ENVOLVENTE Y CONFORT 2

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1 ENVOLVENTE Y CONFORT 2 CONSTRUCCIÓN Y MATERIALES Construcción I. Materiales y técnicas. 1er curso Àrea de Construcció Curso Revisión 09/01/2013 Autores: Xevi Prat Navarro

2 ÍNDICE: 1. ENVOLVENTE Y CONFORT: INTRODUCCIÓN 2. ABERTURAS 2.1 ABERTURAS_INTRODUCCIÓN 2.2 ABERTURAS_SOL 2.3 ABERTURAS_ENERGÍA CALORÍFICA 2.4 ABERTURAS_AGUA Y AIRE 2.5 ABERTURAS_SITUACIÓN 3. CONTACTO CON EL TERRENO 3.1 CONTACTO CON EL TERRENO_INTRODUCCIÓN 3.2 CONTACTO CON EL TERRENO_ENERGÍA CALORÍFICA 3.3 CONTACTO CON EL TERRENO_AGUA 3.4 CONTACTO CON EL TERRENO_AIRE 3.5 EJEMPLOS 4. FACHADAS Y CUBIERTAS 4.1. FACHADAS Y CUBIERTAS_INTRODUCCIÓN 4.2. FACHADAS Y CUBIERTAS_CLASIFICACIÓN TIPOLÓGICA 4.3. CUBIERTAS: ESTANQUEIDAD POR GEOMETRÍA O MATERIAL 4.4 FACHADAS Y CUBIERTAS 4.5 RELACIÓN CON EL SOPORTE 4.6 EJEMPLOS

3 1. ENVOLVENTE Y CONFORT: INTRODUCCIÓN CONDICIONES del EXTERIOR TEMPERATURA DE L AIRE RADIACIÓN SOLAR VELOCIDAD DE L AIRE NIVEL ACÚSTICO CUALIDAD DE L AIRE HUMEDAD RELATIVA CONDICIONES DEL PAISAJE LLUVIA... DEMANDES del INTERIOR CONFORT HIGRO-TÉRMICO CONFORT LUMÍNICO CONFORT ACÚSTICO CONFORT DE LA PRIVACIDAD

4 1. ENVOLVENTE Y CONFORT: INTRODUCCIÓN Parámetros de intercambio Parámetros de INTERCAMBIO DE ENERGIA inercia térmica ventilación radiación solar: infrarrojos / iluminación aislamiento y absorción acústica Parámetros de INTERCAMBIO DE AGUA precipitaciones y agua freática capilaridad condensaciones Parámetros de INTERCAMBIO DE AIRE ventilación estanqueidad al aire renovación del aire OTROS control del intrusismo control de la privacidad Parámetros- propiedades de los materiales

5 1. ENVOLVENTE Y CONFORT: INTRODUCCIÓN RADIACIÓN SOLAR REFLEXIÓN-TRANSMISIÓN-ABSORCIÓN (EMISIÓN) ACUMULACIÓN: INERCIA TÉRMICA ENERGÍA CALORÍFICA TRANSPORTE: RADIACIÓN CONVECCIÓN CONDUCCIÓN AISLAMIENTO TÉRMICO A CONDUCCIÓN AGUA LÍQUIDA: precipitaciones-humedades. Condensación. AIRE VENTILACIÓN: renovación, convección, secado y refrigeración

6 2. ABERTURAS

7 2.1 INTRODUCCIÓN La membrana y las aberturas Col.legi oficial de metges de Barcelona. Robert Terradas & Jordi Adroer

8 2.1 INTRODUCCIÓN La membrana y las aberturas

9 2.2 ABERTURAS_SOL control de la radiación solar: RADIACIÓN INCIDENTE, REFLEJADA, ABSORBIDA, TRANSMITIDA EFECTO INVERNADERO: INERCIA TÉRMICA Y CAPTACIÓN SOLAR Edificio de viviendas en Berlín H.Kollhoff, T.Dietzsh, M.Ovaska

10 2.2 ABERTURAS_SOL control de la radiación solar: RADIACIÓN INCIDENTE, REFLEJADA, ABSORBIDA, TRANSMITIDA PROTECCIÓN EXTERIOR Y CERRAMIENTO CON VIDRIO REFLECTANTE O ABSORBENTE (film) PROTECCIÓN EXTERIOR CON VEGETACIÓN PROTECCIÓN EXTERIOR CON PERSIANA Y ESPACIO INTERMEDIO- GALERÍA.

