Baixe Arquitectura Bioclimática: Diseño Sostenible y Eficiencia Energética e outras Teses (TCC) em PDF para Climatologia, somente na Docsity!
MONOGRAFÍA
Asignatura: Métodos Y Técnicas de Estudio Autores: Aliaga Caqui, Maicol Caballero Martín, Yuri Cristina Cabrera Verde, Arianna Nicole Campos Anastasio, Ariana Horieli Cántaro Soto, Isabel Ariana Docente: Clidios Falcon Espinoza Huánuco – Perú 10 de junio 2024 Universidad Academia Profesional, Arquitectura
ARQUITECTURA BIOCLIMATICA
Resumen Los tiempos cambian y la sociedad cambia con ellos, como resultado, la Arquitectura se desarrolla en respuesta a necesidades de la época. En la actualidad el Cambio Climático perjudica a muchos Países, el agotamiento de recursos, la energía y principalmente un desarrollo insostenible. Son varias las corrientes de Arquitectura generadas de la preocupación y la protección del medio ambiente como la arquitectura verde, la arquitectura sostenible, la sostenibilidad arquitectura, arquitectura solar, eco arquitectura, entre otros. La sociedad moderna hace necesaria la búsqueda de nuevas formas de arquitectura que permiten resolver esta problemática en tanto se encuentre a nuestro alcance, buscando como objetivo reducir el CO2, el uso de materiales derivados de combustibles fósiles, disminuir la demanda de estos recursos y mejorar la eficiencia Energética, así como la calidad del Medio Ambiente. Surge así la Arquitectura Bioclimática, un nuevo lenguaje arquitectónico, que tiene como Misión el diseño de edificios basado en el clima local, con la idea de proporcionar confort térmico aprovechando fuentes ambientales. Más aún porque los arquitectos dejaron de preocuparse por el medio ambiente y el confort natural del ser humano. El propósito de este estudio es que el lector pueda distinguir o juzgar usando criterios más estrictos e información real sobre las soluciones brindadas. La arquitectura bioclimática es simplemente una necesidad que sigue creciendo para dar solución y mitigar el problema del cambio climático que hoy sufre el planeta.
Dedicatoria El trabajo de Investigación, lo dedicamos a nuestras familias, amigos, compañeros, docentes que nos brindaron su apoyo, que de igual forma nos incentivaron a seguir adelante. A su vez, construir un futuro en donde tenemos esa seguridad que la Arquitectura Bioclimática podrá ser de ayuda para la vida de muchas personas, como también al Planeta
Índice
- I RESUMEN …………………………………………………………………………...
- II DEDICATORIA …………………………………………………………………….
- III INTRODUCCIÓN …………………………………………………………………
- 4 .1 Concepto…………………………………………………………………………. IV ARQUITECTURA BIOCLIMATICA
- 4 .2 Historia…………………………………………………………………………...
- 4 .3 Problema…………………………………………………………………………
- 4 .4 Características…………………………………………………………………....
- 5 .1 Optimación de recursos y materiales…………………………………………… V RECURSOS Y MATERIALES
- 5 .2 Captación y Protección Solar…………………………………………………....
- 5 .3 Aislamiento térmico……………………………………………………………..
- 5.4 Enfriamiento Evaporativo……………………………………………………….
- 5 .5 Ventilación Cruzada……………………………………………………………..
- 5 .6 El Bambú………………………………………………………………………...
- 5 .7 Papel Reciclado………………………………………………………………….
- 5 .8 Paneles de Trigo y Sorgo……………………………………………………......
- 5 .9 Piedras…………………………………………………………………………...2
- 5 .10 Acero reciclado…………………………………………………………………
- 5 .11 Cubiertas verdes………………………………………………………………..
- 5 .12 Análisis de vientos predominantes…………………………………………….
- 5 .13 Análisis de materialidad………………………………………………………..
- 5 .14 Análisis de la Vegetación ……………………………………………………...
- 5 .15 Análisis de sistema de generación de energía………………………………….
- 6 .1 Planos Arquitectónicos………………………………………………………..... VI SISTEMAS DE CONSTRUCION
- 6 .2 Tratamiento de residuos………………………………………………………....
