CIUDADES SOSTENIBLES Y CAMBIO CLIMÁTICO CONVERSATORIO - SEMINARIO INTERNACIONAL

Transcripción

1 CIUDADES SOSTENIBLES Y CAMBIO CLIMÁTICO CONVERSATORIO - SEMINARIO INTERNACIONAL MITIGACIÓN CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE Y EFICIENCIA ENERGÉTICA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE Arq. Martín Wieser Centro de Investigación de la Arquitectura y la Ciudad - CIAC Departamento de Arquitectura Pontificia Universidad Católica del Perú Septiembre de 2014

2 ARQUITECTURA entendida como la capacidad de creación de un artificio, condicionado por aspectos económicos, tecnológicos, culturales y normativos, que considera ( * ) : - Lo funcional: la generación de una estructura utilitaria. Práctico, útil, necesario - Lo material: la construcción de un objeto tangible. Seguro, durable, fiable - Lo formal: la concepción de un objeto simbólico. Bello, estimulante, representativo - Lo energético: la creación de un ambiente habitable. Cómodo, confortable, estimulante Precedentes: - Revolución industrial, uso creciente de energías fósiles, sobrepoblación, urbanización. - Uso indiscriminado y creciente de recursos artificiales de climatización e iluminación: calefacción central, aire acondicionado, iluminación artificial. - El hombre moderno pasa más del 70% de su vida en espacios interiores. - Los edificios consumen aproximadamente el 50% de la energía, el agua y los materiales que se producen en el mundo. ( * ) Obtenido y modificado de: Coch Roura, Helena; La utilitat dels espais inútils; UPC, Barcelona, 2003.

3 Arquitectura Bioclimática (60 y 70 ): Reconoce, considera y aprovecha las particularidades biológicas y climáticas del lugar (sol, viento, lluvia, vegetación, etc.) para brindar confort a los ocupantes con el menor consumo energético posible. Arquitectura Sostenible / Construcción Sostenible (90 ): Asociado al concepto de Desarrollo Sostenible, identifica la necesidad de alcanzar niveles de confortabilidad en los edificios reduciendo los impactos negativos en el medio natural (dimensión medioambiental del desarrollo). Vernacular / Low tech vs. High Tech

4 Casa Reynolds. Nuevo México, Fuente: U.S. National Archives and Records Administration

5 Refugio de pastores en la puna de Ancash.

6 City Hall, Londres, Fuente: Wikipedia.

7 ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (I): Según las características climáticas del emplazamiento del edificio, considera: I. CONDICIONANTES DEL LUGAR. La ubicación y el entorno: - altura relativa, - pendiente y orientación del terreno, - presencia de vegetación y masas de agua. La forma apropiada: - compacidad y presencia de patios, - esbeltez, - orientación. Las características de la envolvente: - grado de asentamiento y adosamiento, - aislamiento y peso (inercia), - perforación y transparencia, - textura y color, - versatilidad. Las características internas: - geometría - compartimentación y conexión, - aislamiento y peso, - textura y color.

8 ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (II): II. SISTEMAS ESPECIALES (COMPLEMENTARIOS). Sistemas de captación solar: - captación directa, - captación semi-directa (invernaderos), - captación indirecta o de inercia. - captación independiente. Sistemas de ventilación y tratamiento de aire: - ventilación cruzada, - generadores de viento por convección, - generadores de viento por aspiración estática, - refrigeración evaporativa. Sistemas de protección de la radiación: - espacios de sombra (umbráculos y pérgolas), - protectores de piel (dobles pieles). - protectores de vanos (aleros, persianas, etc.).

9 ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (I): PRINCIPIO I: AHORRO DE RECURSOS. El edificio (y la ciudad) como organismo: Flujo de energía, agua y materiales a través del edificio. input output Energía (Eléctrica, Gas, Solar, etc.) Agua Calor, ruido, luz, partículas en suspensión, etc. Desagüe Materiales del edificio (Estructuras, cerramientos, acabados, etc.) Productos de consumo (Mobiliario, equipos, alimentos, insumos, etc.) Escombros Basura ( * ) Extraído y modificado de: KIM, Jong-Jin y RIGDON, Brenda; Sustainable Architecture.

