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Sección III ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

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Academic year: 2021

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Sección III

ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

RECOMENDACIONES PARA LA MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA MEDIANTE ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA EN PROMOCIÓN DE

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Sistemas de Calificación energética y Análisis medioambiental en la promoción de viviendas en Andalucía TABLA DE CONTENIDOS

1 INTRODUCCIÓN ... 4

2 TÉCNICAS UTILIZADAS EN ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA... 6

2.1 Ubicación. ... 6

2.2 Forma ... 8

2.2.1 Superficie de transferencia... 8

2.2.2 Resistencia frente al viento ... 9

2.3 Orientación... 9

2.3.1 La captación solar ... 9

2.3.2 Vientos dominantes... 10

2.4 Aislamiento de los cerramientos... 10

2.5 Huecos, Marcos y Acristalamientos ... 11

2.6 Captación Solar Pasiva Para Condiciones de Invierno... 13

2.6.1 Sistemas directos... 14

2.6.2 Sistemas semidirectos ... 14

2.6.3 Sistemas indirectos ... 14

2.7 Protección solar, Ventilación y Sistemas evaporativos de Refrigeración Para Condiciones de Verano... 16

2.7.1 Protección solar... 17

2.7.2 Ventilación... 17

2.7.3 Sistemas evaporativos... 20

2.8 Espacios tampón. ... 22

2.9 Efecto del terreno... 23

3 RECOMENDACIONES PARA LA MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA MEDIANTE ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA EN PROMOCIÓN DE VIVIENDAS DE ANDALUCÍA. ... 24

3.1 Limitación de la demanda energética de la envolvente ... 24

3.1.1 Aislamiento térmico en cerramientos. ... 24

3.1.2 Ruptura de puentes térmicos... 24

3.1.3 Condensaciones intersticiales. ... 24

3.1.4 Ventilación controlada... 24

3.1.5 Huecos y lucernarios... 24

3.2 Sistemas pasivos de acondicionamiento ... 25

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3.2.2 Orientación del edificio. ... 25

3.2.3 Cubiertas. ... 25

3.2.4 Sistemas de Refrigeración Pasivos para Condiciones de Verano... 25

3.2.5 Sistemas de Calefacción Pasivos para Condiciones de Invierno... 26

3.3 Sistemas activos de acondicionamiento... 26

3.3.1 Sistemas de Calefacción Activos... 26

3.3.2 Sistemas de Agua Caliente Sanitaria ... 26

3.3.3 Sistemas de Refrigeración Activos. ... 26

3.3.4 Sistemas de Iluminación. ... 27

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1 INTRODUCCIÓN

Se entiende por arquitectura bioclimática en su concepción más pura, aquella arquitectura que tiene en cuenta el clima y las condiciones del entorno para ayudar a conseguir el confort térmico interior. Juega exclusivamente con el diseño y los elementos arquitectónicos, sin utilizar sistemas mecánicos, que son considerados más bien como sistemas de apoyo. De esta forma en una arquitectura bioclimática pura, no se producen emisiones de CO2 derivadas de un aporte energético externo para el

acondicionamiento hidratérmico de la vivienda. En una arquitectura bioclimática parcial, se emplean equipos auxiliares de acondicionamiento que sí consumen energía, y que por tanto dan lugar a emisiones de CO2 al ambiente, ya sean in situ o en lugar de

procedencia de la energía. El empleo de la arquitectura bioclimática parcial persigue alcanzar las condiciones de confort reduciendo al máximo los aportes exteriores de energía y como consecuencia las emisiones de CO2. Por tanto una definición de

arquitectura bioclimática parcial alternativa sería aquella que aprovecha las condiciones climáticas y los recursos naturales existentes para minimizar el consumo energético de un edificio y sus emisiones.

La arquitectura bioclimática es el resultado de la aplicación de técnicas constructivas dirigidas al aprovechamiento de las condiciones medioambientales. Esto se realizará teniendo en cuenta aspectos constructivos, funcionales, estéticos, etc., apareciendo nuevos factores que determinarán aún más las soluciones adoptadas.

Dentro de la arquitectura bioclimática se enmarca entre otras, la arquitectura solar pasiva, la cual hace referencia a las aplicaciones en que la energía solar se capta, se almacena y se distribuye sin mediación de elementos mecánicos. Se trata de diseñar y aportar soluciones constructivas que permitan que un determinado edificio capte o rechace radiación solar según la época del año a fin de reducirla según las necesidades de calefacción, refrigeración o de luz.

