TESIS DEL MASTER ARQUITECTURA, ENERGÍA Y MEDIOAMBIENTE. Autor: RENATO PERINI Tutor: HELENA COCH. Septiembre 2009

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1 TESIS DEL MASTER ARQUITECTURA, ENERGÍA Y MEDIOAMBIENTE Autor: Tutor: HELENA COCH Septiembre 2009

2 OBJETIVOS Macro-objetivo: TRAER A LA VISTA EL PROMISOR CAMPO DE LAS REHABILITACIONES AMBIENTALES Y ENERGÉTICAS Objetivos Específicos: ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS APLICABLES REHABILITACIÓN AMBIENTAL Y ENERGÉTICA EDIFICIOS DE OFICINAS CLIMA CÁLIDO HÚMEDO PROPUESTAS DE SOLUCIÓN AMBIENTAL Y ENERGÉTICA OBJETIVOS

3 METODOLOGIA ÁMBITO TEÓRICO INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA Exposición de Conceptos Ejemplos de Aplicación TABLAS, IMÁGENES Y ESQUEMAS GRÁFICOS A posteriori (Doctorado): COMPROBACIÓN DE LOS RESULTADOS Experimentos en ambientes reales Aparatos de Medición y Simulaciones Informáticas METODOLOGIA

4 ESTRUCTURA 1. EL CONFORT AMBIENTAL EN EL CLIMA CÁLIDO HÚMEDO Características del Clima Premisas del Confort Ambiental Análisis Bioclimático 2. LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LOS EDIFICIOS DE OFICINAS EN BRASIL La Arquitectura Modernista Brasileña Los edificios de la Red Sara Kubitschek El mercado de la construcción en Brasil 3. Colección de datos, Análisis y Evaluación Evaluación Ambiental de la Situación Existente Aparatos de Medición ió Simulaciones Informáticas Parámetros Estratégicos de Control Ambiental y Energético Estratégias de Rehabilitación Ambiental y Energética: el entorno, la forma, la piel, el interior Propuestas de Solución Ambiental y Energética: Soluciones Energéticas, Lumínico-visuales Y Climáticas 4. CONSIDERACIONES FINALES INDICE

5 INTRODUCCIÓN LOS EDIFICIOS Construcción Uso Mantenimiento Demolición 60% RECURSOS EXTRAÍDOS 40% ENERGÍA EDIFICIOS PÚBLICOS Y COMERCIALES EN BRASIL 50% ENERGÍA CONSUMIDA SATISFACIÓN DEL USUÁRIO PRODUCTIVIDAD CONSCIENCIA ECOLÓGICA IMPACTOS AL MEDIO AMBIENTE CONDICIONAMIENTO AMBIENTAL POR MEDIOS ARTIFICIALES REHABILITACIONES AMBIENTALES Y ENERGÉTICAS DE EDIFICIOS EXISTENTES INTRODUCCIÓN

6 1. EL CONFORT AMBIENTAL EN EL CLIMA CÁLIDO HÚMEDO Características del Clima Temperaturas medias elevadas con pequeñas variaciones día-noche y estacionales; Humedad relativa alta a lo largo del año Nebulosidades frecuentes y precipitaciones irregulares, principalmente p en verano Radiación solar intensa y predominantemente difusa VENTILACIÓN NATURAL Y PROTECCIÓN SOLAR DESEABLES CONSTRUCCIONES TRADICIONALES Estrechas y alargadas Poco asentadas Balconadas Cubiertas amplias y ventiladas Elementos de protección solar EL CONFORT AMBIENTAL EN EL CLIMA TROPICAL CÁLIDO HÚMEDO

7 Premisas del Confort Ambiental Factores de Confort: USUÁRIO SOCIALES FISIOTEMPORALES FISIOLÓGICOS PSICOLÓGICOS Parámetros Ambientales : ESPACIO TEMPERATURA AMBIENTE VELOCIDAD DEL AIRE EFECTO RADIANTE HUMEDAD LUMINANCIAS etc. TRANSMISIÓN DE CALOR ALTA HUMEDAD RADIACIÓN SOLAR INTENSA CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE LOS CERRAMIENTOS Factores y Parámetros del CONFORT TÉRMICO MASA Y COLOR DE LA SUPERFÍCIE EXTERNA EL CONFORT AMBIENTAL EN EL CLIMA TROPICAL CÁLIDO HÚMEDO

8 1.3 Análisis Bioclimático ESTRATÉGIAS DE CLIMATIZACIÓN: 1- Zona de Confort; 2- Zona de Ventilación; 3- Zona de Resfriamiento Evaporativo; 4- Zona de Masa Térmica para Resfriamiento; 5- Zona de Aire Condicionado; 6- Zona de Humidificación; 7- Zona de Masa Térmica y Calentamiento Solar Pasivo; 8- Zona de Calentamiento Solar Pasivo; 9- Zona de Calentamiento Artificial. ÁBACO PSICROMÉTRICO: Datos referentes a la ciudad de Río de Janeiro (UFSC/LABEEE) EL CONFORT AMBIENTAL EN EL CLIMA TROPICAL CÁLIDO HÚMEDO

