Clima Cálido Húmedo. Cálido Seco Frío Húmedo Frío Seco Clima de Estaciones… 14,68 Ft3/m

7. LOS ENVOLVENTES Cerramientos que: Aíslen del viento, la humedad y la lluvia. Permita la entrada de luz y aire. Conserven el calor. Proporcionen seguridad e intimidad. Cerramientos sostenibles que: Moderen los efectos del clima sobre los sistemas energéticos del edificio. Capten y almacenen el calor Que redirijan la luz. Controlen el movimiento del aire Generen energía.

8. LOS ENVOLVENTES • Diseño de cerramientos: Cuestionario para la toma de decisiones en cuanto a diseño y especificaciones de cerramientos. • ¿ Que sea un edificio de respuesta rápida o lenta? • ¿ Se utilizará el cerramiento para almacenaje térmico? • ¿ Cual es el objetivo principal: aprovechar la luz natural, maximizar la ganancia de calor o minimizar la pérdida de calor?. • ¿ Hay que solucionar problemas concretos relacionados con el uso, el emplazamiento o la orientación? • ¿Salud y energía incorporada de los materiales?

9. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE UN MATERIAL O SISTEMA 1. COSTO DIRECTO 2. DISPONIBILIDAD EN EL MERCADO 3. MANO DE OBRA CALIFICADA 4. TIEMPOS EN OBRA 5. FLEXIBILIDAD AL CAMBIO DE USO O REMODELACIÓN 6. PROCESO DE DISEÑO Y CÁLCULO 7. IMAGEN: ESTETICA – SENTIDOS - TECTÓNICA 8. ACEPTACIÓN CULTURAL a. DURABILIDAD b. MANTENIMIENTO c. HIGIENE d. SEGURIDAD PARAEL USUARIO e. INFLAMABILIDAD f. MODULACIÓN g. ACÚSTICA h. ILUMINACIÓN i. TÉRMICO h. HUELLA ECOLOGICA (EXTRACCIÓN–REFINADO–CONST. - DEMOLICIÓN – RECICLAJE – DISPOSICIÓN) 9. RELACIONES FORMALES 10. ASPECTOS TÉCNICOS AMBIENTALES

10. 1. Aprovechamiento energético – solar = CAPTACIÓN • Captación – control – regulación – acumulación – distribución • 2. Fachadas largas hacia oeste – este • 3. Materiales con masa térmica • media – alta • 4. Tubos canadienses intercambio geotérmico) • 5. Efecto invernadero • 6. Chimeneas solares – Efecto termosifón

11. 1. No ganancia de calor • Fachadas largas a norte y sur • 2. Chimeneas solares - Efecto termosifón – movimiento del viento

12. LOS ENVOLVENTES • Diseño de cerramientos- Estrategias • Calefacción; responder a orientación. Problemas y oportunidades presentados por la orientación de las fachadas. • Refrigeración; Aislamientos lo mas cercano posible a la cara exterior del envolvente. • Ventilación; potencial de captación y almacenamiento térmico. • Iluminación; proporción de acristalamiento. • Proyecte con el objetivo de durabilidad. Materiales de larga vida útil, bajo costo de mantenimiento,. • Simplifique. Hacer todo lo que sea posible mediante la arquitectura antes de recurrir a sistemas mecánicos.

13. LOS ENVOLVENTES • ELEMENTOS OPACOS/MACIZOS • Los elementos sólidos del cerramiento pueden desempeñar funciones tanto de calefacción como de refrigeración, mediante el uso de la masa térmica, el aislamiento y la prevención de infiltraciones de aire. • Control de calefacción y refrigeración con: • La conductividad térmica y capacidad de almacenamiento térmico de los materiales (masa térmica) • - Una alta masa térmica estabiliza la temperatura durante el día y contribuye a la refrigeración nocturna si se hace con medios seguros y controlables .

14. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS OPACOS/MACIZOS Control de calefacción y refrigeración MASA TERMICA En muros la clasificación se da en alta o baja masa térmica Obras de fabrica(Ladrillos cerámicos, bloques de hormigón, el adobe ) buena inercia térmica. Evita alteraciones bruscas de temperatura, lenta repuesta del edificio a cambios de temperatura exterior. Estructuras de madera o metálicas revestidas con paneles ligeros. Rápida respuesta térmica a los cambios climáticos exteriores y produce grandes cambios de temperatura en el interior.

15. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS OPACOS/MACIZOS Control de calefacción y refrigeración MASA TERMICA Ensuelosel almacenamiento térmico en el hormigón es mayor que en la madera siempre que este no sea recubierto con un acabado.

16. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS OPACOS/MACIZOS Control de calefacción y refrigeración b) El aislamiento térmico Es conveniente que las partes opacas (envolvente) de un edificio incluyan aislantes térmicos, tanto para reducir la pérdida de calor como para mantener las aéreas interiores a una temperatura superior. Mejores niveles de confort. • En muros puede colocarse en el interior, en el exterior o dentro del propio muro sin modificar sus propiedades generales. • Aislante interior; reduce el tiempo de respuesta y la energía necesaria para alcanzar el nivel de confort. • Problema por puentes térmicos y condensación • Aislante exterior; mayor tiempo de respuesta, mayor capacidad térmica. • Problemas en acabados situados por fuera del aislamiento, grandes cambios de temperatura. • Aislamiento intersticial; aislamiento parcial o totalmente dependiendo del detalle constructivo. Reduce condensación y puente térmico.

17. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS OPACOS/MACIZOS Control de calefacción y refrigeración El aislamiento térmico Encubiertas los aislantes térmicos poseen ventajas y desventajas similares a las de los muros. Ensuelos la perdida de calor es alta aunque se considera que no es en todo el área sino es mayor en los extremos. El aislamiento se debe calcular por el tamaño de los forjados y de las condiciones de los extremos.

18. Madera y Fibras Vegetales

20. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS TRANSPARENTES • Mayor avance técnico en los últimos años, nuevos materiales para ganancia solar, conservación de calor, transmisión y dirección de la luz. • HALLAR EQUILIBRIO ENTRE: • CALEFACCIÓN - REFRIGERACION - LUZ NATURAL • Ganancia solar- no exceso de calor • Suficiente luz – no deslumbramiento • Ventilación controlada sin que entre demasiado ruido. • Contacto visual – garantizar intimidad y seguridad.

21. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS TRANSPARENTES • En el diseño de superficies acristaladas se debe tener en cuenta. • Tamaño y orientación de las ventanas. • Tipos de acristalamiento. • Tipos de carpintería y detalles de las juntas para evitar infiltración. • Medidas de control solar. • Medidas de aislamiento nocturno. • Ventanas que proporcionen confort a los ocupantes.

22. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS TRANSPARENTES CALEFACCIÓN Ventanas orientadas correctamente para ganancia solar directa. El diseño y la orientación del acristalamiento deben optimizar la ganancia solar útil y minimizar las pérdidas de calor durante épocas de invierno. Zonas acristaladas no mas grandes de lo necesario. Evitar puentes térmicos minimizando las perdidas por infiltración.

23. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS TRANSPARENTES • AISLAMIENTO TERMICO • El vidrio es mal aislante térmico. • Formas de reducir la pérdida de calor a través de los cristales: • Vidrio doble • Revestimiento de vidrio con una capa de baja emisividad. • Gases como argón o criptón en la cámara entre dos vidrios. • Reducir perdidas alrededor de la ventana por infiltración (39%), marcos bien ajustados y sellados.

24. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS TRANSPARENTES REFRIGERACION Refrigeración pasiva, dispositivos para proporcionar sombras y ventilación. Dispositivos para proporcionar sombra: Reducir ganancias de calor bloqueando la incidencia de la radiación solar con elementos como persianas, contraventanas, elementos añadidos y uso de vegetación. Fijos: aleros, cobertizos. Desventajas; Sombra solo una parte del día e impide paso de luz natural en momentos necesarios. Móviles: contraventanas, lamas manuales o automáticas, cortinas semitransparentes, opacas o reflectantes, células fotovoltaicas.

25. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS TRANSPARENTES VENTILACION Medio naturales o mecánicos. Naturales inducida por el viento, facilitar ventilación cruzada diseñando ventanas en caras opuestas del edificio sin obstáculos entre ellos. Distancia entre fachada y fachada no superior a 5 veces la altura de los espacios y para edif. con una sola fachada una profundidad no mayor a 2 veces la altura del espacio. Varios huecos de ventilación son mejor que una única ventana, diseñar huecos que atenúen el ruido del exterior y que se cambie la velocidad del aire sin generar resistencia a su paso.

26. CONFORT VISUAL La iluminación confortable de un espacio depende de la cantidad, distribución y calidad de la luz. NATURAL O ARTIFICIAL O LAS DOS. Cada función o uso requiere ciertos niveles de iluminancia (Luxes = lúmenes/área) Durante el día siempre se buscará que la luz sea natural.