11 2.2 ABERTURAS_SOL control de la radiación solar PROTECCIÓN EXTERIOR CON ALERO, VOLADIZO O LAMAS

12 2.2 ABERTURAS_SOL control de la radiación solar PROTECCIÓN EXTERIOR con CORREDERAS Y CONTRAVENTANAS

13 2.2 ABERTURAS_SOL control de la iluminación CERRAMIENTO TRANSLÚCIDO LUCERNARIO

14 2.3 ABERTURAS_ENERGÍA CALORÍFICA control térmico DOBLE VIDRIO DOBLE FUSTERÍA DOBLE FUSTERÍA CON VENECIANA DOBLE FACHADA GALERÍA DE VIDRIO

15 2.4 ABERTURAS_AIRE Y AGUA Ventilación cruzada

16 2.4 ABERTURAS_AIRE Y AGUA: LA VENTANA Precipitaciones-condensaciones. Estanqueidad y renovación del aire Intercambio de agua, aire / acústico: 1. Vierteaguas 2. Goterón 3. Cámara de descompresión 4. Drenaje 5. Puntos de contacto 6. Sellado del galce 7. Canal de condensación

17 2.4 ABERTURAS_AIRE Y AGUA: LA VENTANA Precipitaciones-condensaciones. Estanqueidad y renovación del aire

18 2.5 ABERTURAS_SITUACIÓN POSIBILIDAD DE LA ABERTURA A 180º HACIA EL INTERIOR MALLOR PROTECCIÓN VERSUS SOL Y AGUA ESPACIO PARA LA PROTECCIÓN SOLAR EN EL EXTERIOR NECESIDAD DE GIRAR EL AISLAMIENTO PARA EVITAR EL PUENTE TÉRMICO PREMARCO Y CARPINTERIA RESGUARDADOS DEL AGUA DE LA CÁMARA DE AIRE SE TIENE QUE SOLUCIONAR EL DINTEL, LA JAMBA Y EL ANTEPECHO. NO HAY POSIBILIDAD DE ABERTURA A 180º HACIA EL INTERIOR MENOR PROTECCIÓN VERSUS SOL I AGUA MENOR ESPACIO PARA PROTECCIÓ SOLAR AL EXTERIOR EN EL TELAR. PERFECTA CONTINUIDAD DE LA ENVOLVENTE TÉRMICA NECESIDAD DE PROTEGER EL PREMARCO Y LA CARPINTERÍA DEL AGUA DE LA CÁMARA DE AIRE SE TIENE QUE SOLUCIONAR EL DINTEL, LA JAMBA Y EL ANTEPECHO. NO HAY POSIBILIDAD DE ABERTURA A 180º HACIA EL INTERIOR MÍNIMA PROTECCIÓN DEL SOL Y EL AGUA. NECESIDAD DE MEDIOS AUXILIARES NO HAY ESPACIO PARA LA PROTECCIÓN SOLAR EN EL TELAR AL EXTERIOR NECESIDAD DE GIRAR EL AISLAMIENTO PARA EVITAR EL PUENTE TÉRMICO NECESIDAD DE PROTEGER EL PREMARCO Y LA CARPINTERÍA DEL AGUA DE LA CÁMARA DE AIRE SE TIENE QUE SOLUCIONAR EL DINTEL, LA JAMBA Y EL ANTEPECHO.

