INFLUENCIA TÉRMICA DE LOS ESPACIOS EXTERIORES EN EL INTERIOR DE LA VIVIENDA EN CLIMAS TEMPLADOS CÁLIDOS

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1 INFLUENCIA TÉRMICA DE LOS ESPACIOS EXTERIORES EN EL INTERIOR DE LA VIVIENDA EN CLIMAS TEMPLADOS CÁLIDOS MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

2 CLIMA TEMPLADO CÁLIDO Clasificación Climática de KÖPPEN se considera que la área estudiada es la que está ubicada en el color amarillo claro del mapa siguiente. Descripción URBANÍSTICA del clima Elementos básicos de diseño Urbano antiguo -Las villa(callejones). -Los patios. -los espacios exteriores. -Alta Compacidad -Alta Porosidad -mplado cálido: la temperatura media del mes más frio fluctúa entre los -3 C y los 18 C. -mplado fresco: en este caso la temperatura media del mes más frio está por debajo de los 3 C y la del mes más caliente por encima de los 1 C. -Poca esbeltez Clima Mediterráneo Ejemplo de una ciudad Compacta (fes, Marruecos) Ciudad Difusa (Fes, Marruecos) MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

3 MECANISMO DE LA INVESTIGACIÓN 1. Se analiza dos tipos de viviendas en el mismo tamaño pero en distinta urbanización desde el punto de vista térmico eso si considerando las mismas detalles de construcción aplicadas en los cerramientos y los muros y techos. 2. La vivienda se coge en SEVILLA, combinada con un patio y un callejón(urbano compacto) después se modifica la misma vivienda quitando el patio y ampliando el callejón como se fuera aplazar esta vivienda a un entorno de urbanización moderna. 3. Se calcula la temperatura media interior,el consumo energético para que se mantenga en la zona de confort y ver quien consumirá menos. 4. Breve discusión del efecto de los casos en el urbanismo y sobre la densidad de los habitantes. MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

4 LA CIUDAD-Ubicación Y Clima Ubicación Parámetros del confort térmico -Ciudad construida en la edad media se notan las murallas en los mapas de almohades y los rumanos. 5 52' 45'' 37 25' '' Su distancia de 65 km hasta el atlántico y unos 145 km hasta el mar mediterráneo. -La combinación del urbanismo no compacto se aparece claro junto al compacto. T M Registrada 46.6 C Tm Registrada -5.5 C Humedad relativa media del año 61% mperatura media anual 18.6 C T M 24.9 Tm 12.2 MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

5 LA CIUDAD-Clima Radiación solar W/m2 W/m Radiacion solar media en cada hora del mes de Enero en un plano Horizontal Horas Radiacion solar media en cada hora del mes de Julio en un plano Horizontal Horas Directa Difusa Directa Difusa Enero Máxima radiación Directa 516 W/m2 Mínima radiación Directa 154 W/m2 Máxima radiación difusa 146 W/m2 Julio Viento en verano Mas velocidad del sur-oeste con unos 4 km/h y unas 5 horas en el periodo. Máxima radiación Directa 781 W/m2 Mínima radiación Directa 99 W/m2 Máxima radiación difusa 179 W/m2 Viento en Verano Casi todas las orientaciones tienen la misma velocidad menos la sur-este que es menos Precipitaciones Vemos en la grafica que el mes mas lluvioso es en diciembre con unos 95mm, y el mes menos lluvioso es en julio con unos 2 mm. Media anual 533 mm MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

6 DESCRIPCIÓN ARQUITECTÓNICA DE LA VIVIENDA Diseño Real Diseño Propuesto N Espacio 15m Contenido de la vivienda 1-sala de estar 2- Comedor 3-Cocina 4-Habitacion de matrimonio. 5-Dormitorio 1. 6-Dormitorio 2. 3 Vecinos Vecinos Imágenes de la vivienda m Segundo caso Transmitancia Térmica(cte y Ecotec) Primer caso Fachada Única al callejón Primer caso Fachada interior al Patio Contenido Espesor m U(W/ Cm2) Suelo(Tapial) cho Ladrillo Contenido Espesor m U(W/ Cm2) Tapial Madera.2 3. Fachadas Espesor m U(W/ Cm2) exterior interiores interiores Vidrio simple(marco madera) 5.1 MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET - H. COCH 5/9/213