La dificultad en la concepción de la edificación está en combinar técnicas constructivas para la climatización tanto con condiciones de verano severas como con condiciones de invierno severas.

Para ello se optimiza la orientación, la definición de formas y volúmenes (teniendo en cuenta la compacidad) y los huecos de los edificios, se seleccionan materiales apropiados. Por otro lado la arquitectura solar activa, aprovecha la energía solar mediante sistemas mecánicos y eléctricos como colectores solares, empleados para calentar agua o bien para calefacción, y paneles fotovoltaicos para generar de forma autónoma energía eléctrica, o para inyectarla en la red eléctrica aprovechando las condiciones favorables de recuperación de la inversión. Por último hay que definir un tipo de arquitectura que de la que forma parte la arquitectura bioclimática, y es la arquitectura sostenible. Esta forma de entender la arquitectura, tiene en cuenta el impacto ambiental de todos los procesos relacionados con la construcción, uso y demolición de la edificación. Se analizan los materiales de fabricación, cuya manufactura llevará asociada una energía (embodied energy) y una generación de residuos, las técnicas de construcción, la ubicación de la vivienda y su impacto en el entorno, el consumo energético de la vivienda durante su ciclo de vida útil, y el impacto medioambiental asociado, residuos sólidos (basura), líquidos (aguas sucias) y gaseosos

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(gases de combustión), y por último el reciclado de los materiales una vez derribada la construcción.

Las edificaciones bioclimáticas se pueden clasificar, atendiendo a este criterio, como: - Edificios Energéticamente Eficientes: son aquellos construidos para minimizar

el consumo de energía desde el punto de vista del usuario final. No han sido concebidos analizando el ciclo de vida de la edificación, no justificándose que la energía consumida durante la manufactura de los materiales y la construcción del edificio no haga despreciable o incluso negativo el ahorro de energía obtenido durante el tiempo de uso del edificio por los usuarios finales. Tampoco se justifica el destino de los residuos generados durante la fabricación de materiales, la construcción del edificio y la demolición del mismo.

- Edificios Energéticamente Sostenibles: son aquellos diseñados teniendo en cuenta el impacto medioambiental que la edificación supone, tratando de minimizar sus efectos, realizando un análisis del ciclo de vida de la edificación, pero sujeto a las condiciones de confort de los usuarios finales. Para su construcción se emplean materiales reciclados y materiales reciclables.

- Edificios Bioclimáticos Integrados: son aquellos que además de tener en cuenta un análisis del ciclo de vida del mismo, se integra en el entorno, no introduciendo impacto visual negativo, incluyendo zonas ajardinadas con especies autóctonas, empleando sistemas de aprovechamiento del agua de lluvia o de pozos para riego y cisternas.

Otro gran aspecto a tener en cuenta es que para posibilitar la integración de edificios bioclimáticos es necesario que el proceso de planeamiento urbano sea también sostenible. La arquitectura bioclimática está sujeta a las condiciones urbanísticas de partida, las cuales han de proyectarse de forma favorable para que ésta sea de aplicación.

La implantación práctica de la arquitectura bioclimática se llevará a cabo lentamente, introduciéndose mejoras arquitectónicas y constructivas de los edificios, buscando que la inversión extra realizada en busca del ahorro energético y medioambiental a largo plazo sea viable desde todos los puntos de vista: administración, promotores y usuarios.

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2 TÉCNICAS UTILIZADAS EN ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA.

En este apartado se describirán las técnicas más utilizadas compatibles con la arquitectura bioclimática en el contexto andaluz. En el diseño de la construcción se tendrán que tener en cuenta los siguientes factores: Ubicación; forma y orientación; aislamiento de los cerramientos; captación solar pasiva; ventilación; aprovechamiento climático del suelo; espacios tampón; protección con la radiación de verano y sistemas evaporativos de refrigeración.

Se hará especial hincapié en la diferenciación de las técnicas más favorables para aquellos climas con una gran severidad climática bien en el invierno, bien en el verano.