- 6 .3 Propósito de los Recursos………………………………………………………
- 7 .1 Proyectos Bioclimáticos………………………………………………………... VII CREDIBILIDAD
- 7 .2 Ventajas………………………………………………………………………....
- 7 .3 Desventajas……………………………………………………………………...
- VIII CONCLUSIONES ………………………………………………………………3
- IX REFERENCIAS …………………………………………………………….……..
pero no solo eso, sino también otorgar una excelente calidad de vida a la salud de las personas, porque los contaminantes que se expulsan al Medio Ambiente, muchos de ellos son causantes de distintas enfermades terminales. Esta investigación se basa en ayudar al planeta como a las personas, teniendo en cuenta estos puntos importantes. ➢ Salud y bienestar ➢ Reducción del impacto ambiental ➢ Preparación para el futuro La arquitectura bioclimática es una disciplina que busca diseñar edificios que se adapten al clima, respetuosos con el medio ambiente y el entorno natural de manera armónica, aprovechando los recursos naturales disponibles para crear espacios confortables y energéticamente eficientes. Así mismo, la arquitectura bioclimática se convierte en una necesidad imperante para abordar los desafíos del siglo XXI, ofreciendo soluciones sostenibles y resilientes para el diseño y construcción de edificios. Su implementación a gran escala es crucial para mitigar el cambio climático, promover el bienestar humano y crear un futuro más sostenible para las generaciones venideras, por tal motivo presentaremos mayor información del tema y que tanto es su veracidad.
Arquitectura Bioclimática Concepto La arquitectura bioclimática se refiere al diseño de edificios basado en el clima local, con la idea de proporcionar confort térmico aprovechando fuentes ambientales, así como una integración estética con el entorno. Esto en realidad no es tan innovador, ya que podríamos afirmar que la arquitectura tradicional ya es bioclimática por definición. Basta con observar cómo cambian las formas de los tejados o el tamaño de las ventanas en función del país o la región, teniendo en cuenta las condiciones climáticas y aprovechando los recursos disponibles como son el sol, la vegetación, la lluvia o el viento para disminuir los impactos ambientales y así reducir el consumo de energía. Una casa con una arquitectura bioclimática permite un gran ahorro e incluido puede llegar sostenible en su totalidad. El coste de la construcción es mayor, pero es muy rentable a largo plazo. Parece un concepto nuevo, pero no lo es, la arquitectura bioclimática es un tipo de arquitectura donde el equilibrio y la armonía son una constante con el medio ambiente. Se busca un confort térmico teniendo en cuenta el clima y las condiciones del entorno. En definitiva, es una arquitectura adaptada al medio ambiente, sensible al impacto que provoca la naturaleza y que intenta minimizar el consumo energético y también contribuye a la reducción de la contaminación ambiental. Una casa bioclimática no necesita la compra o instalación de sistemas mecánicos de climatización, trata de conseguir el confort de forma natural. El diseño bioclimático está fundamentado en el análisis climático del sitio por ello procesan datos climáticos relacionados con la temperatura, humedad, precipitación pluvial, viento, radiación y otros importantes que ayuden a conseguir el confort deseado. Entre los principales objetivos de la arquitectura bioclimática están, además de la creación de espacios saludables y confortables para los habitantes del inmueble, el respeto por el medio ambiente. Para ello, es primordial evitar el uso de materiales contaminantes, atender al bienestar de la biodiversidad local y hacer un uso eficiente de la energía, los materiales de construcción, el agua y demás recursos. Plantea el diseño de edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climáticas de su ubicación y aprovechando los recursos disponibles. En España contamos con multitud de ejemplos de arquitectura bioclimática.
Problema El inmueble bioclimático es aquella que cacheo ajustar las condiciones térmicas de un bloque a través de la recopilación de materiales, el esbozo y los detalles constructivos para que, de circunstancia orgánica y pasiva, la edificación aproveche el éter lugar y propicie la beatitud de los habitantes del espacio. Además, de agilizar la operatividad energética, el inmueble bioclimático minimiza la herida ecológica de las construcciones apostando por un esbozo de las edificaciones que tiene en bolita diana las condiciones climáticas de la nave en el que están ubicadas como los caudales disponibles Características
- Calidad de vida: se busca mejorar, siempre, la calidad de vida de las personas, especialmente en lo que respecta al confort térmico.