7 SIMULACIÓN ARCHISUN =9.5 C =1 C Hrel=66% d=7.1 C d=.7 C D=1.8w/m3 C Gv=.1w/m3 C Gt=2.19w/m3 C Invierno -Zona de confort por encima de las líneas de temperaturas. - Variabilidad Baja debido al peso alto del edificio. =19.8 C =2.4 C Hrel=71% d=9.1 C d=1.5 C =31 C =31.5 C Hrel=59% d=1.4 C d=1.7 C D=1.8(w/m3 C Gv=.1w/m3 C Gt=2.19w/m3 C Verano -Sobrecalentamiento notado por las temperaturas. - Humedad relativa bastante agradable. =19.6 C =2.2 C Hrel=53% d=8.4 C d=.7 C Invierno Otoño Verano Primavera temp. exterior temp. piel temp. interna temp. sensacion confort radiacion indirecta radiacion directa gananacia interna coef.trans.directa coef.ventilacion =1.5 C =11.4 C Hrel=61% d=1.9 C d=.4 C D=1.8w/m3 C Gv=.1w/m3 C Gt=1.28w/m3 C Invierno -notamos que algunos picos de llegan a la zona de confort lo que no se consigue en el caso 1. =2.8 C =21.8 C Hrel=66% d=14 C d=1 C =32 C =32.5 C Hrel=53% d=15.4 C d=5.2 C D=1.8w/m3 C Gv=2.5w/m3 C Gt=1.19w/m3 C Verano -Noches agradables en la según la grafica y esto debido a la oscilación alta. =2.5 C =21.6 C Hrel=47% d=12..7 C d=.5 C Invierno Otoño Verano Primavera MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

8 = + (I+D)/G CALCULO DE BALANCE(SALA DE ESTAR[1]) D = (n e h)/24vh (Ganancias Internas) n W Horas W/h personas luminarias D=1.5 W/m3 28 D = (n e h)/24vh (Ganancias Internas) n W Horas W/h personas luminarias D=1.5 W/m3 28 I = (Svs x Rv)/Vh (ganancias por radiación) I = (Svs x Rv)/Vh (ganancias por radiación) Rv julio W/m2 Rv julio W/m2 Svs VERANO. m2/m3 Svs VERANO.2 m2/m3 I julio.18 W/m3 Rv enero W/m2 I julio.79 W/m3 Rv enero W/m2 Svs INVIERNO. m2/m3 I enero.11 W/m3 Svs INVIERNO. m2/m3 I enero.44 W/m3 Gt = (Si Ui fo i)/vh (intercambio por transmisión) Gt (invierno) 1.59 W/m3 C Gt (verano) 1.41 W/m3 C Área m2 v m Gt = (Si Ui fo i)/vh (intercambio por transmisión) Gt (invierno) W/m3 C Gt (verano) 5.35 W/m3 C Gv =,33 rh (ganancias por ventilación) Gv =,33 rh (ganancias por ventilación) Gv (invierno) (.5rh).165 W/m3 C Gv( verano) (12rh) 3.96 W/m3 C Gv (invierno) (.5rh).165 W/m3 C Gv( verano) (12rh) 3.96 W/m3 C Invierno I 1.5 D 1.67 G 1.5 Verano I 1.5 D 5.36 G 31.3 Invierno I 1.5 D 1.66 G 11.7 Verano I 1.5 D 5.35 G 32.4 MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