2.1 UBICACIÓN.

La ubicación de la construcción determina las condiciones climáticas a las que hay que adaptar la vivienda para alcanzar la sensación de confort. Dichas condiciones serán particulares de cada provincia (macroclima) propias de una latitud y una altitud media determinada, pero sujetas a las variaciones de los accidentes geográficos locales (microclima).

Las datos macroclimáticos más importantes a tener en cuenta son las temperaturas (medias, máximas y mínimas), tanto a lo largo de un día como en las estaciones del año, el asoleamiento (la radiación solar global incidente), a partir de las cuales se define la severidad climática, la pluviometría y la humedad relativa media del aire, la dirección del viento dominante y su velocidad media.

En Andalucía, la clasificación de las ocho provincias según la radiación solar global media diaria anual sobre superficie horizontal viene dada por la siguiente tabla.

Provincia Zona Climática Solar kWh/m2

Almería V H>5 Cádiz IV-V H>4.6 Córdoba IV-V H>4.6 Granada IV-V H>4.6 Huelva V H>5 Jaén IV-V H>4.6 Málaga IV 4.6<H<5 Sevilla V H>5 Fuente: CTE

En ella puede observarse que en el valor medio de radiación solar global es superior a 4.6 kWh/m2 para zona IV y superior a 5 kWh/m2 para zona V.

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Por otro lado, la clasificación de las ocho provincias andaluzas según su severidad climática de invierno (A, B, C, D, E) y de verano (1, 2, 3, 4) viene dada por la siguiente tabla.

Desnivel positivo h (centenares de metros) Provincia Capital Altura de

referencia (m) 2<h<4 4<h<6 6<h<8 8<h<10 h>10 Almería A4 0 B3 B3 C1 C1 D1 Cádiz A3 0 B3 B3 C1 C1 D1 Córdoba B4 113 C3 C2 D1 D1 E1 Granada C3 754 D2 D1 E1 E1 E1 Huelva B4 50 B3 C1 C1 D1 D1 Jaén C4 436 C3 D2 D1 E1 E1 Málaga A3 0 B3 C1 C1 D1 D1 Sevilla B4 9 B3 C2 C1 D1 E1 Fuente: CTE

Es fácil observar que al aumentar la altura de la población respecto a la capital de su provincia, la severidad climática de verano disminuye (número), mientras que la severidad climática de invierno aumenta (letra). En general, un emplazamiento elevado implica temperaturas medias más bajas.

En la siguiente tabla se muestran las temperaturas medias y humedades relativas medias de las provincias andaluzas para el mes de Enero.

Localidad Enero Tmed (ºC) 12.4 Almería HRmed 70 Tmed (ºC) 12.8 Cádiz HRmed 77 Tmed (ºC) 9.5 Córdoba HRmed 80 Tmed (ºC) 6,5 Granada HRmed 76 Tmed (ºC) 12,2 Huelva HRmed 76 Tmed (ºC) 8,7 Jaén HRmed 77

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Sistemas de Calificación energética y Análisis medioambiental en la promoción de viviendas en Andalucía Tmed (ºC) 12.2 Málaga HRmed 71 Tmed (ºC) 10,7 Sevilla HRmed 79 Fuente: CTE

En cuanto a las variaciones locales del clima (microclima) debidas a accidentes geográficos, hay que tener en cuenta la formación paisajística:

- La pendiente del terreno, ya que determina una orientación predominante de la vivienda.

- La proximidad de elevaciones como barrera frente al viento o frente a la radiación solar.

- La proximidad de aguas superficiales, como un río, lago o mar, que reduce las variaciones bruscas de temperatura e incrementan la humedad ambiente.

- La vegetación y la proximidad de masas boscosas cercanas, que sirven de protección frente al viento a la vez que suavizan las temperaturas y aumentan la humedad.

- La existencia de edificios (objetos lejanos), que sirven de protección frente al viento y la radiación solar directa.

Todos estos factores han de tenerse en cuenta para la ordenación del territorio,

planificación urbanística y el diseño urbano, pudiéndose realizar lo que se denomina corrección del entorno, añadiendo o quitando vegetación o agua para modificar las condiciones microclimáticas.

2.2 FORMA

La forma de la construcción influye sobre la compacidad de la vivienda, la cual afecta sobre la superficie de transferencia de calor y la resistencia frente al viento.