- Demanda de energía: se persigue, por encima de todo, reducir el consumo energético e incluir fuentes de energía alternativas.
- Regionalismo: se busca adaptar el inmueble a su medio físico (luz, climatología, vegetación, tipo de suelo, etc.), tanto en términos paisajísticos como en lo referente al aprovechamiento de los recursos locales.
- Racionalización: se sostiene que un esfuerzo económico modesto para fortalecer el carácter bioclimático de un inmueble resulta en un gran ahorro en términos económicos y medioambientales.
- Control pasivo de la temperatura: en contraste con los sistemas de climatización activos (también llamados artificiales, como la calefacción o el aire acondicionado), se privilegia la implementación de sistemas pasivos, como el diseño de ventanales, la incorporación de plantas o el empleo de una fachada de madera.
Recursos y Materiales
5.1 Optimación de recursos y materiales La optimización de los recursos naturales es una de las bases de la arquitectura sostenible. Pues bien; en este sentido, conviene hablar también de la arquitectura bioclimática. Consiste en diseñar edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climáticas de su ubicación, y aprovechando los recursos disponibles (sol, vegetación, lluvia, vientos). Todo ello, para disminuir el impacto medioambiental, e intentando reducir el consumo de energía. Adaptación al medio. Pero no solo eso. Los proyectos que siguen criterios bioclimáticos se integran en el lugar en el que están ubicados, adaptándose física y climáticamente a su entorno. Los materiales utilizados, los colores y las soluciones constructivas se valoran desde una perspectiva de ahorro energético, pero también de adaptación al medio. Y todo ello sin olvidarse del nivel estético. ➢ Principios básicos No obstante, las casas bioclimáticas son el resultado de la aplicación de estos criterios. En este sentido, a la hora de diseñar una edificación bioclimática, hay una serie de aspectos que son aplicables a todos los casos:
- Una ventilación correcta, es fundamental para mejorar la conservación de las temperaturas en invierno y en verano. Una ventilación estratégica combinando sus tres tipos, la natural, convectiva y convectiva en desván, es clave para climatizar la vivienda. Y, a su vez, para conservar las temperaturas agradables dentro de casa, evitando o minimizando las pérdidas.
- La utilización de materiales naturales en estas edificaciones es una forma más de aprovechar los recursos. Y, por supuesto, de reducir la huella ambiental. Ejemplo de ello pueden ser el bambú, la madera, la tierra, la pizarra natural o la piedra natural, entre otros.
- Un buen aislamiento contribuirá a lograr la máxima eficiencia en el mantenimiento de la temperatura. Esto es, usar la masa térmica de manera estratégica ayudará a evitar los cambios bruscos de temperatura.
