OBJETIVO 2: Minimización de la demanda energética de edificios

Transcripción

1 ENERGÍA FICHA E-8: ARQUITECTURA BIOCLIMATICA. ENERGÍA OBJETIVO GENERAL Los objetivos de actuación dentro del área de la energía son minimizar las emisiones de gases a la atmósfera (CO 2, SO 2 y NO x ) mediante el máximo abastecimiento energético a partir de sistemas de energías renovables y a través de la reducción de la demanda a partir de estrategias de captación solar, acumulación energética, bajo consumo y gestión eficaz de los mecanismos. ENERGIA OBJETIVO 2: Minimización de la demanda energética de edificios Este objetivo persigue reducir al máximo la demanda energética de los edificios mediante el máximo abastecimiento a partir de estrategias de captación solar, acumulación energética, bajo consumo y gestión eficaz de los mecanismos. CONTRIBUCIÓN A LOS IMPACTOS MEDIOAMBIENTALES La minimización de la demanda energética de edificios contribuye a la reducción de sus impactos medioambientales asociados, que son: Agotamiento de los recursos naturales (sobre explotación de combustibles fósiles): El agotamiento de los recursos naturales es fruto de una sobreexplotación de las materias primas, derivada de unos hábitos de consumo no sostenibles. El agotamiento de las materias primas no renovables, tales como los combustibles fósiles, supone un impacto irreversible por lo que su sobreexplotación tienen efectos difícilmente recuperables desde el punto de vista del desarrollo sostenible. ESTRATEGIAS DE DISEÑO La incorporación de esta tecnología a los edificios responde a la aplicación de la siguiente estrategia de diseño dentro del área de actuación de la energía: Aprovechamiento de los recursos del entorno: El objetivo principal del diseño es alcanzar los niveles de confort adecuados (temperatura, iluminación, ventilación, etc.) aprovechando al máximo las características naturales del lugar (orientación, soleamiento, viento, humedad, etc.) y adecuando los criterios del diseño a las condiciones del entorno, las características de los espacios, materiales, fachadas, etc., adaptándolos en función de sus orientaciones. TECNOLOGÍA: ARQUITECTURA BIOCLIMATICA Descripción La arquitectura bioclimática consiste en el diseño de las edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climáticas del lugar en el que se ubican, valorando los aspectos que resultan más relevantes desde el punto de vista medioambiental y adoptando medidas que aprovechen al máximo los recursos disponibles (sol, vegetación, lluvia, vientos) para reducir los consumos de energía y de este modo disminuir los impactos medioambientales de la edificación. La arquitectura bioclimática, en todo caso no se olvida de asegurar el confort del usuario y, en este sentido, se ocupa de forma especial de incorporar medidas para lograr una óptima climatización del edificio. Componentes y sistemas de ejecución El conjunto de soluciones que ofrece la arquitectura bioclimática para apoyar la climatización-calefacción de los edificios es múltiple. Todas ellas tienen un denominador común que es su enfoque decidido hacia la reducción de la demanda con objeto de reducir las necesidades de equipos y los consumos destinados a calefactar los edificios sea con energías convencionales o renovables. A continuación se relacionan un conjunto de técnicas utilizadas en la arquitectura bioclimática orientadas a este fin: Página 1 de 5