2.2.1 Superficie de transferencia

La superficie de transferencia de calor con el exterior viene dada por la superficie de los cerramientos exteriores. Para reducir las pérdidas o ganancias caloríficas dicha superficie debe ser lo menor posible para un volumen de construcción dado. Por lo tanto en este sentido la compacidad de la construcción, definida como el cociente entre el volumen y la superficie de transferencia, interesa que sea lo mayor posible, más de dos para viviendas unifamiliares y más de dos y medio para viviendas en bloque. Sin embargo este factor no es el único a tener en cuenta y tendrá que llegarse a una relación de compromiso con otros factores.

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Sistemas de Calificación energética y Análisis medioambiental en la promoción de viviendas en Andalucía 2.2.2 Resistencia frente al viento

La resistencia frente al viento depende de la altura del edificio, de su compacidad, de las formas más o menos aerodinámicas que presenta. A mayor resistencia mayores pérdidas de calor por convección, lo cual es un inconveniente en condiciones de invierno y una ventaja en condiciones de verano.

2.3 ORIENTACIÓN

La orientación de la construcción tendrá consecuencias sobre la captación solar y la resistencia a los vientos dominantes.

Fuente: CTE

2.3.1 La captación solar

En Andalucía la orientación más favorable para las condiciones de invierno es la sur, ya que maximiza la radiación solar directa que incide sobre la construcción aportando mayor energía para calefacción. En verano para limitar la radiación directa incidente se deben colocar elementos sombreadores para los días de mayor aporte radiante, los cuales en Andalucía corresponden al período entre el quince de Julio y el quince de Agosto, con lo que no se corresponde a la inclinación máxima del solsticio de verano. Esto implicará que las áreas de los elementos sombreadores sean mayores. En cuanto a las demás orientaciones, hay que reducir la existencia de huecos, ya que en invierno, son una fuente de pérdidas caloríficas y en verano representan una fuente de ganancia adicional.

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Fuente: CEV

En la figura se observa la trayectoria que sigue el sol en los solsticios y en los equinoccios, quedando patente la importancia de maximizar el área de cerramientos con orientación sur para minimizar la demanda energética del edificio.

2.3.2 Vientos dominantes

Al orientar la construcción hay que tener en cuenta la dirección de los vientos dominantes en las diferentes estaciones del año. En condiciones de invierno, los cerramientos que ofrezcan mayor resistencia al viento dominante serán aquellos en los que se produzcan mayores pérdidas por convección e infiltraciones. Análogamente, en condiciones de verano los cerramientos que ofrezcan mayor resistencia a los vientos dominantes serán los que se refrigeren por convección. La disposición de huecos en cerramientos contrapuestos que ofrezcan resistencia al viento dominante, permitirán una refrigeración natural efectiva.

2.4 AISLAMIENTO DE LOS CERRAMIENTOS

Independientemente de la estación del año, interesa que los cerramientos exteriores de la edificación estén bien aislados del exterior. El aislamiento reducirá los flujos indeseados de calor por conducción, del interior al exterior en invierno y del exterior al interior en verano.

Las condiciones climáticas exteriores van cambiando cíclicamente con diferentes escalas de tiempo. En la escala de tiempo rápida se encuentra el ciclo diario, debido a la rotación de la tierra, y en la escala de tiempo lenta se encuentra el ciclo anual, debida al movimiento alrededor del sol. Si se realiza un análisis del comportamiento del edificio con valores medios en régimen permanente para cada escala de tiempo se observa que entre la temperatura máxima exterior y la interior se produce un desfase horario que dependerá de la inercia térmica de los cerramientos. Asimismo, la relación entre las diferencias de temperaturas máxima y mínima del interior dividido por las del exterior

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es siempre menor que uno. Es decir los valores extremos del interior de la vivienda son

menores a los exteriores.

Un recinto con gran inercia térmica se caracterizará por tener menores variaciones de temperatura en su interior. De este hecho se desprende que para vivienda habitual interesa gran inercia térmica. Esta inercia ayudará a que las variaciones de temperatura al cambiar el tiempo (ciclo interdiario) sean menores.

Respecto a la construcción de los cerramientos, se dispondrá de elementos destinados al almacenamiento de energía, así como de elementos cuya función principal sea la de aislar del exterior. Para reducir las variaciones de temperatura en el interior interesa que los elementos que almacenan la energía estén en contacto con el interior, mientras que el aislamiento debe estar en capas más externas.