- La orientación de la construcción es clave para optimizar las horas de luz. Así, se trata, por lo tanto, de aprovechar el sol al máximo en invierno, si bien los beneficios dependerán del tipo de clima. Para este fin, tanto la fachada como el mayor número
5.2 Captación y protección Solar La principal fuente de energía destinada a la climatización en las edificaciones que están basadas en los principios bioclimáticos es el sol. Entendemos la captación solar como el método que nos permite aprovechar la energía que proviene del sol, sin necesitar ningún tipo de aporte energético externo. Aun así, hay sistemas pasivos que pueden tener algún mecanismo que, sin ser imprescindible para su funcionamiento, sirva para acelerar el proceso de captación (por ej. ventilador). Para lograr captar la mayor radiación solar posible y así reducir la demanda de sistemas mecánicos, se debe realizar un diseño apropiado con este objetivo. Es importante combinar estos sistemas con los anteriores mecanismos de protección contra la radiación solar para evitar sobrecalentamientos en las épocas más calurosas. Como ya hemos visto, un fenómeno crucial para lograrlo es el efecto invernadero, provocado por las superficies acristaladas que en un primer momento permiten que atraviese la radiación solar y tras calentar los elementos que se encuentran tras él, impiden que la radiación infrarroja previamente captada salga, manteniendo el calor en el interior del edificio. Acumular este calor utilizando la inercia térmica, para posteriormente aprovecharlo durante la noche o el invierno supone un beneficio tanto en el confort como en la eficiencia de nuestro edificio, logrando así un acondicionamiento natural. Se deberá tener en cuenta el concepto de retardo que es el tiempo transcurrido entre el almacenamiento y la posterior cesión de la energía captada, además del rendimiento que tienen estos sistemas, ya que de ello dependerá su eficiencia basada en el índice de captación solar según radiación total incidente. Dentro de la captación solar podemos diferencias distintos sistemas según su comportamiento, distinguiendo entre los elementos captadores y los acumuladores. Los captadores, como su propio nombre indica realizan la función de recoger la radiación solar. Estos elementos a su vez pueden clasificarse en: ➢ Directos: son aquellos en los que la captación solar es directa e incide sobre la estancia o el local que se desea calentar. Para lograrlo se permite el acceso de los rayos solares a través del vidrio de los huecos de los cerramientos de nuestro edificio, calentando el aire y los paramentos interiores. ➢ Indirectos: son aquellos sistemas que mediante la interposición de elementos constructivos captan la energía solar y la almacenan transmitiéndola a las estancias. Utilizando el mismo principio que los directos, es decir el llamado efecto invernadero se coloca un vidrio en el exterior de un elemento que posea una gran masa térmica.
Los cerramientos, (suelos, muros y cubiertas) son grandes volúmenes en los que utilizando materiales que sean porosos logran almacenar enormes cantidades de energía. El agua posee una enorme masa térmica, en comparación 1m³ de agua almacena el mismo calor que 2,4 m³ de ladrillos (1000 Kcal). Para que este mecanismo funcione adecuadamente se necesitan grandes cantidades tanto de masa térmica como de superficies acristaladas. Para aplicar esta solución, utilizamos en la fachada sur un muro de grosor considerable y le superponemos un vidrio en su cara exterior, además en su parte inferior y superior se realizarán orificios que favorezcan las corrientes por convección, este sistema se conoce como muro Trombe, debiéndole su nombre al ingeniero francés Félix Trombe. Seguidamente se detallarán algunos de los usos más comunes de estos sistemas constructivos en la arquitectura bioclimática:
- Muro Trombe: consiste en la utilización de un muro de gran masa térmica, construido por ejemplo de piedra, tierra, adobe, etc., al que se le coloca un vidrio en su parte exterior favoreciendo así el efecto invernadero.
- Paramentos de inercia térmica : se trata de utilizar para la ejecución de suelos y techos materiales con grandes masas térmicas que acumulen y capten la radiación solar, situándolos para ello en las zonas más próximas a la fuente de radiación solar de manera que incida en su mayor medida sobre la totalidad de las mismas y procurando que estén repartidas a lo largo de toda la edificación.
- Solera de grava: se utiliza la grava aislada como deposito acumulador, procurando evitar que la humedad del terreno se transmita a la grava
- Cubierta de inercia térmica: se utilizan materiales con elevado peso específico cuya masa amortigua las oscilaciones térmicas.
- Inercia subterránea: consiste en aprovechar la inercia térmica del terreno y es aconsejable para climas extremos.
- Muro de agua: su funcionamiento es similar al del muro trombe, con la diferencia de que en este sistema se utiliza el agua que tiene una masa térmica mucho mayor, se deben colocar aproximadamente 200 litros/m² de superficie de captación y permitir las corrientes de convección dejando huecos entre los depósitos de agua favoreciendo de este modo los intercambios de calor.
- Sistemas de captación independientes: están compuestos por un elemento captador adherido a la edificación, que mediante el efecto invernadero transmite a través de corrientes de convección de aire o agua el calor a un depósito, siendo este último el acumulador que posteriormente lo transmite al edificio.
