POLIS - Identification and Mobilization of Solar Potentials via Local Strategies (IEE/08/603/SI2.529237)
Objetivo El objetivo es ahorrar energía y generar energía gracias al sol en Vitoria- Gasteiz Ahorrar energía: mediante un buen diseño bioclimático adaptado a las necesidades locales, y a la morfología urbana. El mejor ahorro es la energía que no se consume Generar energía en la ciudad: Energía solar Térmica + Fotolvoltáica Con paneles incorporados a las edificaciones. Mayor eficacia, sin macro inversiones, sin traslados de energía, sin impactos sobre el paisaje, garantizando la conservación y mantenimiento de los equipos.
Resultado: Elaboración de un mapa de potencialidad solar de Vitoria- Gasteiz Innovación POLIS-Vitoria-Gasteiz El potencial pasivo se suma al activo Atendiendo a las : características morfo-tipológicas del tejido urbano, condiciones estructurales de los edificios existentes, condiciones microclimáticas aprovechamiento real de la radiación solar en Vitoria (nubosisdad)
Potencialidad solar Pasiva:.- evaluación de las ventajas y oportunidades de cada tipología edificatoria.- orientaciones óptimas, arcos solares idóneos para Vitoria-Gasteiz.- la distribución interior ideal de los edificios. Recomendaciones básicas y complementarias.- acondicionamiento pasivo en envolventes, aislamientos, ventanas y protecciones de huecos, para iluminar, ventilar y control pasivo térmico.- técnicas idóneas de acondicionamiento pasivo para Vitoria-Gasteiz (miradores, cubiertas verdes, dobles fachadas, etc) Activa : solar térmica + fotovoltaica.- estudio de soportes en edificios: cubiertas, azoteas, fachadas.- estudio de soportes urbanos : equipamientos, mobiliario urbano, elementos ornamentales, aparcamientos, etc
METODOLOGÍA del Plano de Potencialidad Solar La metodología seguirá los siguientes pasos: 1º. Conocimiento exhaustivo del clima local con determinación de las diferencias microclimáticas de la ciudad de Vitoria-Gasteiz 2º. Estudio exhaustivo de las condiciones morfo-tipologías de la edificación residencial de Vitoria-Gasteiz. Determinación de las unidades de análisis urbano 3º Rosa de acimutes, bioclimática y de radiación solar activa 4º. Propuesta de Plano de Potencialidad solar (máxima, media y mínima) por tejidos urbanos homogéneos de Vitoria-Gasteiz 5º. Recomendaciones generales de los sistemas de acondicionamiento pasivo y activo (térmico y fotovoltaico) en toda la ciudad. 6º. Plan Piloto en un desarrollo residencial. Lakua 7º. Plan Piloto de grandes contenedores urbanos. Uso industrial: Jundiz
ANALISIS DE LOS DATOS CLIMATICOS Datos climáticos CÁLCULO DEL FACTOR DE NUBOSIDAD MEDIO DEL MES LOCALIDAD: VITORIA MES: Nº DE DÍAS Nº DE DÍAS Nº DE DÍAS Nº TOTAL FACTOR DE NUBOSIDAD MEDIO DESPEJADOS: NUBOSOS: CUBIERTOS: DE DÍAS: VALOR MÍNIMO: VALOR MEDIO: VALOR MÁXIMO: Enero 1,5 11,6 17,9 31 0,6 0,7 0,9 Febrero 1,8 10,5 15,7 28 0,6 0,7 0,9 Marzo 3,4 12,8 14,8 31 0,5 0,6 0,8 Abril 3,5 12,4 14,1 30 0,5 0,6 0,8 Mayo 2,8 13,5 14,7 31 0,5 0,7 0,8 Junio 4,4 14,0 11,6 30 0,4 0,6 0,8 Julio 5,7 16,4 8,9 31 0,4 0,5 0,7 Agosto 5,3 17,0 8,7 31 0,4 0,5 0,8 Septiembre 4,0 15,9 10,1 30 0,4 0,6 0,8 Octubre 2,6 14,9 13,5 31 0,5 0,6 0,8 Noviembre 2,0 11,7 16,3 30 0,6 0,7 0,9 Diciembre 1,1 10,5 19,4 31 0,6 0,7 0,9 Media anual- dias nubosos: 157 Media anual- dias cubiertos: 172 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC HORA AMANECER 7,3 6,7 6,0 5,2 4,7 4,4 4,7 5,3 6,0 