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ENERGÉTICAMENTE EFICIENTES

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(1)

ENERGÉTICAMENTE

   

EFICIENTES

Universidad de Chile

DISEÑO DE ENVOLVENTE DE ALTA EFICIENCIA

DISEÑO DE ENVOLVENTE DE ALTA EFICIENCIA

Miguel

 

Bustamante

 

S.

(2)

F

Í

SICA DE LA CONSTRUCCI

Ó

N

“ ES LA CIENCIA QUE ESTUDIA LOS FENÓMENOS

“ ES LA CIENCIA QUE ESTUDIA LOS FENÓMENOS

FÍSICOS Y QUÍMICOS RELACIONADOS CON EL

SER HUMANO, LOS EDIFICIOS Y EL MEDIO

AMBIENTE.”

(3)

FÍSICA DE LA CONSTRUCCIÓN

FÍSICA

 

DE

 

LA

 

CONSTRUCCIÓN

GERMÁN

 

FRICK

ANGELO

 

FILIPPONI

CONSTANTINO

 

JACOBI

 

GABRIEL

 

RODRÍGUEZ

(4)

HUMEDAD

BALANCE

TERMICO CLIMA

HUMEDAD INTERIOR

SOL FÍSICA DE LA ACUSTICA

CONSTRUCCIÓN

VENTILACION ILUMINACION

PREVENCION DE RIESGOS

(5)

EFICIENCIA

 

ENERGÉTICA

AHORRO DE ENERGÍA

CONFORT HABITACIONAL

CONFORT HABITACIONAL

REDUCCIÓN DE CONTAMINANTES

REDUCCIÓN DE GASTOS POR MANTENCIÓN

AUMENTO DE LA VIDA ÚTIL DEL EDIFICIO         

(6)

CONFORT

La palabra confort se refiere. En

términos generales, a un estado ideal

del ser humano que supone una

del ser humano que supone una

situación

de

bienestar,

salud

y

comodidad en la cual no existe en el

ambiente

ninguna

distracción

o

ambiente

ninguna

distracción

o

molestia

que

perturbe

física

o

mentalmente a los usuarios

(7)

RELACIÓN ENTRE EL CONSUMO DE ENERGÍA Y EL COEFICIENTE DE 

RELACIÓN ENTRE EL CONSUMO DE ENERGÍA Y EL COEFICIENTE DE 

TRANSMISIÓN DE CALOR.

TRANSMISIÓN DE CALOR.

(8)

El cuerpo gana calor por:

p g

p

Metabolismo

Radiación del entorno

Radiación del entorno

Convección del aire

Conducción

Conducción 

l

i d

l

El cuerpo pierde calor por:

Radiación      Trabajo externo

Convección       Respiración

Evaporación del sudor 

Conducción

(9)

PRINCIPALES FACTORES Y PARÁMETROS QUE AFECTAN EL CONFORT TÉRMICO

¾

Temperatura

 

del

 

aire

¾Temperatura media radiante

¾Temperatura

 

media

 

radiante

¾Humedad

 

relativa

¾Velocidad

Velocidad del aire

 

del

 

aire

¾

Tasa

 

metabólica

¾

La

 

ropa

(10)

EL

 

CONFORT

El término confort es un tema de actualidad, muy complejo dado

que depende de factores tales como : Físicos, Fisiológicos,

Sociológicos y, Psicológicos.

Puppo

Define los parámetros ambientales temperatura del

Puppo . Define los parámetros ambientales, temperatura del

aire, temperatura de radiación, movimiento del aire y la

humedad. Año 1980.

Baruch Givoni: En la actualidad es uno de los especialistas an

i

bi li á i

á

id

l

d

arquitectura bioclimática más reconocido en el mundo ,

principalmente a partir de la publicación “Man, Climate and

Arquitecture” Año 1969

(11)
(12)
(13)
(14)

El organismo humano está en equilibrio con el medio ambiente

cuando pierde aproximadamente 50 W/m

2

de superficie corporal lo

cuando pierde aproximadamente 50 W/m

2

de superficie corporal, lo

cual ocurre a temperaturas entre 17 y 24 ªC. (Temperatura de confort).