5.4 Enfriamiento Evaporativo Es un proceso natural donde se utiliza la evaporación del agua como medio para enfriar el aire. Este enfriamiento se produce gracias a que el paso de agua líquida a vapor de agua utiliza calor para cambiar de fase, pero sin aumentar la temperatura. Se produce un aumento porcentual de la humedad relativa del aire, perdiendo a la vez una parte de su calor, haciendo que descienda la temperatura. El proceso es muy simple, el aire del exterior tiene que pasar por unos paneles donde se encuentra un enfriador evaporativo que humidifica el aire, consiguiendo bajar su temperatura para luego llevarlo al espacio donde se quiere enfriar. A pesar de solo utilizar el agua para transformar la temperatura del aire, este reutiliza el agua hasta un 95% que se moviliza en su funcionamiento. Solo una pequeña parte se evapora y la otra se retira para evitar la concentración de sales. Por tanto, estos sistemas son ideales para ambientes calurosos donde el nivel de humedad es bajo. A diferencia de otros sistemas de enfriamiento tradicionales que requieren un consumo de energía alto, estos equipos tienen un requerimiento energético moderado llegando a ahorrar hasta un 44% de energía. También suponen una reducción de la contaminación acústica ya que necesitan un caudal de aire menor para conseguir resultados parecidos. Gracias a su eficiencia y a su mecanismo de acción, suponen una buena alternativa que ayuda a disminuir las emisiones de CO2 respecto a los métodos más comunes, y al no utilizar compresor o gas refrigerante tienen un menor impacto ambiental. Para hacer frente a este efecto cada vez más frecuente y que puede verse agravado por las olas de calor provocadas por el cambio climático, Dilara Temel y Lachlan Fahy han creado TerraCool, que actualiza el método ancestral de enfriamiento evaporativo. Su solución para integrarlo en la arquitectura urbana pasa por utilizar un sistema de fabricación modular y una geometría de superficie optimizada, que mejora el rendimiento de la terracota. Este enfoque permite personalizar completamente las piezas para adaptarlas a las condiciones climáticas del lugar donde se vayan a utilizar. Para ello, los arquitectos han recurrido a parámetros digitales a través de un programa de diseño en 3D. Gracias a la facilidad de fabricación y al uso de materiales comunes y asequibles, se pueden obtener casi infinitas combinaciones. Sólo hace falta variar la forma, la escala o las propiedades de los componentes de estos 'muros pantalla', incluido su grosor y porosidad, para obtener el resultado óptimo.
5.5 Ventilación Cruzada La ventilación cruzada busca generar corrientes de aire natural dentro de espacios cerrados, que permitan no sólo ventilar, sino también renovar el aire. “Ventilar es una medida muy efectiva porque evita que se acumulen aerosoles en el aire y reduce el riesgo de tener un evento de súper contagio, que ocurre cuando una persona contagia a muchas otras, incluso estando a más de dos metros de distancia”, resaltó por su parte la investigadora adjunta del Conicet en el Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera (CIMA-FCEyN-UBA), Andrea Pineda Rojas. Para lograr que se produzca la ventilación cruzada no basta con abrir una sola ventana o puerta, sino por lo menos dos, que deben estar opuestas, lo que permitirá que el aire circule desde la zona con alta presión a las de baja. Eso generará una corriente de aire interior, que permite la ventilación y renovación del aire que se respira. La ventilación cruzada es clave para ambientes cerrados con presencia de varias personas, como puede ser un aula, una oficina o el transporte público. La clave es favorecer la circulación de aire exterior a partir de la apertura de puertas o ventanas en lados opuestos. La ventilación cruzada busca generar corrientes de aire natural dentro de espacios cerrados, que permitan no sólo ventilar, sino también renovar el aire. Para frenar el avance del aire cálido del verano para así mantener una estancia mejor refrigerada. Con unas pequeñas modificaciones en los edificios pueden lograrse unas mejores temperaturas. Para ello, ha de tenerse en cuenta:
- La fachada sur de los hogares tiene corrientes de aire más cálidas.