19 3. CONTACTO CON EL TERRENO

20 3.1 CONTACTO CON EL TERRENO_INTRODUCCIÓN Tipo de TERRENO ROCA SUELO GRANULADOS COHESIVOS SITUACIÓN: EN CONTACTO INDIRECTO EN CONTACTO DIRECTO MORFOLOGÍA: Terreno llano Terreno en pendiente leve Terreno en fuerte pendiente Situaciones extremas Terreno abrupto Terreno vertical Terreno inundado Características del terreno: El terreno como ambiente exterior Propiedades químicas Propiedades físicas Comunes a TODO TIPO DE TERRENO - Tª constante - Inercia térmica elevada (M frente a Ce) Variables SEGún TIPO DE TERRENO - Grado de humedad variable - Presencia de agua líquida - Permeabilidad (1mm/s muy permeable) Elementos vinculados al soporte Cimentación Muros de contención Forjado sanitario Elementos vinculados al envoltorio de confort Soleras Arrancada de los muros Cubiertas -enterradas Receptor de acciones mecánicas del edificio: CIMENTACIÓN

21 3.1 CONTACTO CON EL TERRENO_INTRODUCCIÓN ELEVADO APOYADO ADOSADO, SEMIENTERRADO, ENTERRADO

22 3.2 CONTACTO CON EL TERRENY_ENERGÍA CALORÍFICA INERCIA

23 3.2 CONTACTO CON EL TERRENO_ENERGÍA CALORÍFICA INERCIA Y AISLAMIENTO APROVECHAR LA INERCIA DE LA ENVOLVENTE -Uso - Salto térmico interior/exterior (22º/17º)- Tº envolvente = Tª terreno - Aislarse respecto la inercia térmica del terreno PRESCINDIR DE LA INERCIA DE LA ENVOLVENTE

24 3.3 CONTACTO CON EL TERRENO_AGUA Tipo de agua presente al terreno: Humedad del terreno - Agua infiltrada - Agua por capilaridad AGUA INFILTRADA Presencia de agua líquida - Vías o corrientes de agua: Agua líquida en movimiento (precipitaciones) -Terreno inundado: Agua líquida (hasta el nivel freático) AGUA POR CAPILARIDAD NIVEL FREÁTICO (N.F.) A. Por encima del nivel freático: entrada de agua por capilaridad (ascendente) o absorción del material entrada de agua por presión de agua en movimiento (vías de agua) B. Por debajo del nivel freático: entrada de agua por presiones hidrostáticas

25 3.3 CONTACTO CON EL TERRENO_AGUA Entrada de agua por capilaridad y/o por absorción del material Estrategias de estanquidad: ESTANQUEIDAD POR MATERIAL Separación con material adecuado. Utilizar materiales impermeables o no porosos. ESTANQUEIDAD POR GEOMETRIA Drenaje. Cortar el ascenso del agua por capilaridad por geometría. Facilitar la evacuación del agua por geometría Estrategias permisivas.

26 3.3 CONTACTO CON EL TERRENO_AGUA Posición por debajo del nivel freático y presencia de agua líquida Problemática por debajo del nivel freático Entrada de agua por presiones hidrostáticas Flotabilidad Estrategias de estanqueidad: ESTANQUEÏDAD POR MATERIAL Vaso estanco. Problemática en las juntas

27 3.4 CONTACTO CON EL TERRENO_AIRE - Renovación del aire húmedo por la cámara - Evaporación del agua líquida en terreno o elementos del edificio - Necesidad de aislamiento del forjado sanitario

28 3.5 EJEMPLOS Estanqueidad aire + agua Energía Calorífica POSICIÓN: separarse del terreno ESTRATÈGIA: Material

29 3.5 EJEMPLOS Estanqueidad aire + agua Energía Calorífica ESTRATEGIA: Drenaje Inercia ESTRATEGIAS Drenaje Drenaje por capilaritat + por evacuación

30 3.5 EJEMPLOS Estanqueidad aire + agua Energía Calorífica POSICIÓN: Semienterrado en el terreno

31 4. FACHADAS Y CUBIERTAS 4.1 FACHADAS Y CUBIERTAS_ INTRODUCCIÓN

32 4.1 FACHADAS Y CUBIERTAS_ INTRODUCCIÓN MATERIALS AISLANTES FLEXIBLE- SOPORTE NECESARIO RÍGIDO- SOPORTE OPCIONAL PROYECTADO- SE ADAPTA AL SOPORTE PARÁMETROS: Conductividad Densidad/Capacidad Térmica Permeabilidad al vapor Embodied Energy Formato/Ejecución La conductividad térmica λ (coeficiente de conductividad térmica) Densidad aparente necesaria El transporte del vapor de agua y las posibles condensaciones La resistencia al fuego Estabilidad dimensional Resistencia a la compresión Permanencia de la estructura química (ácidos /álcalis) Resistencia a los UV i a la intemperie Reciclaje del material