10 ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (I): PRINCIPIO I: AHORRO DE RECURSOS. Conservación de energía Planeamiento urbano con conciencia energética. ARQ. BIO. Planeamiento arquitectónico con conciencia energética. Enfriamiento y calentamiento pasivo. Control de las pérdidas o ganancias de calor. Iluminación natural. Utilización de materiales de bajo impacto energético. Fuentes alternativas de energía. Utilización de equipos de eficiencia energética con dispositivos temporizadores. Conservación de agua Reducción: Paisajismo vernacular. Reductores de presión. Inodoros al vacío, con tanques más pequeños o de doble pulsador. Control de agua en lavabos y urinarios. Electrodomésticos de bajo consumo. Control de consumo y fugas. Reutilización: Recolección de agua de lluvia. Recolección de aguas servidas (grises y negras). Conservación de materiales Adaptar los edificios existentes a nuevos usos. Disposición y dimensionamiento racional de los elementos y sistemas del edificio. Rehabilitación de las estructuras existentes. Utilización y reutilización de materiales y componentes reciclados y reciclables. Utilización de materiales no convencionales.

11 ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (II): PRINCIPIO II: CICLO DE VIDA DEL EDIFICIO. Fase previa a la construcción NATURALEZA Extracción Procesamiento Fase posterior a la construcción Manejo de desperdicios Reciclaje Reutilización Fabricación Transporte Fase de construcción Construcción Uso y Mantenimiento

12 ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (II): PRINCIPIO II: CICLO DE VIDA DEL EDIFICIO. Fase previa a la construcción Utilizar materiales que sean: Fabricados con recursos renovables. Extraídos y producidos sin crear un daño ecológico. Reciclados. Reciclables. Durables. De poco mantenimiento. Minimizar la energía en la distribución de los materiales. Fase de construcción Organizar la construcción para minimizar el impacto en el entorno. Proveer de facilidades para la separación de los desperdicios. Utilizar materiales no tóxicos para proteger la salud de los constructores y de los usuarios finales Efectuar la limpieza y el mantenimiento periódico del edificio con productos no tóxicos. Fase posterior a la construcción Adaptar las estructuras del edificio a nuevos programas y usuarios. Reutilizar los materiales y componentes del edificio. Reciclar los materiales y componentes del edificio. Reutilizar los terrenos y la infraestructura existente.

13 ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (III): PRINCIPIO III: DISEÑO A NIVEL HUMANO. Preservación de las condiciones naturales Entender el impacto que tiene el diseño en la naturaleza. Respetar la topografía de la zona (curvas de nivel). No alterar el nivel de la capa freática. Preservar la flora y fauna existente. Diseño y planeamiento urbano Promover la densidad y el desarrollo de zonas de uso mixto. Priorizar el transporte público e integrarlo en el diseño. Incentivar el transporte no contaminante (peatonal, no motorizado). Evitar la generación de polución. Diseño para el confort humano Proveer confort térmico, visual y acústico. Proveer de contacto visual con el exterior. Considerar la operatividad de las ventanas. Proveer de aire limpio y fresco. Proveer adaptabilidad y durabilidad a partir de un diseño capaz de acoger personas de diferentes capacidades físicas. Utilizar materiales no tóxicos.