9 ECOTEC, COMPARACIONES, Y CONSUMOS ENERGÉTICOS Simulación Ecotec Consumo de calefaccion 8 mperatura C mperatura C :1.2c d;2.1c TI:29.7c d:2.c de Julio 2 de Enero :11.2c d;1.9c TI:29.8c d:2.c 27 de Julio 24 de Enero Ajustes de rmostato(18c-26c) Wh Wh Meses Consumo de refrigeracion Meses del año Horas de Uso 14:-18: mperatura C 35, 3, 25, 2, 15, 1, 5,, Calculo de balance Comparacion Invierno Simulacion archisun Simulacion Ecotec mperatura C 35, 3, 25, 2, 15, 1, 5,, Calculo de balance Comparacion Verano Simulacion archisun Simulacion Ecotec Explicaciones -Las horas de utilización del espacio hace que consume mas en calefacción y menos en refrigeración que el conjunto compacto, y esto debido a la captación de la radiación solar en el caso 2 y la protección en el caso1. -Es cierto que el caso 2 gana de calefacción pero pierde de refrigeración, y al sumar los dos consumos notamos que el el ahorro energetico es a favor el caso 1 (referencia Ecotec). MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

10 = + (I+D)/G CALCULO DE BALANCE(Comedor[2]) D = (n e h)/24vh (Ganancias Internas) n W Horas W/h personas luminarias D=1.4 W/m3 156 D = (n e h)/24vh (Ganancias Internas) n W Horas W/h personas luminarias D=1.4 W/m3 156 I = (Svs x Rv)/Vh (ganancias por radiación) I = (Svs x Rv)/Vh (ganancias por radiación) Rv julio W/m2 Rv julio W/m2 Svs VERANO.1 m2/m3 Svs VERANO.2 m2/m3 I julio.2 W/m3 Rv enero W/m2 I julio.2 W/m3 Rv enero W/m2 Svs INVIERNO. m2/m3 I enero.14 W/m3 Svs INVIERNO. m2/m3 I enero.14 W/m3 Gt = (Si Ui fo i)/vh (intercambio por transmisión) Gt (invierno) W/m3 C Gt (verano) W/m3 C Área m2 v m Gt = (Si Ui fo i)/vh (intercambio por transmisión) Gt (invierno) W/m3 C Gt (verano) W/m3 C Gv =,33 rh (ganancias por ventilación) Gv =,33 rh (ganancias por ventilación) Gv (invierno) (.5rh).165 W/m3 C Gv( verano) (12rh) 3.96 W/m3 C Gv (invierno) (.5rh).165 W/m3 C Gv( verano) (12rh) 3.96 W/m3 C Invierno I 1.4 D 2.48 G 1.1 Verano 31.2 I 1.4 D 6.33 G 31.3 Invierno I 1.4 D 2.48 G 11.3 Verano I 1.4 D 6.33 G 32.3 MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

11 ECOTEC, COMPARACIONES, Y CONSUMOS ENERGÉTICOS mperatura C mperatura C Simulación Ecotec :1.c d;1.9c TI:3.7c d:1.c 27 de Julio 2 de Enero :11.7c d;1.45c TI:3.7c d:1.c 27 de Julio 24 de Enero Ajustes de rmostato(18c-26c) Wh Wh Consumo de refrigeracion Meses Consumo de Calefaccion Meses Horas de Uso 11:-13: mperatura C Comparacion Invierno Calculo Balance Simulacion Archisun Sinulacion Ecotec mperatura C Comparacion verano Calculo Balance Simulacion Archisun Sinulacion Ecotec Explicaciones -Las horas de utilización del espacio hace que el caso 1 consume menos en ambos aspectos, y esto debido a la protección solar en ambos casos. -en el caso 2 Las perdidas de calor se produce en las horas de sombreamiento a través del vidrio que tiene una U baja -Ahorro energético a favor el caso 1(Referencia Ecotec). MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