9 1.3 Análisis Bioclimático ÁBACO PSICROMÉTRICO: Datos referentes a la ciudad de Río de Janeiro (UFSC/LABEEE) EL CONFORT AMBIENTAL EN EL CLIMA TROPICAL CÁLIDO HÚMEDO

10 2. LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LOS EDIFICIOS DE OFICINAS EN BRASIL ARQUITECTURA VERNACULAR BIOCLIMÁTICA EL EDIFICIO EL CLIMA EL USUARIO ARQUITECTURA DE ESTILO (modismos) INDIFERENTE AL REGIONALISMO Y A LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS LOCALES RECHAZO A LOS CONDICIONANTES BIOCLIMÁTICOS EDIFICIOS DE OFICINAS CONSUMIDORA DE MUCHA ENERGÍA CONCENTRADORA DE MASAS DE CALOR GRANDE EMISORA DE CO2 LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LOS EDIFICIOS DE OFICINAS EN BRASIL

11 La Arquitectura Modernista Brasileña SOLUCIONES ARQUITETÓNICAS MODERNISTAS ASPECTOS FORMALES DE CARÁCTER BIOCLIMÁTICO Ej: Lamas tipo Brise-Soleil y celosias PARA ALGUNOS CRÍTICOS, LA INTENCIÓN DE ESTA ARQUITECTURA ERA SIMPLEMENTE ESTÉTICA Antigo Ministerio de Educación, en Río de Janeiro BRISES-SOLEIL Protección solar Conforto Térmico y Visual LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LOS EDIFICIOS DE OFICINAS EN BRASIL

12 Los edificios de la Red Sara Kubitschek CONFORT AMBIENTAL CULTURA LOCAL SENTIDO HUMANO DE LA ARQUITECTURA ESPACIOS CON PERMANENTE CONTACTO CON EL EXTERIOR VENTILACIÓN VERTICAL: Galerías subterraneas Renovación de aire Térmica y higienica ILUMINACIÓN NATURAL ESTRATÉGIAS DE CONTROL AMBIENTAL: Sheds Cerramientos praticables Colores claros LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LOS EDIFICIOS DE OFICINAS EN BRASIL

13 2.3 El mercado de la construcción en Brasil MERCADO DE LA CONSTRUCCIÓN Arquitecturas de estilo Soluciones pobres en valor ambiental y energético Especulación imobiliaria Falta de normativas reguladoras más eficazes Transparencia excesiva Ausencia de elementos de protección solar Rechazo de la ventilación natural Ganancias térmicas Prioridad a los sistemas artificiales de iluminación y condicionamiento térmico LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LOS EDIFICIOS DE OFICINAS EN BRASIL

14 2.3 El mercado de la construcción en Brasil GASTOS ENERGÉTICOS INNECESARIOS MERCADO DE LA CONSTRUCCIÓN Arquitecturas de estilo Soluciones pobres en valor ambiental y energético Especulación imobiliaria Falta de normativas reguladoras más eficazes Transparencia excesiva Ausencia de elementos de protección solar Rechazo de la ventilación natural Ganancias térmicas Prioridad a los sistemas artificiales de iluminación y condicionamiento térmico LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LOS EDIFICIOS DE OFICINAS EN BRASIL

15 3. ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS REHABILITAR EDIFICIOS EXISTENTES Nuevas construcciones + Edificaciones existentes Niveles de intervención ambiental y energética Evaluación Ambiental de la situación existente ASPECTOS TÉRMICOS ASPECTOS LUMÍNICOS ASPECTOS ACÚSTICOS Colección de datos, Análisis y Evaluación Familiarización con los proyectos y mapas del sítio REHABILITAR EDIFICIOS EXISTENTES Visitas ao local Tomada de datos: mediciones y encuestas Aparatos de Medición

16 Simulaciones Informáticas Ecotect Radiance Dialux Archisun Radit

17 Parámetros Estratégicos de Control Ambiental y Energético DISEÑO BIOCLIMÁTICO ADECUADO COMPORTAMIENTO AMBIENTAL Y ENERGÉTICO DE UN EDIFÍCIO UBICACIÓN ORIENTACIÓN EL ENTORNO O Y EL MICROCLIMA LA FORMA EL TRATAMIENTO DE SU ENVOLVENTE LOS ACABADOS DEL INTERIOR, ETC.