Condición ambiental

Compensación

< 17ºC,

se empieza a sentir frío

Abrigo

Ejercicio

,

p

j

Alimentación

Sudoración

> 24ºC,

se empieza a sentir calor

Sudoración

Ropa ligera

Reducción de actividad

Reducción de actividad

(15)

FACTORES CLIMÁTICOS QUE AFECTAN EL DISEÑO

HUMEDAD

 

ABSOLUTA

Cantidad

 

de

 

vapor

 

de

 

agua

 

presente

 

en

 

el

 

aire.

 

Se expresa en gramos de agua por unidad de

Se

 

expresa

 

en

 

gramos

 

de

 

agua

 

por

 

unidad

 

de

 

volumen

 

(g/m³).

 

HUMEDAD

 

RELATIVA

La humedad relativa es la relación porcentual

entre la cantidad de vapor de agua real que

contiene el aire y la que necesitaría contener

para saturarse a idéntica temperatura, por

ejemplo, una humedad relativa del 70% quiere

decir que de la totalidad de vapor de agua (el

100%) que podría contener el aire a esta

temperatura, solo tiene el 70%.

%

Se expresa en %

(16)
(17)
(18)

Psicrómetro

 

Tipo

 

Assman

Termohigrógrafo

Psicrometría

es

 

una

 

rama

 

de

 

la

 

ciencia

 

que

 

estudia

 

las

 

propiedades

 

termodinámicas

del

 

aire

 

húmedo

 

y

 

del

 

efecto

 

de

 

la

 

h

d d t

fé i

humedad

 

atmosférica

 

sobre

 

los

 

materiales

 

y

 

(19)

Termometría

Termometría

(20)
(21)

TEMPERATURA

 

EFECTIVA

Se define como un índice arbitrario

b

ú

l

l

que combina en un único valor el

efecto de la temperatura, humedad

y movimiento del aire en relación

l

d

l

f í

con la sensación de calor o frío

sentida por el cuerpo humano.

(22)

La temperatura efectiva, en

rigor

es

una

sensación

térmica que no sólo depende

q

p

de la temperatura , sino

también de la humedad del

aire y de su movimiento

(23)

Edifi i

i i

d

éti

t

Edificio

 

o

 

vivienda

 

energéticamente

 

eficiente.

Es el que recurriendo al diseño,

minimiza

el

empleo

de

energía

i

l

l

í

l

convencional. La tecnología actual,

sumado a un uso responsable de la

energía

permiten un considerable

CONFORTABLE

energía, permiten un considerable

ahorro. Esto permite mejorar la calidad

de vida de los ocupantes de estos

edificios, y también, para el caso de

empresas, las vuelve más rentables al

d i l

(24)
(25)

LUGAR T á º FECHA

TEMPERATURAS

 

EXTREMAS

LUGAR T. máx. ºc FECHA Libia 57,8 13 / 09 / 1922 California 56,7 10 / 07 / 1913 Israel 53,9 21 / 06/ 1942 Australia 53,3 16 / 01/ 1889 España,p , Sevilla 50,0, 04 // 08// 1881 Argentina, Rivadavia 48,9 11 / 12/ 1905 Filipinas 42,2 29 / 04/ 1912 Antartida 14.4 20 / 10/ 1956 LUGAR T. min. ºC FECHA Base Vostok, Antartida ‐88,3 24 / 08/ 1960 Canadá  ‐62,8 03 / 02/ 1947 Argentina, Sarmiento ‐32,8 01 / 06/ 1907 Marruecos ‐23,9 11 / 02/ 1935 Australia 22 2 22 / 07/ 1947 Australia ‐22,2 22 / 07/ 1947

(26)
(27)
(28)
(29)

VALORES

 

DEL

 

COEFICIENTE

 

DE

 

CONDUCTIVIDAD

 

TÉRMICA,

 λ

Material

λ

[W/mºC]

Cobre

380

Aluminio

210

Acero

58

Hormigón (2400 kg/m

3

)

1.60

Vidrio

1.20

0 60

Agua

0.60

Yeso

0.25

Maderas

0 11

Maderas

0.11

Espumas, fibras alveolares

0.04

Aire quieto

0 024

Aire quieto

0.024

(30)

CONDUCTIVIDAD

 

TÉRMICA

e

t

S

=

λ

φ

e

⎥⎦

⎢⎣

=

C

m

m

W

t

S

e

Luego

º

:

λ

φ

2

t

m

C

S

(31)

e

Φ

)

T

(T

A

2

e

Φ

λ

1

2

=

A:

 

Unidad

 

de

 

calentamiento

A:

 

Unidad

 

de

 

calentamiento

B:

 

Unidad

 

de

 

refrigeración

B:

 

Unidad

 

de

 

refrigeración

(32)

CONDUCTIVIDAD

 

TÉRMICA,

 

λ

DENSIDAD

TEMPERATURA

λ

TEMPERATURA

HUMEDAD

λ

(33)
(34)
(35)
(36)
(37)

NL NORTE LITORAL

NL NORTE LITORAL

ND NORTE DESERTICA

NVT NORTE VALLE TRANSVERSAL

NVT NORTE VALLE TRANSVERSAL

CL CENTRAL LITORAL

CI CENTRAL INTERIOR

CI CENTRAL INTERIOR

SL SUR LITORAL

SI SUR INTERIOR

SI SUR INTERIOR

SE SUR EXTREMO

AN ANDINA

AN ANDINA

(38)

DATOS

¾

¾

Temperatura

¾

Insolación

¾

l

i

¾

Soleamiento

¾

Humedad

 

relativa

¾

b id d

¾

Nubosidad

¾

Precipitación

¾

Vi

d

i

¾

Vientos

 

predominantes

¾

Heladas

¾

O i

ió d

i

¾

Orientación

 

de

 

muros

 

que

 

requieren

 

protección

contra

 

el

 

sol

¾

P

di

d

bi

l

í i

(39)
(40)

Elemento

Elemento

simple

h

kcal

calor

;

⎥⎦

⎢⎣

=

φ

[ ]

W

watt

h

tiempo

;

;

⎥⎦

⎢⎣

φ

(41)

)

T

T

(

A

U

1 2

φ

=

)

T

T

(

A

2 1

(42)

R= 1/U

(m

2

K)/W

U 1/R

/

2

(43)
(44)
(45)
(46)

RESISTENCIA TÉRMICA

(m

2

K)/W

(47)

9

.

0

1

=

ε

9

.

0

2

=

ε

Razón entre la energía emitida por un cuerpo

y la que emitiría un cuerpo negro a la misma

temperatura

(48)
(49)

7

(

Tabla

)

853

7

(

NCh

abla

82

0

E

=

0

.

82

E

)

853

(

1

1

1

1

1 1

NCh

C

Anexo

E

=

ε

1

+

ε

1

(50)

CASO

 

I:

 

ELEMENTOS

 

CON

 

CÁMARA

 

DE

 

AIRE

 

NO

 

VENTILADA

se

g

si

t

R

R

R

R

R

R

=

+

1

+

+

2

+

(51)
(52)
(53)

U

t

i

t

e

U

=

ϕ

i

e

ϕ

Energía

Diseño

Clima

(54)

Los edificios privados estarán bien dispuestos, si desde el

principio se tiene en cuenta el clima de los lugares en que

p

p

g

q

se construye, porque no hay duda de que tienen que ser

distintos los edificios que se hacen en Egipto de los que

q

g p

q

se hacen en España, distinguiendo los de Ponto de los de

Roma, y así también en los otros países.

y

p

Ponto eran vastas extensiones de tierra del noreste de

(55)

Esto se debe a que una parte de la tierra está bajo el

d l

l

d

l

d

l

d

curso del sol, otra queda alejada, y la otra, que queda

en el medio es templada.

Siendo así que la constitución del cielo respecto a la

i

l i li

ió d l

di

l

d l

tierra, por la inclinación del Zodiaco y por el curso del

sol,

es

poseedora

de

distintas

calidades,

es

i

d

f

l

difi i

l ió

l

conveniente dar forma a los edificios en relación al

carácter del lugar y a los varios aspectos del cielo.

(56)

En el septentrión deben hacerse las habitaciones con

bóveda, lo más separadas posibles y no abiertas, pero

más bien orientadas hacia los lugares cálidos. En lugares

meridionales, que, al contrario, están expuestos a la

violencia del sol porque ellos se mueren de calor, deben

hacerse abiertas y orientadas hacia el oeste o al griego.

Esta es la forma con que el ingenio aminora los

inconvenientes que trae consigo la naturaleza.

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