33 4.1 FACHADAS Y CUBIERTAS_ INTRODUCCIÓN COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA λ Cantidad de calor que pasa por unidad de tiempo, a través de una unidad de área, y grueso, cuando hay una diferencia de temperatura entre sus caras de 1 ºK. (W/mK) λ W/mK Cobre 380 Aluminio 200 Acero 60 Roca 2,50 compacta Hormigón 2,30 armado Mortero 1,40 Vidrio 0,80 Yeso 0,38 Madera de pino Arcilla expandida 0,13 0,09 λ W/mK Fibra de Madera 0,040 Lana- 0,040 Paja Celulosa 0,040 Vidrio celular 0,041 Corcho 0,045 Lana de roca 0,040 Placa poliuretano 0,030 Poliestireno 0,040 expandido Poliestireno 0,035 extrusionado Fibra de vidrio 0,030 Aire sin movimiento 0,020

34 4.1 FACHADAS Y CUBIERTAS_ INTRODUCCIÓN MATERIALES IMPERMEABLES MOSTRAR PARÁMETROS: Formato/Colocación/Soporte Resistencia UVA Permeabilidad al vapor Juntas

35 4.1 FACHANES Y CUBIERTAS_ INTRODUCCIÓN RELACIÓN DE LA ENVOLVENTE CON EL SOPORTE

36 4.1 FACHADAS Y CUBIERTAS_ INTRODUCCIÓN ESTRUCTURA MURARIA. MONO-HOJA DOBLE-HOJA DE HORMIGÓN Escuela en Paspels, (Suïza) Valerio Olgiati

37 4.1 FACHADAD Y CUBIERTAS_ INTRODUCCIÓN RELACIÓN FACHADA-SOPORTE. ESTRUCTURA PORTICADA: POSICIÓN ESTRUCTURA EXTERIOR ESTRUCTURA COPLANARIA ESTRUCTURA INTERIOR ESTRUCTURA ENTRE DOBLE CERRAMIENTO

38 4.1 FACHADAS Y CUBIERTES_ INTRODUCCIÓN RELACIÓN FACHADA-SOPORTE. ESTRUCTURA PORTICADA: DEFORMACIÓN Prevenir diferentes deformabilidades: 1- Estrategia permisiva: prevenir juntas 2- Estrategia coercitiva: cerramiento resistente 3- Disminuir deformación forjado

39 4.2 FACHADAS Y CUBIERTAS_ CLASIFICACIÓN TIPOLÓGICA TIPOS DE FACHADAS Y CUBIERTAS Y Elementos específicos Sol + Agua + Aire + Energía Calorífica + Integridad (condensaciones) MONOHOJA MULTIHOJA PESADA AISLAMIENTO INTERIOR AISLAMIENTO INTERMEDIO AISLAMIENTO EXTERIOR LIGERA SIN CÁMARA DE AIRE CON CÁMARA DE AIRE

40 4.3 FACHADAS Y CUBIERTAS _ EJEMPLO FACHADA VENTILADA CÁMARA VENTILADA. ESQUEMAS DE FUNCIONAMIENTO TÉRMICO. TIEMPO CÁLIDO La radiación solar (luz y IR de onda corta) incide en la hoja exterior. Parte de la radiación se refleja, en función del color de la hoja exterior. Parte de la radiación la absorbe la hoja exterior, que se calienta y vuelve a emitir energía (ahora en forma de IR de onda larga) tanto hacia dentro como hacia fuera. El aire de la cámara ventilada se calienta, baja la densidad y asciende, iniciándose así el movimiento de convección dentro de la cámara. Este aire caliente, al moverse, también se queda parte de la carga térmica. El aislamiento térmico dificulta el paso de la energía restante a su paso, hasta la hoja interior. La hoja interior, con su inercia térmica acaba de atenuar las oscilaciones de temperatura.