2 Optimización de la orientación del edificio: En función del uso de cada edificio pueden diferenciarse zonas en las que las necesidades térmicas son diferentes. La carga de calefacción necesaria para obtener unas condiciones de confort varía en función de la localización geográfica del edificio. El diseño de la planta y distribución de huecos de fachadas debe considerar estos aspectos y las condiciones de insolación locales. En términos generales y a modo de ejemplo puede señalarse que en edificios ubicados en zonas en las que la carga de calefacción sea más alta que la de refrigeración, deberían aprovecharse las orientaciones sur y oeste para la disposición de las piezas de estancia mientras que se reservarán las orientaciones norte y este para piezas de servicio y almacenamiento. Incorporación al diseño del edificio de zonas activas intermedias de almacenamiento de calor: El objeto de estas medidas es reducir la demanda de energía que hay que aportar al edificio para cubrir las necesidades de confort propias del uso previsto. Se trata de proyectar en las zonas de mayor soleamiento (fachadas sur) atrios, miradores y/o galerías acristaladas que permitan precalentar el aire exterior antes de su entrada al edificio. El efecto de almacenamiento de calor se incrementa incorporando materiales en suelos y cerramientos con alta inercia térmica. Es importante considerar en el diseño de estos cerramientos la disposición de los aislamientos que resultarán más efectivos en las zonas opuestas a la cara del cerramiento bañada directamente por el sol. El fundamento técnico de estas medidas consiste en que la disposición de atrios y espacios soleados acristalados permite crear un efecto invernadero que se aprovecha para calentar el aire frío del exterior en estas zonas soleadas antes de que se introduzca en las diferentes dependencias del edificio. Para evitar el exceso de soleamiento en épocas de verano estas soluciones deben incorporar elementos de sombra oscurecimiento y ventilación que permitan evitar un almacenamiento excesivo de calor. Soluciones para el aprovechamiento de la inercia térmica de los materiales: Se pretende aprovechar la masa térmica de los materiales y sistemas constructivos como dispositivo de almacenamiento de calor. Durante las horas de soleamiento el edificio almacenará calor y lo liberará en las horas posteriores. Resulta adecuado ya que al almacenar las ganancias solares se reducen las cargas de calor que es necesario aportar al edificio con fuentes externas. Igualmente contribuye a reducir el riesgo de sobrecalentamiento de los edificios al reducir sensiblemente los cambios de temperatura. En el caso de que se quieran aprovechar al máximo las características de inercia térmica de los materiales deberían evitarse el uso de elementos aislantes en el suelo como es el caso de moquetas y alfombras que impiden el almacenamiento de las ganancias solares. Muros Trombe: El muro trombe es un sistema pasivo de ganancia de calor que se basa en los conceptos de la radiación solar, la inercia térmica y la diferencia de densidad (y por tanto, de peso) entre el aire frío y el caliente. Es un sistema que mantiene la vivienda o cualquier espacio habitable dentro de unos parámetros de temperatura agradable. Se compone de las siguientes partes: Un muro interior de gran inercia térmica, como puede ser de piedra o adobe pintado de negro, o también que refleje el calor, como puede ser una lámina metálica, pero en todo caso, siempre protegida con un aislante al interior. Una lámina de vidrio lo más espesa posible; mejor si es triple o doble con cámara interior. Un espacio delimitado por estos últimos que debido a la radiación solar y la aportación del muro siempre tendrá una temperatura mucho mayor que la exterior y la interior. Ésta es la clave del funcionamiento del muro Trombe. Cuatro orificios con sus respectivas compuertas; dos superiores (interior y exterior) y dos inferiores (interior y exterior). Página 2 de 5

3 El funcionamiento del muro trombe se resume a continuación: Funcionamiento en los meses fríos: Para empezar a acondicionar un espacio interior hay que abrir la portezuela superior interior y la inferior exterior para que el aire frío exterior entre en la cámara llena de aire muy caliente por la radiación solar. Este aire frío empujará al caliente de la cámara hacia adentro haciendo que suba rápidamente la temperatura interior. Cuando haya acabado este choque de calor empezará a entrar aire frío, con lo que hay que cerrar la compuerta inferior externa y abrir la interna. A partir de ese momento ocurrirá lo siguiente: El aire frío de dentro de la estancia pesa más que el caliente y bajará. En cuanto se haya vuelto a calentar el aire de la cámara, éste, tendrá mucha menos densidad que el frío, así que el frío entrará por la compuerta en la cámara y empujará al aire caliente de ésta (más ligero) hacia arriba, con lo que entrará por la portezuela a la estancia. De esta forma, el muro Trombe succionará aire frío y devolverá aire caliente. Funcionamiento en los meses cálidos: En los meses calurosos, por mucha temperatura que haya en la vivienda, en la cámara del muro Trombe siempre habrá mucha más, ya que recibe directamente los rayos del sol. Luego si cerramos la compuerta superior interna y dejamos abiertas las dos inferiores el aire caliente (y como ya hemos dicho, ligero) subirá para salir por la compuerta superior succionando el aire caliente interior de la vivienda. Si además tenemos alguna ventana orientada hacia el norte, acelerará la ventilación cruzada y hará que por esta ventana entre aire mucho más fresco del norte. Una vez la estancia se encuentre a una temperatura agradable, debemos cerrar las portezuelas interiores, manteniendo abiertas las exteriores, de forma que la cámara se airee y se refresque, y no se acumule el aire caliente volviéndose contra nosotros. De todos modos, y para reforzar esta idea el muro acumulador de calor está recubierto de un aislante por la parte interior. Minimización de pérdidas de calor: Las pérdidas de calor son especialmente importantes a la hora de dimensionar en el proyecto y satisfacer durante el uso las cargas de calor totales del edificio. Igualmente tienen una incidencia muy importante a la hora de obtener espacios calefactados de forma uniforme lo que incrementa la sensación de confort térmico. La mayor incidencia en la evaluación de las pérdidas de calor de un edificio la aportan la suma de: Las pérdidas por transmisión de calor a través de la envolvente del edificio. Incluyen las que se producen por transmisión de las paredes al exterior, al suelo y a los espacios no calefactados. En este sentido es especialmente importante el control de puentes térmicos tanto en el diseño como en la ejecución del edificio. Las pérdidas de calor producidas por la ventilación. A estas pérdidas se añaden las asociadas a infiltraciones de aire frío del exterior producidas fundamentalmente en los elementos de carpinterías y persianas. Las acciones a tomar en este sentido son: Considerar como un dato de partida clave del diseño el factor de forma del edificio: (relación entre superficie y volumen del edificio) De forma general se recomiendan, en función del clima las siguientes formas: Clima mediterráneo y climas templados: edificio lineal con la fachada más grande orientada al sur, con grandes aperturas que facilitan la ventilación natural del edificio y un buen grado de iluminación natural (factor de forma elevado f > 1,2). Climas extremos, cálidos o fríos: edificios compactos con gran inercia térmica en el primer caso y buen aislamiento y control de infiltraciones de aire el segundo (factor de forma bajo). Debe tenerse en cuenta que un factor demasiado bajo puede generar dificultades de ventilación y de luz natural de espacios interiores, al quedar sin contacto con el exterior. Dimensionar adecuadamente el nivel de aislamiento de la envolvente del edificio, considerando de forma específica la orientación de las diferentes fachadas, los cerramientos en contacto con el terreno o con zonas desocupadas o sin calefactar y todas aquellas partes del cerramiento en contacto con ambientes y elementos fríos que aumenten el nivel de pérdidas de calor. Página 3 de 5