12 = + (I+D)/G CALCULO DE BALANCE(MATRIMONIO[4]) D = (n e h)/24vh (Ganancias Internas) n W Horas W/h personas luminarias D=1.3 W/m3 16 D = (n e h)/24vh (Ganancias Internas) n W Horas W/h personas luminarias D=1.3 W/m3 16 I = (Svs x Rv)/Vh (ganancias por radiación) I = (Svs x Rv)/Vh (ganancias por radiación) Rv julio W/m2 Rv julio W/m2 Svs VERANO. m2/m3 Svs VERANO. m2/m3 I julio. W/m3 Rv enero W/m2 I julio.38 W/m3 Rv enero W/m2 Svs INVIERNO. m2/m3 I enero. W/m3 Svs INVIERNO. m2/m3 I enero.6 W/m3 Gt = (Si Ui fo i)/vh (intercambio por transmisión) Gt (invierno) W/m3 C Gt (verano) W/m3 C Área m2 v m Gt = (Si Ui fo i)/vh (intercambio por transmisión) Gt (invierno) W/m3 C Gt (verano) W/m3 C Gv =,33 rh (ganancias por ventilación) Gv =,33 rh (ganancias por ventilación) Gv (invierno) (.5rh).165 W/m3 C Gv( verano) (12rh) 3.96 W/m3 C Gv (invierno) (.5rh).165 W/m3 C Gv( verano) (12rh) 3.96 W/m3 C Invierno 9.5. I 1.3 D 1.65 G 1.1 Verano 31. I 1.3 D 5.36 G 31.2 Invierno I 1.4 D 2.48 G 11.3 Verano I 1.4 D 6.33 G 32.3 MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

13 ECOTEC, COMPARACIONES, Y CONSUMOS ENERGÉTICOS Simulación Ecotec Consumo de Calefaccion 5 1 mperatura C mperatura C :9.7c d:1.6c TI:3.c d:1.7c 27 de Julio 2 de Enero :11.4c d:1.8c TI:3.c d:1.8c 27 de Julio 24 de Enero Ajustes de rmostato(18c-26c) Wh Wh Meses Consumo de refrigeracion Meses Horas de Uso 23:-8: mperatura C Comparacion Invierno mperatura C Series1 15 Series2 1 Comparacion Verano Explicaciones -Aunque es compacta y pegada al patio consume mas de calefacción porque su orientación es norte. -El caso 1 gana la partida de consumo para refrigerar. 5 Calculo Balance Simulacion Archisun Simulacion Ecotec 5 Calculo Balance Simulacion Archisun Simulacion Ecotec -Ahorro energético a favor el caso 2(Referencia Ecotec). MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

14 = + (I+D)/G CALCULO DE BALANCE(DORMITORIO[6]) D = (n e h)/24vh (Ganancias Internas) n W Horas W/h personas luminarias D=.87w/m3 116 D = (n e h)/24vh (Ganancias Internas) n W Horas W/h personas luminarias D=.87w/m3 116 I = (Svs x Rv)/Vh (ganancias por radiación) I = (Svs x Rv)/Vh (ganancias por radiación) Rv julio W/m2 Rv julio W/m2 Svs VERANO.2 m2/m3 Svs VERANO.2 m2/m3 I julio.57 W/m3 Rv enero W/m2 I julio.75 W/m3 Rv enero W/m2 Svs INVIERNO. m2/m3 I enero. W/m3 Svs INVIERNO. m2/m3 I enero.53 W/m3 Gt = (Si Ui fo i)/vh (intercambio por transmisión) Gt (invierno) W/m3 C Gt (verano) W/m3 C Área m2 v m Gt = (Si Ui fo i)/vh (intercambio por transmisión) Gt (invierno) W/m3 C Gt (verano) W/m3 C Gv =,33 rh (ganancias por ventilación) Gv (invierno) (.5rh).165 W/m3 C Gv( verano) (12rh) 3.96 W/m3 C Gv =,33 rh (ganancias por ventilación) Gv (invierno) (.5rh).165 W/m3 C Gv( verano) (12rh) 3.96 W/m3 C Invierno 9.5. I.87 D 1.79 G 1. Verano 31. I 1.3 D 5.36 G 31.3 Invierno I 1.3 D 1.76 G 11.5 Verano 32.6 I 1.3 D 5.48 G 32.3 MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