41 CÁMARA VENTILADA. ESQUEMAS DE FUNCIONAMIENTO TÉRMICO. TIEMPO FRÍO La energía térmica del espacio interior calienta la hoja interior pesada. La hoja interior funciona como un acumulador de energía con su inercia térmica, y va radiando constantemente a su alrededor. El aislamiento térmico situado a la cara exterior de la hoja interior dificulta el paso de energía a través suyo hasta la cámara ventilada. Esto hace que la cesión de energía de la hoja interior se caliente hacia el espacio interior. Dentro de la cámara de aire, si bien hay una cierta ventilación, no hay el viento que puede haber en el exterior abierto, y por tanto aquí se ralentiza el traspaso de energía.

42 CÁMARA VENTILADA. ESQUEMAS DE FUNCIONAMIENTO TÉRMICO. AISLAMIENTO Y PUENTES TÉRMICOS. La energía térmica del espacio interior calienta también los elementos estructurales (p.ej. los forjados y los pilares insertados en la fachada que normalmente son de materiales mucho más conductores que la hoja interior de la fachada. Si estos elementos más conductores no estuviesen bien aislados térmicamente respecto al espacio exterior serían puntos salida masiva de energía térmica, llamados puentes térmicos. Habrá también condensaciones. El aislamiento térmico que envuelve totalmente estos elementos resuelve este problema.

43 4.4 CUBIERTAS Control radiación solar Protección al agua CUBIERTAS: DEMANDA ELEVADA DE CONTROL RADIACIÓN SOLAR, PROTECCIÓN A L AGUA

44 4.4 CUBIERTAS Estanqueidad por material o geometría

45 4.4.1 CUBIERTAS _ESTANQUEIDAD POR GEOMETRÍA PEQUEÑOS ELEMENTOS-SOLAPE SOLAPE SIMPLE MATERIAL CERÁMICO: Tipos de fijación: APPOYO SIMPLE MORTERO PESTAÑA CLAVADO Y GANCHOS

46 4.4.1 CUBIERTAS_ESTANQUIDAD POR GEOMETRÍA PEQUEÑOS ELEMENTOS-SOLAPE SOLAPE DOBLE MATERIAL PIZARRA Y LOSETAS DE PIEDRA R. Olgiatti. Casa del Dr. Olgiatti (Flims, ) Aguilar, Albors, Canosa. Casa Folgosa (Vall d Aran 1974)

47 4.4.1 CUBIERTAS_ESTANQUEIDAD POR GEOMETRÍA PEQUEÑOS ELEMENTOS-SOLAPE SOLAPE DOBLE MATERIAL PIZARRA Y TEJA PLANA Sir Edwin Lutyens Goddards. Abinger Common, Surrey, Inglaterra 1900

48 4.4.1 CUBIERTAS_ESTANQUEIDAD POR GEOMETRÍA SEMIPRODUCTOS MATERIAL: PLANCHA DE ZINC O COBRE

49 4.4.1 CUBIERTAS_ESTANQUEIDAD POR GEOMETRÍA SEMIPRODUCTOS MATERIAL: CHAPA ONDULADA DE ACERO GALVANIZADO Glenn Murcutt. Marie Short House, Kempsey, NSW,

50 4.4.1 CUBIERTAS_ESTANQUEIDAD POR GEOMETRÍA SEMIPRODUCTOS MATERIAL: PANEL SANDWICH DE ACERO LACADO Y ESPUMA DE POLIURETANO CEIP en Salt. Serra, Ribera, Adroer 2007

51 4.4.1 CUBIERTAS_ESTANQUEIDAD POR GEOMETRÍA CUBIERTAS INCLINADAS Sistema de estanqueidad y tipología del elemento de cobertura MATERIAL SOLAPE FIJACIÓN PENDIENTES Pequeños Elementos doble simple encaje solape simple mortero pestaña Clavado y ganchos Pizarra x x x 30-60º Piedra x x x x Cerámica x x x x x x x (15-22º) (22-60º) (23-45º)* Madera x x x x 22-90º Semiproductos Chapa, semiproducto x x x x (7-90º) (14º-90º) amorfo Paja x x 25-75º*/- Tierra x 20-45º