6,7 7,3 7,6 ACIMUT 90 (ESTE) 6,0 6,9 7,6 7,9 7,6 6,8 6,0 ACIMUT -90 (OESTE) 18,0 17,1 16,4 16,1 16,4 17,2 18,0 HORA ANOCHECER 16,7 17,3 18,0 18,8 19,3 19,6 19,3 18,7 18,0 17,3 16,7 16,4 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 6,0 5,2 4,7 4,4 4,7 5,3 6,0 PERIODO DE SOL FACHADA NORTE 6,0 6,9 7,6 7,9 7,6 6,8 6,0 HORAS DE SOL 0,0 0,0 0,0 1,6 2,9 3,4 2,9 1,6 0,0 0,0 0,0 0,0 7,3 6,7 6,0 5,2 4,7 4,4 4,7 5,3 6,0 6,7 7,3 7,6 PERIODO DE SOL FACHADA ESTE 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 HORAS DE SOL 4,7 5,3 6,0 6,8 7,3 7,6 7,3 6,7 6,0 5,3 4,7 4,4 7,3 6,7 6,0 6,9 7,6 7,9 7,6 6,8 6,0 6,7 7,3 7,6 PERIODO DE SOL FACHADA SUR 16,7 17,3 18,0 17,1 16,4 16,1 16,4 17,2 18,0 17,3 16,7 16,4 HORAS DE SOL 9,3 10,6 12,0 10,2 8,9 8,3 8,9 10,3 12,0 10,6 9,3 8,8 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 PERIODO DE SOL FACHADA OESTE 16,7 17,3 18,0 18,8 19,3 19,6 19,3 18,7 18,0 17,3 16,7 16,4 HORAS DE SOL 4,7 5,3 6,0 6,8 7,3 7,6 7,3 6,7 6,0 5,3 4,7 4,4 18,0 17,1 16,4 16,1 16,4 17,2 18,0 PERIODO DE SOL FACHADA NORTE 18,0 18,8 19,3 19,6 19,3 18,7 18,0 HORAS DE SOL 0,0 0,0 0,0 1,6 2,9 3,4 2,9 1,6 0,0 0,0 0,0 0,0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Absorbi da Radiaci ón extrater restre Albedo Refleja da Atmó sfera Dispers ada Directa Radiación solar = directa + reflejada + dispersa + absorbida 6
RECORRIDO ANUAL DEL SOL EN VITORIA-GASTEIZ Latitud 42 51 0 N
CLIMOGRAMAS DE BIENESTAR ADAPTADO POR ESTACIONES, con nivel de arropamiento y adaptado a Vitoria- Gasteiz DIAGRAMA DE OLGYAY PARA VITORIA A rropam iento para v erano: 0,4 clo A c tiv idad m oderada (v iv enda): 0,90.. 1,25 met DIAGRAMA DE OLGYAY PARA VITORIA A rropam iento para prim avera : 0,8 clo A ctividad moderada (vivenda): 0,90.. 1,25 met DIAGRAMA DE OLGYAY PARA VITORIA Arropamiento para OTOÑO : 0,84 clo A c tiv idad m oderada (v iv enda): 0,90.. 1,25 met DIAGRAMA DE OLGYAY PARA VITORIA Arropamiento para invierno: 1 clo Actividad moderada (vivenda): 0,90.. 1,25 met
Diagrama de isopletas Bienestar térmico anual y principales estrategias Necesidad de radiación Cargas internas Bienestar 20% insatisfechos Necesidad de ventilación Bienestar 10% insatisfechos Calor excesivo 9
ANALISIS DE LAS NECESIDADES TERMICAS PARA EL CONFORT EN VITORIA-GASTEIZ Necesidades E F M A M J J A S O N D De radiación 7,5/12 meses De acumulación liberandola por la noche 8/12 meses De cargas internas 4/12 meses Bienestar por las mañanas 6/12 meses De ventilación a mediodia, tardes y noches Protección de huecos 2,5/12 meses Radiación solar directa y acumulación (inercia) = 8/12 meses 10
Estrategias bioclimaticas para Vitoria- Gasteiz 1º Radiación solar directa, condicionada por la orientación y la obstrucción solar Adecuada orientación del edificio También condicionan los diseños de las fachadas de los edificios y determinan muchos de los factores de la red de espacios libres y zonas verdes de la ciudad. Obstrucción solar urbana Condicionante esencial derivado de la morfologia urbana y provocado por la alta densidad es la obstrucción urbana, o sombra que produce un elemento sobre otro. La gran proximidad entre los planos de fachada de las calles pueden dificultar la entrada del sol en las pantas bajas, 11