- Cuando hace calor, el aire cálido sube hacia arriba. Bajo estas premisas, es imprescindible para la ventilación cruzada colocar las puertas y ventanas estratégicamente para que cuando se abran eliminen el aire cálido hacia afuera. Se instalarán en la fachada sur. Para eliminar el aire cálido desde la zona inferior se colocan canales que logren enviar el aire cálido desde el suelo hacia la parte superior y fuera del hogar. Parecidos a respiraderos, la idea es que eviten que se almacene el aire caliente. Como hemos dicho, la fachada sur sufre de aires más cálidos, así que lo ideal sería que las ventanas que permitan la entrada del viento sean las que se posicionen al norte. Con estas modificaciones, ya se habrá ganado mucho en relación a cómo aireamos la casa. El uso de aparatos de aire acondicionado será menor. En hogares con ventilación cruzada es innecesario en muchísimas ocasiones.
5.7 Papel Reciclado Aunque el reciclaje es una parte importante del enfoque sostenible en la arquitectura moderna, no es el único elemento. El reciclaje de materiales de construcción desempeña un papel secundario en comparación con otras prácticas. Sin embargo, sigue siendo relevante y beneficioso en varios aspectos: ➢ Materiales Sostenibles: El uso de materiales reciclados o reciclables es una forma de reducir la demanda de materias primas vírgenes. Esto incluye materiales como acero reciclado, vidrio reciclado y madera de demolición. ➢ Gestión de Residuos: La gestión de residuos en la construcción es esencial para reducir la cantidad de desechos enviados a vertederos. El bote de basura de reciclaje es un componente clave en los sitios de construcción para separar materiales reciclables de los residuos no reciclables. ➢ Eficiencia de Recursos: El reciclaje de materiales de construcción ahorra recursos y reduce la energía necesaria para producir nuevos materiales. También disminuye la contaminación y la degradación ambiental asociada con la extracción de recursos naturales. ➢ Economía Circular: El enfoque de la economía circular promueve la reutilización y el reciclaje de materiales en lugar de desecharlos. Esto contribuye a la creación de un ciclo sostenible en el que los materiales se utilizan de manera continua. ➢ Innovación en Diseño: El uso de materiales reciclados en la arquitectura moderna ha estimulado la innovación en diseño. Los arquitectos buscan formas creativas de incorporar materiales reciclados en sus proyectos, lo que lleva a diseños únicos y sostenibles.
5.8 Paneles de Trigo y Sorgo o TRIGO: El trigo es uno de los tres granos más ampliamente producidos globalmente, junto al maíz y el arroz, y el más ampliamente consumido por el hombre en la civilización occidental desde la antigüedad. o SORGO: Se cultiva en su zona de origen, Europa, América y Asia como cereal para consumo humano y animal, en la producción de forrajes, bebidas alcohólicas y escobas. Es uno de los cultivos alimentarios más importantes del mundo. ➢ Paneles Kirei de Trigo y Sorgo La compañía Kirei ha logrado crear paneles para muros con los residuos del cultivo de sorgo y trigo. Estos paneles pueden sustituir sin problemas a los de madera para ser empleados en construcciones de arquitectura sustentable. La empresa también fabrica azulejos de cáscara de coco y otros materiales constructivos sustentables. ➢ Descripción del material Kirei Boards es un panel compuesto fabricado a partir de paja de sorgo recuperada después de la cosecha de alimentos, apiladas en capas unidas a madera de álamo, resistente al agua. Su adhesivo no contiene formaldehídos Fuerte, ligero y ecológico, lo hacen perfecto para cubrir paredes, armarios, muebles, suelos y productos terminados en residencial, comercial, hostelería y colectividades. Posee un contenido reciclado mínimo de 90% de paja de sorgo. Este material, es rápidamente renovable gracias a que crece en ciclos anuales. ➢ Ventajas y Beneficios
- Reduce la de forestación, la contaminación y erosión.
- Cero VOC (Compuestos Orgánicos Volátiles)
- Ayuda a su proyecto a calificar para la certificación LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) de construcción amigable con el medio ambiente ➢ Aplicaciones
- Paredes decorativas
- Escritorios
- Cuadros
- Carpintería arquitectónica
- Productos acabados
- Diseño de interiores
- Gabinetes