52 4.4.1 CUBIERTAS_ESTANQUEIDAD POR GEOMETRÍA ESTANQUEIDAD POR GEOMETRÍA - PENDIENTES MÁXIMAS

53 4.4.2 ESTANQUEIDAD POR MATERIAL ESPECÍFICO-CUBIERTAS PLANAS-USOS MOVIMENTO MODERNO. AVANCES TECNOLÓGICOS Y NUEVOS MATERIALES.

54 4.4.2 ESTANQUEIDAD POR MATERIAL ESPECÍFICO-CUBIERTAS PLANAS-USOS ESTANQUEIDAD Y CAPTACIÓN DE AGUA EN CLIMAS POCO LLUVIOSOS.

55 4.4.2 ESTANQUEIDAD POR MATERIAL ESPECÍFICICO Y/O GEOMETRÍA-CUBIERTAS PLANAS CUBIERTA CONVENCIONAL VENTILADA (TRANSITABLE) CUBIERTA CATALANA

56 4.4.2 ESTANQUEIDAD POR MATERIAL ESPECÍFICO-CUBIERTAS PLANAS CUBIERTA CONVENCIONAL (TRANSITABLE/ NO TRANSITABLE) La lámina impermeable va colocada por encima del aislamiento CUBIERTA CONVENCIONAL (CALIENTE) CUBIERTA CONVENCIONAL VENTILADA (FRÍA) CUBIERTA INVERTIDA NO TRANSITABLE CUBIERTA INVERTIDA TRANSITABLE

57 4.4.2 ESTANQUEIDAD POR MATERIAL ESPECÍFICO-CUBIERTAS PLANAS. diseño PRINCIPIOS DE DISEÑO: -GEOMETRÍA DE LA CUBIERTA. -EVACUACIÓN DE AGUAS. -SUPERFÍCIE MÁXIMA POR BAJANTE. -RECOMENDACIONES: PROTECCIÓN DEL ELEMENTO CLAVE. -ENCUENTRO CON ELEMENTOS VERTICALES -SUMIDERO Y REVOSADERO -JUNTAS DE DILATACIÓN. -ELEMENTOS QUE TRAVIESAN LA CUBIERTA. -FIJACIONES SOBRE CUBIERTA.

58 5. EJEMPLOS

59 MONO-HOJA MONO-MATERIAL AISLAMIENTO POR GRUESO MUCHA INERCIA ESTANQUEIDAD POR GRUESO Y GEOMETRÍA AISLAMIENTO POR MATERIAL INERCIA POR GRUESO ESTANQUEIDAD POR REVESTIMIENTO GEOMETRIA

60 CONTACTO CON ELTERRENO CUBIERTA Y FACHADA MULTI-HOJA CON AISLAMIENTO INTERMEDIO. Casa Altiplano de Gramat, Francia, arq. Gouwy Grima Rames

61 CUBIERTA Y FACHADA MULTI-HOJA CON AISLAMIENTO INTERMEDIO.

62 FACHADA-CUBIERTA LIGERA CHAPA GRECADA Casa Ball. Eastaway. Sidney (Australia) Glenn Murcutt

63 FACHADA LIGERA MADERA (BALLOON FRAME) Solución multicapa con cada elemento especializado según una necesidad. -Tabla interior de acabado -Barrera vapor -estructura con aislamiento -tabla estructural -Papel kraft, transpirable, Cámara de aire ventilada -Revestimiento exterior Parvulari. Basilea (Suïza) Morger & Degelo Architekten

64 CONTACTO CON EL TERRENO CUBIERTA Y FACHADA MULTI-HOJA CON AISLAMIENTO EN EL EXTERIOR. Casa de vacaciones. Trosa, Estocolmo, Natasha Racki, 2003

65 FACHADA LIGERA Viviendas de protección pública. Can Roca. Terrassa RGA Arquitectes