Cuánta radiación solar directa? Captacion solar pasiva La importancia de la radiacion solar directa en el medio urbano se centra principalmente en la intensidad que reciben las superficies sobre las que el sol incide. La necesidad de captacion solar depende del clima de cada lugar. En sitios relativamente frios se considera necesario temer al menos cuatro horas de sol durante las horas centrales del dia en la situacion mas desfavorable (el solsticio de invierno). 12
RADIACIÓN SOLAR DIRECTA EN VITORIA-GASTEIZ Condicionada por la Altura solar máxima ALTURA SOLAR SOLSTICO DE INVIERNO α= 23 La altura solar es un angulo que forma la posicion del sol respecto α= 23.7 al plano del horizonte. Se mide en grados, desde el orto (0) hasta la altura de la culminacion de cada dia (las 12 horas solares) ALTURA SOLAR SOLSTICO DE VERANO α= 72 El estudio de los movimentos solares tienen el objeto de introducir estos elementos como factores determinantes a la hora de planificar la ciudad existente o propuesta, para obtener las mejores α= 72 condiciones de soleamiento y mejorar la calidad de vida de sus ocupantes. 13
En la ciudad se produce una discriminación solar entre las plantas superiores y las inferiores
Estrategias bioclimáticas para Vitoria- Gasteiz 2º Inercia térmica, acumular por el día y liberar el calor por la noche Un aspecto que interviene en el mecanismo de intercambio energético entre la vivienda Inercia termica y el exterior, es el fenómeno de la inercia térmica. La captación solar es fundamental para generar esta otra forma de calefacción pasiva tambien. De hecho, algunos materiales presentes al interior de los inmuebles tienen la capacidad de absorber y acumular calor durante el dia, para luego liberarlo durante el desfase nocturno. 15
Elaboración del mapa solar pasivo de Vitoria-Gasteiz Objetivos: 1º conocer la orientación idónea de fachadas 2º establecer las limitaciones por obstrucciones de edificaciones enfrentadas, que permita cuatro horas de sol en los meses infracalentados 3º establecer una escala de evaluación 4º establecer una diferenciación entre pisos altos y bajos para el aprovechamiento pasivo 5º proponer un manual de buenas practicas bioclimáticas (uso residencial, industrial y equipamientos)
METODOLOGÍA PROPUESTA POLIS Mapa de Potencial Solar Pasivo 1 CARTA DE IRRADIACIÓN SOLAR DIRECTA DE INVIERNO La necesidad de captacion solar depende 61º 204 kw h/m² del clima de cada lugar. En sitios relativamente frios se considera necesario temer almenos cuatro horas de sol durante las horas centrales del dia en la situacion mas desfavorable (el solsticio de invierno). 2º Maximo: (2, 61 ) 204 kw h/m² Irradiación solar directa en meses infracalentados = 204 kwh/m2 17
METODOLOGÍA PROPUESTA Mapa de Potencial Solar Pasivo 2 PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN Identificación de pérdidas mediante carta de irradiación global anual. Determinación de criterios de exclusión fachadas (P(α,β)>40%) APLICACIÓN FACHADAS: inclinación(β)= 90º Pérdidas admisibles = 40% -49º 59º 18
METODOLOGÍA PROPUESTA Mapa de Potencial Solar Pasivo 2 Identificación PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN de pérdidas mediante carta de irradiación global anual. Determinación de criterios de exclusión fachadas (P(α,β)>40%) Analisis de la superficie sombreada por obstáculos enfrentados mediante un sencillo cálculo. Se aplica como elevación solar (Ho) la menor en 4H esas 4 horas centrales del solsticio de invierno en Vitoria-Gasteiz. Orientación Sur 0 19
