de la vivienda Febrero del 2004

Transcripción

1 Diseño bioclimático de la vivienda David Morillón n GálvezG Febrero del 2004

2 Puntos a tratar Introducción qué es el diseño bioclimático? Como hacer diseño bioclimático Normas Oficiales Mexicanas y diseño bioclimático Proyectos bioclimáticos en México Conclusiones

3 Introducción

4 Generalidades En México más de 66 % de la superficie del país presente condiciones de clima cálido (seco en el norte y húmedo en las costas) Aproximadamente el 23% del total del consumo de energía del país corresponde al sector relacionado con los edificios Un 80% de la energía que se consume, tiene su origen en la quema de hidrocarburos

5 Clima vs. consumo de energía

6 Comportamiento de la Demanda en el Norte del País Noreste MW Norte Noroeste Península de B.C. 0 Meses

7 Comportamiento térmico t de una vivienda en Hermosillo

8 17:00 19:00 21:00 23:00 01:00 03:00 05:00 07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 15: Horas Concreto Celular Exterior Block hueco Temperatura ( C)

9 Firmeza Ingeniería Civil Comodidad Deleite Arquitectura

10 Ganancias de calor en la vivienda

11 Aportaciones de calor a través de la envolvente VENTANAS PUERTAS INFILTRACION MUROS TECHO CARGA INTERNA

12 Techo con material de poca conductividad térmicat INFILTRACION PUERTAS VENTANAS MUROS TECHO CARGA INTERNA

13 Techo y muros con materiales de poca conductividad térmicat VENTANAS INFILTRACION PUERTAS MUROS TECHO CARGA INTERNA

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15 Arquitectura vernácula

16 Diseño bioclimático de la vivienda

17 Arquitectura, medio ambiente y uso de las energías renovables Diseño Bioclimático Arq. Ecológica Heliodiseño Arq. Solar Arq. Autosuficiente Edificios verdes (Green Building) Arq. Sustentable Entre otros

18 Diseño o bioclimático de la vivienda

19 Diseño o bioclimático Acción de proyectar o construir considerando la interacción de los elementos del clima con la construcción, a fin de que sea esta misma la que regule los intercambio de materia y energía con el ambiente y determine la sensación de confort térmico en interiores

20 CONDICIONES AMBIENTALES CONDICIONES DE CONFORT TAREA DE CONTROL TAREA DE CONTROL DISEÑO BIOCLIMÁTICO CONTROLES ACTIVOS

21 Metodología a para el diseño o adecuado al ambiente energético NIVELES Conciencia PARADIGMA APLICACIÓN Permanente Conocimiento SISTEMAS Simultanea Acción FASES Secuencial Apoyo HERRAMIENTAS Individual

22 SISTEMA HUMANO Información Significativa (Condicionantes) Diagnostico (Confrontación n de condicionantes) SISTEMA TECNOLOGICO SINTESIS PROYECTAL SISTEMA DEL ENTORNO Entradas

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24 Formas de llegar al diseño bioclimático de la vivienda Retrofit: Programas como ASI, de la Comisión Federal de Electricidad; aislar techos y ventanas, cambio del equipo de aire acondicionado y de iluminación incandescente. Nuevos diseños: Capacitación y Normas de Eficiencia Energética (Sobre lineamientos para el diseño térmico de la envolvente arquitectónica)

25 Localización Confort térmicot 34 C La ciudad de Puebla, fue fundada en bioclima semifrío y a una altura sobre el nivel del mar de 2166 metros Clima Temperatura Humedad relativa 33 C TEMP. CORAZÓN C TEMP. DE LA PIEL 34.8 C 30 C Viento 31 C Radiación solar 30 C % º C ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC meses MÍNIMA EXTREMA PROM. MÍNIMA MEDIA PROM. MÁXIMA MÁXIMA EXTREMA meses

26 0 Diagrama bioclimático: Givoni HUMEDAD RELATIVA 100% 90% 80% 70% 60% 50% 50 40% TEMP. DE BULBO HUMEDO C EXTENSIÓN PARA ALTITUDES 2300A CALENTAMIENTO PASIVO ZONA DE BIENESTAR TÉRMICO 30 VENTILACIÓN INERCIA TÉRMICA DESHUMIDIFICACIÓN RADIACIÓN INFRARROJA NOCTURNA 30% % AIRE ACONDICIONADO 15 10% 10 PRESIÓN DEL VAPOR mm. DE MERCURIO CALENTAMIENTO CONVENCIONAL HUMIDIFICACIÓN ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO

27 Requerimientos de climatización Puebla, Pue. Hr./mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiemb Octubre Noviemb Diciemb frío calor confort Toluca, Mex. Hr./mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiemb Octubre Noviemb Diciemb frío confort Mérida, Yuc. Hr./mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiemb Octubre Noviemb Diciemb frío calor 22 confort

28 Sistemas pasivos

29 Manejo del sol Fachada sur F a c h a d a p o ni e n t e

30 Control solar

31 Comportamiento térmico t del edificio Qs + Qi ± Qc ± Qv ± Qe ± Qm = 0

32 Recomendaciones generales de proyecto para Puebla Diseño o urbano Agrupamiento: Evitar sombras en N-S, altos al N y bajos al S, espaciamiento 1.7 la altura del edificio Orientación de Fachada: Una crujía al S-SE, doble al NE-SO Espacios exteriores: Plazas, plazoletas y andadores sombreados en verano y soleados en invierno

33 Ubicación de vivienda en el lote: Muro a muro Configuración: Compacta, cubo

34 Localización de las actividades: Estar, comer, dormir SE, Cocinar, aseo, circular NO y guardar O Tipo de techo: Plano o inclinado con poca pendiente Altura de piso a techo: Entre 2.30 m, y 2.40 m

35 Dispositivos de control solar Patios Interiores: Como invernadero con ventilación Aleros: En aberturas de fachada S

36 Pórticos, balcones y vestíbulos: De transición entre el exterior y el interior Tragaluces: En espacios de uso diurno, con control para verano Vegetación: Hoja caduca en O y NE Parteluces: En ventana O y SO

37 Ventilación Unilateral: La orientación no importa Cruzada: Mínima, por encima de los ocupantes

38 Aberturas: ventanas Ubicación en fachada: Mínimas en el N, NE, NO, O y E, máxima SE a SO, no mayor 80% Ubicación con el piso: En la parte alta Protección: Cortinas gruesas, postigos operables, persianas Formas de abrir: Abatibles de proyección

39 Selección n de materiales Propiedades ópticas Calor especifico Conductividad Aislante Peso volumétrico Resistencia térmica Transmitancia Retraso térmico Amortiguamiento Inercia térmica

40 Características térmicas t de los materiales R (m 2 C/W) Resistencia térmica Tabique 12 cm Block 12 cm Concreto normal 10 cm Block hueco 15 cm Concreto celular 10 cm Adobe 25 cm Retraso térmico Retraso Térmico (Horas) Tabique 12 cm Block 12 cm Concreto normal 10 cm Block hueco 15 cm Concreto celular 10 cm Adobe 25 cm

41 Materiales y procedimientos Techumbre: Masivos horizontal y inclinados con aislamiento Muros ext: Alta inercia térmica (masivos) Muro int. Y entrepiso: Alta inercia térmica (masivos)

42 Pisos ext: Permeables Color, textura y acabados ext: Baja reflectancia en muros y techos, color oscuro, textura rugosa

43 Vegetación Árboles: Hoja perenne en norte, caduca en O y NO Arbustos: Hoja caduca en SE a SO Cubresuelos: En SE a SO

44 Vivienda bioclimática

45 Normas Mexicanas de Eficiencia Energética (NOM)

46 Normas NOM-008-ENER: Eficiencia energética en edificaciones Norma para la envolvente de edificios no residenciales DOF25/Abr/2001 entra en vigor en agosto NOM-020-ENER: Eficiencia energética en edificaciones Norma para la envolvente de edificios residenciales hasta de tres niveles Anteproyecto

47 NOM ENER Eficiencia Energética en Edificaciones Envolvente de edificios residenciales hasta cinco niveles

48 Objetivo: Limitar las ganancias de calor de las edificaciones a través de su envolvente Racionalizar el uso de energía en los sistemas de enfriamiento

49 Criterio de aceptación: Donde: φ p φ r (φ p ) = Ganancia de calor a través del edificio proyectado (φ r ) = Ganancia de calor a través del edificio de referencia

50 Los edificios de referencia y el proyectado: Son idénticos en geometría, orientación, colindancia, dimensiones en planta y elevación Son diferentes en las características de la envolvente