15 ECOTEC, COMPARACIONES, Y CONSUMOS ENERGÉTICOS Simulación Ecotec Consumo de calefaccion mperatura C mperatura C :9.8c d:1.7c TI:3.c d:1.7c 27 de Julio 2 de Enero :11.4c d:1.8c TI:3.c d:1.8c 27 de Julio 24 de Enero Ajustes de rmostato(18c-26c) Wh Wh Meses Consumo de refrigeracion Meses Horas de Uso 23:-8: mperatura C Calculo Balance Comparacion Invierno Simulacion Archisun Simulacion Ecotec mperatura C Series1 15 Series2 1 5 Comparacion Verano Calculo Balance Simulacion Archisun Simulacion Ecotec Explicaciones -Las dos habitaciones captan la radiación solar, y es cierto que la del caso 2 capta mas radiación, sin embargo la del caso 1 consume menos por calefacción. -el patio juega una parte importante de establecer la temperatura durante la noche -Ahorro energético a favor el caso 1(Referencia Ecotec). MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

16 MEDICIONES N TI medias casi mismas en los dos casos pero oscilacion mas grande en la habitacion no compacta y esto hace que la habitacion compacta sea mas agradable en los momentos de utilizacion y esto es conbatible con el dormitorio[2]. MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

17 URBANISMO cantidad familiares en parcela(3plantas) 3 cantidad de personas en una familia 5 Viviendas A:7391m2 Espacios exteriores Manzana Propuesta Sevilla Manzana real Sevilla Contenido Compacta No compacto Superficie de la parcela m2 26(patio) 233 cantidad de parcelas 28 2 cantidad de familias en una Manzana total de poblacion en la manzana Manzana real Barcelona Sevilla real vs Sevilla propuesto - unos 426 habitantes en la manzana viven en un espacio de 7391 m2, si estuvimos en el caso 2 pues gastaremos unos 1588 m2 más de terreno, si estuvieron la misma cantidad de gente. Sevilla real vs Barcelona real - Conjunto de viviendas Barcelonés mas esbelto con mas densidad de habitantes respeto al conjunto sevillano. MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

18 Conclusiones Los diseños urbanísticos realizados en la edad antigua en los climas templados cálidos por su compacidad porosidad y poca esbeltez, eran bien pensados para el acercamiento a la zona de confort. Las ciudades en estos climas deben planificarse horizontalmente para no perder el contacto con la tierra. En una situación donde la densidad humana es pequeña es más conveniente elegir la planificación compacta. El diseño de una vivienda con patio debe combinarse con la estrechura del espacio exterior para que las habitaciones pegadas a este espacio se benefician de su microclima. Una vivienda en un conjunto compacto puede reducir las emisiones de co2 por que consume menos de energía y por otra parte la cantidad de vehículos en las calles son menos. El factor humano juega una gran responsabilidad para que se disminuye el gasto de calefacción y refrigeración. MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

19 Gracias a Todos Gràcies a Tots eskerrik asko Grazie a Tutti ευχαριστώ πολύ MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

20 Referencias La casa pasiva clima y ahorro. Arquitectura y tecnología: Arquitectura Bioclimática en un entorno. Clima y Urbanismo, el clima en el diseño y en el planteamiento urbano. Arquitectura y clima en Andalucía, manual de diseño). Arquitectura y climas. Principios y estrategias del diseño bioclimático en la arquitectura y el urbanismo. Arquitectura y energía natural. Mediterranean climate variability. Les energies renovables. Eficiencia energética y confort en los climas calidos,multi-comfort house. Análisis del consumo energético del sector residencial en España, PROYECTO SECH-SPAHOUSEC. Bayt al-aqqad (The history and restoration of a house in old Damascus,Edited by Peder Mortensen, Proceeding of the Danish institute in Damacus, 25. MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213

21 Referencias Encyclopedia of World climatology. Design with climate, edicion española. Bioclimatic design and urban regeneration for sustainable. Climate Considerations in buildings and urban Design. La Arquitectura del patio. Patios, 5 años de evolución desde la antigüedad hasta nuestros días. New Patio design. El reto de la ciudad habitable y sostenible. Ciudad, vegetación e impacto climático, el confort en los espacios. Arquitectura Civil Sevillana. La Arquitectura y el Lugar, Análisis Histórico- urbanístico de una manzana de la ciudad de Sevilla. Urbanística de Las Grandes Ciudades Del Mundo Antiguo. La casa en Sevilla.. MASTER EN ARQUITECTURA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE J.ROSET 5/9/213