En cuanto a los espesores del aislamiento, para Andalucía suele ser suficiente cuatro centímetros, pudiéndose aumentar para reducir la demanda energética del edificio a cinco centímetros. El aumento de espesores supondrá un encarecimiento del aislamiento y la justificación de llegar a espesores mayores tendrá que llegar a un consenso este coste y beneficio. A modo de ejemplo, en Andalucía, el aumento de un centímetro de espesor supone una reducción de la demanda energética media prácticamente lineal a partir de tres centímetros, de modo que hasta seis centímetros el ahorro energético es del orden de un 11% por centímetro. A partir de seis centímetros el ahorro energético pasa a ser del 4%.

Hay que prestar especial atención al aislamiento de los puentes térmicos, tanto a los integrados en los cerramientos exteriores como a los producidos como encuentros entre cerramientos. Ya que es en los puentes térmicos donde se producen las pérdidas caloríficas de forma más descontrolada. Es por ello que después de colocar los aislamientos es aconsejable realizar un análisis termográfico de los mismos.

2.5 HUECOS, MARCOS Y ACRISTALAMIENTOS

Se entiende como hueco aquella abertura realizada en un cerramiento a través de la cual puede penetrar la radiación visible. El hueco está compuesto por un marco y un acristalamiento. En el caso de huecos verticales se distingue entre ventanas y puertas acristaladas, mientras que los huecos horizontales pasan a denominarse lucernarios. Para minimizar las infiltraciones, las carpinterías de los huecos no podrán superar una permeabilidad al aire límite fijada por la zona climática correspondiente. En Andalucía, para Granada y Jaén dichas permeabilidades tendrán que ser inferiores a 27 m3/h m2, no siendo válidos según la norma UNE EN 1 026:2000, huecos y lucernarios de clase 1. Para el resto de provincias serán válidas las clases 1, 2, 3 y 4, pudiéndose emplear carpinterías con mayor permeabilidad al aire, pero siempre inferiores a 50 m3/h m2. Para minimizar las pérdidas se emplearán vidrios de doble capa y bajo emisivos. Estos están especialmente pensados para las zonas no orientadas al sur, en las que se producen las mayores pérdidas en invierno, especialmente en las de orientación norte, donde la reducción de la demanda energética puede llegar a ser del 70% respecto al empleo de vidrios de simple capa.

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En aquellas acristalamientos en los que no se desee la incidencia directa de la radiación solar habrá que introducir elementos sombreadores para que no produzcan un excesivo calentamiento en verano. Estos elementos introducen un factor de sombra que hará que se modifique el factor solar asignado al hueco. Los elementos constructivos más empleados son el voladizo, los aleros, el retranqueo, las lamas (horizontales o verticales, fijas o móviles, integradas en contraventanas o en celosías), y los toldos. En las siguientes figuras se muestran algunos ejemplos representativos.

Fuente: CTE

Medidas adicionales para reducir las pérdidas por convección y conducción en los acristalamientos es la de emplear elementos móviles, tales como cortinas, persianas, contraventanas y lamas en celosía.

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2.6 CAPTACIÓN SOLAR PASIVA PARA CONDICIONES DE INVIERNO

En condiciones de invierno, la energía solar es la principal fuente de energía disponible para calefacción en la arquitectura bioclimática. Parte de la radiación solar atraviesa las zonas acristaladas (longitud de onda corta propia de un cuerpo a alta temperatura) y llega a las paredes y suelo de los espacios de la construcción. Paredes y suelo empiezan a calentarse por la radiación incidente en un rango de temperaturas próximas al ambiente, emitiendo a su vez radiación infrarroja de longitud de onda larga. Dicha radiación no puede atravesar las zonas acristaladas (opacas al infrarrojo) provocando un almacenamiento de energía en los cuerpos del espacio delimitado. Este fenómeno recibe el nombre de efecto invernadero. La velocidad con la que paredes y suelos son capaces de almacenar y ceder energía dependerá de la inercia térmica de los mismos. De esta forma, al llegar la noche las paredes y suelos seguirán cediendo la energía acumulada durante el día al interior de la estancia. Para minimizar las pérdidas caloríficas durante la noche, se interponen en las ventanas elementos constructivos que dificultan la transferencia de calor por convección y conducción, como por ejemplo, persianas, contraventanas, cortinas, etc.