18 LES AMBIENTAL RÁMETROS A PAR

19 MBIENTALES METROS AM PARÁM

20 CONDICI TO DE PROYECT IONANTES D

21 ECTO DICIONANTES DE PROYE COND

22 CONDICIONA ANTES DE PROYECTO

23 CONDICIONA ANTES DE PROYECTO

24 NTES DE PROYECTO ONDICIONAN CO

25 NTES DE PROYECTO ONDICIONAN CO

26 Estratégias de Rehabilitación Ambiental y Energética: el entorno, la forma, la piel, el interior

27 Estratégias de Rehabilitación Ambiental y Energética: el entorno, la forma, la piel, el interior

28 Propuestas de Solución Ambiental y Energética Soluciones Energéticas Sistemas automatizados de controle ambiental: Aire condicionado Alumbrado artificial Fuentes alternativas de energía: Reduce la dependencia energética de la edificación al suministro público Ahorro de energía Integración de los sistemas ste artificiales a los sistemas pasivos

29 Soluciones Lumínico-Visuales Repisas de Luz (light shelf) Protección solar directa Incremento de la iluminación natural de las zonas más interiores Niveles de luminancia de una oficina (cd/m²) Simulación lumínica creada con el Radiance (SOSA,2004)

30 Soluciones Lumínico-Visuales Brises-Soleil Praticables Protección contra ganancias térmicas por la radiación solar directa Reguladores lumínicos Evitan el deslumbramiento Distribución de luz natural hacia las zonas más profundas Lamas praticables permiten flexibilidad y adaptación a las condiciones exteriores Conductos de luz natural Proporcionan luz difusa o conducen rayos solares atenuado a zonas internas

31 Soluciones Lumínico-Visuales Persianas Automatizadas Evitar el deslumbramiento Logra niveles de comodidad visual satisfatorios Promueven la uniformidad lumínica del espacio Controla la luz natural que penetra en el ambiente interior Superfícies claras de las superficies de los acabados y elementos transparentes de separación interior Lámparas de uso individual

32 Soluciones Climáticas Plantas poco profundas privilegiando la iluminación natural y la ventilación cruzada. Elementos sombreadores para control de la radiación Persianas Fijas Reflectantes Cuando aplicadas en cojunto con una repisa de luz evitan ganancias térmicas por radiación directa sin comprometer la iluminación natural. Pueden ser facilmente instaladas sobre fachadas existenes.

33 Soluciones Climáticas Galerías ventiladas en fachadas Pueden ser autoportantes o conectadas a la fachada existente Proporcionan una zona intermedia sombreada revestidas por vegetación, persianas o doble acristalamiento Vegetación en fachadas Pueden ser autoportantes o conectadas a la fachada existente Modifica el microclima Proporciona sombra y aire fresco en el interior Hay que tener cuidados con el incremento de la humedad

34 Soluciones Climáticas Lamas o persianas practicables Permite al usuario mayor control de las condiciones interiores de confort La practicabilidad de estos dispositivos posibilita modificaciones, de acuerdo con las condiciones exteriores Vidrio reflectante de baja emisividad El vidrio con caracteristicas reflectantes t contribuye para la reducción de la transmisión de calor hacia el interior. Refleja grande parte de la radiación incidente

35 Soluciones Climáticas Aberturas opuestas, Patios y Conductos de Extracción de Aire Double-glazed skin: piel ventilada con doble vidrio Ventilación cruzada y refrigeración nocturna: promovidas por diferencia de temperaturas y de presión La entrada y el movimiento de aire fresco en el interior de una oficina son imprescindibles para la salubilidad y el confort térmico del espacio laboral. - Ventilación cruzada: condicionada por la presencia de aberturas en lados opuestos - Efecto chimenea: promovido por la presencia de patios o conductos de extracción aire.

36 Soluciones Climáticas Pantallas Pueden actuar como: -Dispositivo de retardo térmico, de uso interior. -Elemento de fachada que promueve regulación, difusión o detención lumínica; -Elemento opaco exterior que actúa como barrera contra las acciones energéticas; Además de favorecer la comodidad visual, también pueden ayudar a disminuir las ganancias de calor por las fachadas Crea una capa de aire aislante que retarda el flujo de energía térmica hacia el interior de la edificación. Elemento-barrera: un edificio, i un muro, árboles, etc

37 4. CONSIDERACIONES FINALES SITUACIÓN AMBIENTAL Y ENERGÉTICA MUNDIAL REHABILITACIONES DE EDIFICIOS REDUCCIÓN DE LOS IMPACTOS CAUSADOS PELAS ACTIVIDADES DEL HOMBRE ESTABLECIMIENTO DE NORMATIVAS MÁS RÍGIDAS, PRINCIPALMENTE SOBRE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LAS CONSTRUCCIONES INCORPORACIÓN DE LOS CONCEPTOS DEL BLIOCLIMATISMO Y DE LA SOSTENIBILIDAD EN LA ARQUITECTURA UN CAMPO EXTENSO DE POSIBILIDADES S DE INTERVENCIÓN ESTRATÉGIAS DE DISEÑO BIOCLIMÁTICO + SOLUCIONES NATURALES DE CONTROL AMBIENTAL Y DE EFICIENCIA ENERGÉTICA APLICADAS A EDIFÍCIOS EXISTENTES SATISFACIÓN DEL USUARIO CALIDAD DE LAS EDIFICACIONES CONFORT AMBIENTAL INTERIOR EFICIENCIA ENERGÉTICA CLIMAS CÁLIDOS HÚMEDOS: ENFOQUE PRINCIPAL EN LA PROTECCIÓN SOLAR Y EN EL MOVIMIENTO DEL AIRE CONSIDERACIONES FINALES

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