METODOLOGÍA PROPUESTA Mapa de Potencial Solar Pasivo 2 Orientaciones PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN válidas Fachadas entre -49º suroeste y 52º sureste ORIENTACIÓN LÍMITE OESTE ORIENTACIÓN LÍMITE ESTE Determinarán el arco de acimutes favorable en meses infracalentados 20
METODOLOGÍA PROPUESTA Mapa de Potencial Solar Pasivo 3 NIVELES DE POTENCIAL SOLAR PASIVO Clasificación del potencial de Vitoria-Gasteiz - A (excelente): pérdidas menores o iguales al 5% - B (muy bueno): pérdidas entre el 5-10% - C (bueno): pérdidas entre el 10-20% - D (aceptable): pérdidas entre el 20-30% - E (mínimo aceptable): pérdidas entre el 30-40% Estos niveles vienen determinados gráficamente mediante colores tal y como se muestra a continuación. 21
METODOLOGÍA PROPUESTA Mapa de Potencial Solar Pasivo Estudio de la potencialidad solar de una fachada en Lakua Vitoria-Gasteiz
METODOLOGÍA PROPUESTA Mapa de Potencial Solar Pasivo 3 APLICACIÓN PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN FACHADAS LAKUA: inclinación(β)= 90º Pérdidas admisibles = 40% CALIFICACI ÓN POTENCIAL SOLAR LONG. FACHADA SUPERFICIE SOLEADA LONG. SOLEADA ALT. SOLEADA SUP. SOLEADA D 15,00 m 15,00 m 9,27 m 139,01 m D 70,50 m 30,60 m 16,04 m 1130,98 m D 14,00 m 14,00 m 12,91 m 180,72 m -49º 59º
METODOLOGÍA PROPUESTA Mapa de Potencial Solar Pasivo 4 ESTUDIO DE DETALLE Identificación de la edificación analizada en Lakua. Vitoria-Gasteiz Aparecen diferente escala dependiendo del número de horas de sol directo sobre la fachada sur
Reflexiones bioclimáticas El edificio 5 se auto-sombrea, perdiéndose un gran potencial de radiación solar directa. Reducir el nº de plantas del ala oeste. El edificio 6 debería estar al revés El edificio 14 tiene poca fachada bien orientada respecto al total de fachadas En el edificio 10 la separación del patio es insuficiente para que entre el sol invernal El edificio 11 tiene muy pocas posibilidades de estrategias bioclimáticas Cuidar la volumetría según la óptima orientación solar. Arco sur (-49º SO a 52º SE)
RESULTADOS DEL MAPA SOLAR PASIVO DE VITORIA-GASTEIZ.- Se grafían las ventajas y oportunidades de cada fachada, primero según orientación, y segundo según los obstáculos enfrentados con ella. (código A,B,C,D,E), que garantizan cuatro horas de sol en los meses infracalentados del 15 de noviembre al 15 de marzo..- Las orientaciones óptimas se encuentran en los arcos solares idóneos para Vitoria-Gasteiz. Arco sur desde 52 º SE hasta 49º SO..- Se discriminan los pisos altos de los bajos según las posibilidades de captación solar directa en los meses infracalentados
Resumir todas las estrategias en un Manual de Buenas Prácticas de acondicionamiento pasivo de las edificaciones residenciales, industriales y los equipamientos.- Recomendaciones básicas y complementarias sobre la distribución interior ideal de los edificios. Espacios vivideros en arco solar sur.- Recomendaciones para el acondicionamiento pasivo en las envolventes; buscando la inercia térmica de los cerramientos con retardo de la onda térmica.- Recomendaciones de las técnicas idóneas de acondicionamiento pasivo para Vitoria- Gasteiz ; miradores acristalados aprovechando el efecto invernadero en plantas altas de los edificios; cubiertas verdes siempre favorables, dobles fachadas oportunas en arco solar sur, diferenciación de fachadas según orientación, etc
Establecer unas recomendaciones y obligaciones de técnicas de acondicionamiento pasivo incorporadas a la Ordenanza de la Gestión Local de la Energía de Vitoria-Gasteiz