27. Iluminancia media (E med) Es la Iluminancia esperada sobre el plano de trabajo, es recomendable seleccionar siempre la óptima.

28. Imagen No 10. Equilibrio entre iluminación en el día (FLN) y en la noche por medio de luz artificial. DETAIL. 6 Solares Bauen. 2002. Pág. 818.

29. CONFORT ACUSTICO Acondicionamiento Acústico: Niveles de ruido controlados y/o intimidad acústica. Aislamiento Acústico: Control de ruido exterior (ventanas abiertas, trafico entre otros), interior (por acabados de edificios, por instalaciones o por actividades propias en el edificio) • Barreras acústicas, bermas, vegetación o muros. • Aislar equipos que hagan ruido. • Aumentar la masa de los elementos estructurales. • Eliminar rendijas en cerramientos o muros divisorios. • Ventanas selladas o uso de vidrios aislantes (laminados). • Colocar capas de material elástico bajo pisos flotantes y techos falsos. • Materiales absorbentes de sonido entre muros. • Aislar tuberías de salas y comedores. • Motores sobre soportes elásticos.

30. Casos paradigmáticos en Acústica • Aulas (palabra): palabra • Salas de música: sonidos superpuestos • Bibliotecas: silencio

31. LA RESOLUCIÓN NO 0627 DE ABRIL 12 DE 2006 Establece la norma nacional de emisión de ruido y ruido ambiental, en ésta se resuelve entre otras: niveles máximos de ruido ambiental y horarios considerados diurno y nocturno.

32. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS TRANSPARENTES • LUZ NATURAL • La iluminación artificial es responsable del 50% del consumo de energía. • Remplazar luz artificial por luz natural • Generar espacios más atractivos y mas económicos para vivir y trabajar. Beneficios en salud. • Un buen diseño de cerramiento para captar la luz natural dependen de: • Posición, tamaño y forma de los huecos. • Características de los materiales de acristalamiento. • Posición, forma y dimensiones de los dispositivos de sombreado.

33. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS TRANSPARENTES • VENTANAS • La iluminación natural es eficaz a una distancia de la fachada dos veces la altura. • El tamaño y la forma de la ventana depende de factores como la profundidad del espacio y la orientación. • Ventanas altas garantizan una buena penetración de la luz hasta le fondo del espacio. • Las ventanas anchas proporcionan mejor vista. • Diseñar ventanas altas y bajas para satisfacer varias necesidades

35. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS TRANSPARENTES • SISTEMAS Y DISPOSITIVOS DE CONTROL Y APROVECHAMIENTO DE LUZ NATURAL • Repisas y persiana reflectantes reflejan luz natural hacia el techo y desde allí hacia el fondo del espacio. • Sistemas pasivos como láminas, estructuras reflectantes, prismas, vidrios impresos, películas o paneles cortados con laser. • Sistemas automáticos como hologramas o heliostatos. • Manejo de sombras con estos dispositivos móviles son más eficientes que el manejo de sombras con dispositivos fijos que limitan el control del paso de la luz. • Utilizar huecos de ventilación provistos de mecanismos de control del flujo del aire, pantallas contra polvo mallas contra insectos y deflectores acústicos.

36. Durante el día siempre se buscará que la luz sea natural. Lo anterior se logra a través del diseños de dispositivos de aprovechamiento de la luz solar Materiales que reflejen o absorban la luz

38. LOS ENVOLVENTES ELEMENTOS PRODUCTORES DE ENERGÍA Paneles Fotovoltaicos: Se pueden utilizar en fachada o en cubierta proporcionando hasta un 50% de la energía necesaria. Pantallas colocadas sobre revestimientos o pantallas que constituyen el revestimiento. Paneles solares térmicos: Placa colectora colocada entre una capa de vidrio y otra de aislante, en el interior hay unos tubos por los que bombea el agua. Colocados en cubiertas orientados al sur.

39. BIBLIOGRAFIA • EDWARDS, Brian . Guía básica de la sostenibilidad. 2ed. Londres . 2005. • UN VITRUVIO ECOLOGICO, PRINCIPIOS Y PRÁCTICA DEL PROYECTO ARQUITECTONICO SOSTENIBLE. Edit. Gustavo Gilli, SL. Londres 1999. • Traducción al español Sandra Sanmiguel

40. 2. Relación con la pendiente

41. Dentro del suelo totalmente • Semienterrado • Aprovechamiento del suelo para control térmico (tubos canadienses) +