51 Características del edificio de referencia y proyectado: Edificio de referencia Edificio proyectado TECHO Parte opaca 100% La proyectada Parte no opaca 0% K parte opaca Tabla 1 (norma) W/m 2 K PAREDES (MUROS) Fachada libre opaca 90% La proyectada Fachada libre no opaca 10% K parte opaca Tabla 1 (norma) W/m 2 K

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57 Experiencia en MéxicoM

58 Construcciones bioclimáticas en México Tlaxcala, colonia semirural Prototipos de Infonavit (SLP, La Paz, Chih) Fraccionamiento los Guayabos en Guadalajara, residencial; ecológicos Fraccionamiento hacienda de las torres en Cd. Juárez Fraccionamiento en el DF y Cuernavaca 200 viviendas en Hermosillo Dos fraccionamientos en Colima Vivienda bioclimática de ICA Vivienda sustentable URBI Varios ejemplos de viviendas en todo el país

59 Viviendas en Cd. Juárez

60 Proyecto original

61 Proyecto alterno

62 Enfoque bioclimático

63 Vivienda bioclimática de Climatización n natural, Muros escudo a la radiación Sistema de descarga de calor Materiales adecuados Orientación n adecuada y control solar Calentamiento solar de agua

64 Vivienda con diseño bioclimático Sistemas pasivos Materiales adecuados Uso de energías renovables Eficiencia energética Captación y tratamiento de agua Diseño urbano sustentable Manejo de desechos sólidos Aire caliente

65 Referencia F. Sur Sombreada Aislada Ganancias de calor (W) Somb y Aisl Somb, Aisl y Veg Somb, Aisl, Veg y Muro desc Sistemas de ventilación subterránea Aislante, 5 cm de poliestireno Sistemas de descarga de calor

66 8.65 DF y Cuernavaca B piezas piezas 1.55 piezas precoladas 28 x 28 cm colocadas a hueso piezas piezas piezas precoladas 28 x 28 cm colocadas a hueso A A' 6.02 piezas precoladas 28 x 28 cm colocadas a hueso piezas piezas piezas precoladas trapezoidales 30x60x90 cm planta baja B'

67 Techo con concreto normal Fachada Principal al Este 5.- Resumen del Cálculo Presupuesto energético Ganancia por conducción (W) Ganancia por radiación (W) Ganancia total Fórmula φr= φrc + φrs φp= φpc + φps (W) Referencia (φcr) (φsr) 2, (φr) 1, Proyectado (φcp) (φsp) 2, (φp) 1, Cumplimiento Si (φr) >(φp) FALSO No (φr) < (φp)

68 Fachada Principal al Sur 5.- Resumen del Cálculo Presupuesto energético Ganancia por conducción (W) Ganancia por radiación (W) Ganancia total Fórmula φr= φrc + φrs φp= φpc + φps (W) Referencia (φcr) (φsr) 2, , Proyectado (φcp) (φsp) 1, , Cumplimiento Si (φr) >(φp) X No (φr) < (φp)

69 Costo-beneficio

70 Costo-beneficio Diseños convencionales Altos requerimientos de energía Diseños bioclimáticos Ahorros reales de energía

71 Costos totales: gcosto de adquisición de la edificación nlote nvivienda Inversión nurbanización inicial ( I o ) nequipamiento $ gcostos de mantenimiento nreposición nmisceláneos ndepreciación nlimpieza de equipos gcostos de operación nenergía ndemanda nfactor de potencia Diseño convencional $ Diseños bioclimáticos

72 Ambiente (DB+, DC+-) Medio Social Gobierno (DB+,DC+) Usuario (DB+, DC-) Constructor (DB+,DC++)

73 Conclusiones

74 Conclusiones Edificios confortables de bajo consumo energético Los costos de energía eléctrica para los usuarios pueden ser reducidos en forma importante, si el diseño de la edificación es el adecuado. Los usuarios pueden tener ahorro de energía Vivir en mejores condiciones de confort. Algunas medidas de diseño bioclimático no tienen costo

75 La normatividad oficial mexicana motivara a considerar el ambiente energético donde se construida el edificio Dos principales programas oficiales La Casa Nueva/La Comunidad Nueva de la SENER y Vivienda Sustentable de CONAFOVI Arquitectura bioclimática acorde con los principios de sustentabilidad