14 Lima: Población: 8 700,000 Latitud: 12º 02 S Longitud: 77º 01 W Melbourne: Población: 4 100,000 Latitud: 37º 47 S Longitud: 144º 58 E 50 Temp. del aire. Lima, Perú (ºC) 50 Temp. del aire. Melbourne, Australia (ºC) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Temperaturas (ºC) Máxima Absoluta Máxima media Media Mínima media Mínima Absoluta -10 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Temperaturas (ºC) Máxima Absoluta Máxima media Media Mínima media Mínima Absoluta

15 Council House 2. Melbourne, Australia.

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17 Datos del edificio: 10 plantas de oficinas para el gobierno local, 540 trabajadores aproximadamente. 1 planta, a nivel de calle para comercio. 1 planta subterránea para estacionamiento. Dirección: Little Collins Street Culminado a fines de 2005 Área total: 12,536m2 80 estacionamientos para bicicletas 9 duchas para ciclistas 21 estacionamientos para automóviles (área con capacidad de convertirse en áreas de oficinas u otros usos). Costo total del proyecto: Costo total del edificio: Estructura Elementos vinculados a la sostenibilidad Instrucción y demostración de uso Requerimientos específicos (paisajismo, cogenerador, balcones, etc.) $ millones $ millones $ millones $ millones $ 2.80 millones $ 7.10 millones Periodo estimado de retorno de inversión de elementos de sostenibilidad: 10 años.

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22 Planta Baja N

23 Planta Típica N

24 Planta Superior N

25 Elevación Norte

26 Elevación Sur

27 Elevaciones Este / Oeste

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40 Desempeño ambiental: Las emisiones del edificio serán un 64% menores a uno de certificación existente. Frente al edificio existente del concejo municipal: El consumo energético se reduce 85% El consumo de gas se reduce en 87% Produce sólo 13% de las emisiones de CO2 El consumo de agua se reduce en 72% Los 48m 2 de paneles solares proveen de 60% de agua caliente sanitaria. Los 26m 2 de paneles fotovoltaicos proveerán de 3.5kW de energía solar. Una planta de cogeneración proveerá de 60kW (40% de la demanda) y la pérdida de calor del cogenerador proveerá del 40% de energía al sistema de climatización. La masa térmica de los techos ondulantes (e=18cm) reduce le uso de sistemas de aire acondicionado en 14% en verano. Las cinco torres refrigerativas (13 m de largo y 1.4 m de diámetro) baja la temperatura del aire de 35 C a 21 C. Éste ingresa a los comercios de la primera planta. El agua fría que se mantiene baja a 12 C y se almacena en una batería (material de cambio de estado). Todos los sistemas de ahorro son monitoreados para identificar consumos y eventuales estrategias de ahorro.

41 Municipalidad Provincial Coronel Portillo. Pucallpa.

42 Municipalidad Provincial de El Collao. Ilave.

43 Hotel Westin. San Isidro, Lima.

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45 Radiación solar que incide sobre la torre, del 1ro de diciembre al 31 de mayo: A partir de cálculos en software - Ecotect: Cara NNW: 93 Kwh/m 2 Cara SSE: 46 Kwh/m 2 Cara ENE: 148 Kwh/m 2 Cara WSW: 110 Kwh/m 2 Techo: 471 Kwh/m 2 Total de superficies traslúcidas verticales: 397 Kwh/m 2 Gasto aproximado de energía durante seis meses para equipos de aire acondicionado, SOLO PARA RETIRAR EL CALOR QUE HA INGRESADO A TRAVÉS DE LAS SUPERFICIES TRASLÚCIDAS: 397 Kwh/m 2 x 3000 m 2 x 0.70 x 0.4 x S/.0.60 = S/ Emisiones aproximadas de CO2 vinculadas a la energía consumida: 397 Kwh/m 2 x 3000 m 2 x 0.70 x 0.4 x 0.40 kg = kg (133 Tn) El coeficiente de 0.7 se refiere a la suma aproximada de los porcentajes de transmisión y absorción de la radiación solar de un cristal templado. El coeficiente 0.4 se asume en base a un EER de 2.5 (Energy efficiency ratio= Potencia frigorífica / Potencia eléctrica consumida en refrigeración).

46 Torres Petronas. Kuala Lumpur, Malasia. César Pelli, 1998.

47 The New York Times Building. Nueva York. Renzo Piano,