Los sistemas de captación se pueden clasificar en función de si se usan cuerpos intermedios para la captación de radiación. De esta forma, se puede hablar de sistemas directos, sistemas semidirectos y sistema indirectos.

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Sistemas de Calificación energética y Análisis medioambiental en la promoción de viviendas en Andalucía 2.6.1 Sistemas directos

Aquellos en los que la radiación solar atraviesa directamente la zona acristalada llegando al suelo y paredes del espacio habitable a climatizar.

Los sistemas directos aprovechan mejor la energía incidente, aunque al haber menos elementos constructivos disponen de menor inercia, dando lugar a un menor desfase.

2.6.2 Sistemas semidirectos

Aquellos en los que se usa un espacio intermedio entre el exterior y el espacio habitable a climatizar. La energía se acumula en el espacio intermedio pudiendo ser transmitida al espacio habitable en el momento del día que interese. Este tipo de sistemas admite control sobre la energía transmitida y tiene como característica que posee una mayor inercia térmica, aunque la fracción de energía que llega finalmente al espacio habitable es menor.

Un ejemplo lo constituyen los invernaderos adosados a la vivienda.

2.6.3 Sistemas indirectos

Aquellos en los que en vez de emplear un espacio intermedio situado tras el acristalamiento, se emplea un elemento constructivo intermedio, entre el acristalamiento y el espacio a climatizar. Dicho elemento constructivo será de alta capacidad de calorífica, y la transmisión al recinto interior podrá llevarse a cabo por radiación, conducción e incluso convección. Este tipo de sistemas también admite un control sobre la energía transmitida, teniendo mayor inercia térmica, aunque la fracción de energía que llega finalmente al espacio habitable es menor. Un ejemplo particular lo constituyen los muros trombe, que serán tratados en un apartado posterior dedicado a ventilación convectiva.

Todos los sistemas de captación descritos han de diseñarse teniendo en cuenta la capacidad calorífica de las zonas de incidencia de radiación, la existencia de cerramientos móviles para el aislamiento durante la noche, así como la orientación de los mismos, preferiblemente sur.

En la siguiente figura se muestra un esquema de los diferentes sistemas de captación, directo, semidirecto e indirecto.

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Diferentes sistemas de captación para condiciones de invierno.

En la siguiente figura se muestra el empleo del muro trombe para condiciones de invierno.

Muro trombe en condiciones de invierno.

A continuación se muestra un esquema de aprovechamiento de la energía obtenida a través de un invernadero y como se puede distribuir al resto de recintos contiguos mediante estractores por el techo, estractores por el suelo aprovechando un lecho de grava, o mediante una configuración de doble piel.

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Extracción de aire de un invernadero por el techo

Extracción de aire de invernadero pasando por lecho de graba

Configuración de doble piel

2.7 PROTECCIÓN SOLAR, VENTILACIÓN Y SISTEMAS EVAPORATIVOS DE REFRIGERACIÓN PARA CONDICIONES DE VERANO.

En condiciones de verano, el acondicionamiento de la vivienda consiste en minimizar los efectos del sobrecalentamiento diurno de origen solar.

Esquema de sobrecalentamiento solar

Para ello se pondrá especial atención a aquellas soluciones constructivas que permitan una protección solar efectiva durante el día, que permitan una ventilación eficiente, e introduzcan mecanismos de refrigeración evaporativa.

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Sistemas de Calificación energética y Análisis medioambiental en la promoción de viviendas en Andalucía 2.7.1 Protección solar

En aquellas acristalamientos en los que no se desee la incidencia directa de la radiación solar habrá que introducir elementos sombreadores para que no produzcan un excesivo calentamiento en verano. Estos elementos introducen un factor de sombra que hará que se modifique el factor solar asignado al hueco. Los elementos constructivos más empleados son el voladizo, el retranqueo, las lamas (horizontales o verticales, fijas o móviles, integradas en contraventanas o en celosías), y los toldos.

2.7.2 Ventilación

La principal función de la ventilación es la de renovación del aire, permitiendo la entrada de aire oxigenado para sustituir al que tiene alta concentración en CO2.