4 Dimensionado adecuado de huecos, de forma que exista un equilibrio entre las necesidades de iluminación natural y la reducción de pérdidas de calor producidas a través de carpinterías y zonas acristaladas. Selección de carpinterías y vidrios por sus características idóneas de aislamiento térmico. La selección de acristalamientos en los edificios está condicionada por el clima de la zona en que se ubican. En este sentido, pueden hacerse las siguientes recomendaciones: Climas fríos: resulta interesante reducir al máximo las pérdidas energéticas en invierno para minimizar el consumo de calefacción. Para ello se recomienda la utilización de dobles acristalamientos con vidrios de baja emisividad en fachadas norte o en aquellas que por disponer de sombras no tienen ganancias solares directas. En las fachadas expuestas a un soleamiento directo se recomienda doble acristalamiento bajo emisivo con la adecuada protección solar para el verano. Climas cálidos: el objetivo es reducir las ganancias solares en verano, por lo que el esfuerzo se hará en la colocación de dobles acristalamientos con control solar en las fachadas expuestas y el diseño de elementos de sombra. En fachadas sin ganancias solares directas puede colocarse un doble acristalamiento estándar. En todos los casos se recomienda utilizar espesores de cámara de aire superiores a 10 mm. para minimizar las pérdidas energéticas por su efecto en la reducción de la conductividad térmica del acristalamiento. La selección de los materiales de carpinterías y sus diseños debe considerar tanto la utilización de materiales con bajos niveles de conductividad térmica como la relación entre superficie de marcos y superficie de vidrios. Eliminación de puentes térmicos en cerramientos y utilización de carpinterías con rotura de puente térmico. Control de la estanquidad de carpinterías que, asegurando el cumplimiento de las exigencias de ventilación, minimicen las pérdidas por infiltración de aire desde el exterior. Aislamiento de forjados o soleras que separen espacios calefactados de otros no calefactados. Evitar el sobrecalentamiento de cubiertas en épocas de verano, utilizando si es necesario, soluciones de cubierta ajardinada o ventilada. Recuperación de calor en sistemas de ventilación: Los sistemas de recuperación de calor se diseñan específicamente para recuperar el calor/frío que se perdería mediante sistemas de renovación del aire interior convencionales. El aire viciado es extraído desde el interior de las estancias a la vez que es renovado con aire limpio introducido del exterior. Se trata de hacer coincidir ambas vías de flujo de aire a través de un sistema intercambiador que permita controlar la transferencia de calor/frío en función de las necesidades de calefacción o refrigeración existentes en cada momento. Existen sistemas de ventilación mecánica con recuperación de calor que constan de los siguientes elementos: Caja de chapa de acero galvanizada y prelacada. Bandeja de recogida de condensados con desagüe. Aislamiento térmico y acústico fonoabsorbente. Conexiones para conductos circulares en aspiración e impulsión del aire. Filtro de aire de alta eficacia Am 85%, con protección de malla metálica. Recuperador de calor de placas de aluminio tratado, que permite la recuperación parcial del calor latente. Ventiladores centrífugos y bocas de impulsión Ventiladores centrífugos y bocas de extracción. Pueden alcanzarse niveles de eficiencia según los diferentes equipos entre el 60 y el 90%. Observaciones El conjunto de soluciones propuestas en esta ficha debe entenderse como una relación de medidas técnicamente contrastadas y cuya utilización puede realizarse de forma conjunta o aislada. Cada una de ellas debe dimensionarse en función de las características del edificio, su localización y uso previsto. Página 4 de 5

5 Contribución a la reducción de impactos Reducción del consumo de combustibles fósiles: ALTA Prioridad medioambiental ALTA DOCUMENTACIÓN GRÁFICA Figura 1. Galerías acristaladas Figura 2. Muro Trombe Página 5 de 5