La ventilación ha de estar controlada para no sobrepasar valores de concentración de CO2 perjudiciales para la salud, y para eliminar malos olores (propios de cuartos de

baño y cocina). A su vez la ventilación puede acarrear importantes pérdidas caloríficas por convección, robando el calor acumulado en muros, techos y suelos. Esta aplicación será la más interesante desde el punto de vista de ahorro de energía, ya que tendrá mayor interés para conseguir refrigeración en condiciones de verano. Por contrapartida, tendrá que minimizarse su uso en condiciones de invierno (pérdidas caloríficas no deseadas), y prestar especial atención a la eliminación de infiltraciones.

Atendiendo a las causas que provocan el moviendo del aire, se puede distinguir entre ventilación natural y ventilación convectiva.

a) Ventilación natural: Se habla de ventilación natural aquel movimiento de aire que se produce en la vivienda aprovechando la dirección de los vientos dominantes. La ventilación será tanto más efectiva cuando la dirección del viento predominante coincida con la situación de ventanas en fachadas contrapuestas. De esta manera abriendo dichas ventanas se producirá un movimiento de aire que atravesará la casa arrastrando la energía acumulada en los suelos, paredes y techos adyacentes. Para que la ventilación sea efectiva debe realizarse en aquellas horas en las que la temperatura exterior sea inferior a la interior, téngase para ello en cuenta los desfases de temperatura por efecto de la inercia térmica de los cerramientos, y conseguir así el máximo beneficio de la ventilación. Dentro de este tipo de ventilación es especialmente efectiva la ventilación nocturna.

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Ventilación nocturna.

Ventilación nocturna forzada

b) Ventilación convectiva: El aire al calentarse se hace menos denso y se desplaza en sentido ascendente. Este aire ha de ser necesariamente reemplazado por aire más frío que por ser más denso pasa a ocupar su posición desplazándose en sentido descendente. La transmisión de calor por convección es uno de los procedimientos más efectivos para la climatización en condiciones de verano. Existen múltiples soluciones constructivas para aprovechar este mecanismo de transmisión de calor. Cabe destacar aquellas soluciones que introducen ventilación en cubiertas y fachadas ventiladas con tiro radiante, siendo un caso particular la chimenea solar. Estos sistemas aprovechan la radiación solar para calentar el aire situado tras estos elementos y hacer que ascienda. El aire tendrá que ser renovado con aire de la vivienda, menos caliente, donde a su vez tendrá que entrar aire más frío. Estos sistemas se vuelven muy eficaces si se analiza en profundidad como suministrar a la vivienda una fuente de aire fresco. Las fuentes de aire fresco pueden ser desde patios sombreados con toldos y con una fuente de agua en su interior (patio andaluz), hasta tubos enterrados en el suelo en los que se introduce aire y se acumula (enfriándose) hasta su uso. Un sistema muy eficaz de ventilación es aquellos que constan de chimeneas solares y tubos enterrados. Una característica aprovechable en las chimeneas solares es la posibilidad de programar su funcionamiento haciendo uso del concepto de inercia térmica, pudiéndose de efecto instantáneo (metálicas), de efecto acumulador retardado (de obra), o incluso con efecto invernadero acumulador. Si se emplean materiales de gran inercia térmica, el desfase de entrega de calor se podrá aprovechar para retrasar el tiro de la chimenea solar hasta la noche cuando el aire exterior es más fresco.

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Varios ejemplos de cubierta ventiladas con aislamiento en la zona habitable.

Varios soluciones constructivas de muros ventilados

Muros y cubierta ventilada mediante chimenea solar.

Ventilación convectiva mediante chimenea solar

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Un ejemplo particular lo constituyen los muros trombe, en los que unos registros situados en la parte superior e inferior del muro y de la superficie acristalada permiten el movimiento convectivo del aire.

En condiciones de Invierno, el registro superior del muro está abierto y el superior del acristalamiento cerrado. El registro inferior del muro y el del acristalamiento se encuentra uno cerrado y el otro abierto, en función de que se quiere calentar el aire de la vivienda recirculándolo, o bien ventilar pero calentando previamente el aire exterior.

En condiciones de Verano, permanece cerrado el registro superior del muro, y abierto el registro superior del acristalamiento. Los registros inferiores permanecerán uno abierto y el otro cerrado, en función de que se quiera ventilar la fachada con aire exterior, o bien se quiera extraer el aire de la vivienda mediante un tiro solar.

Fuente: Manual del Lider.

Ventilación convectiva empleando muro trombe

2.7.3 Sistemas evaporativos

Estos sistemas aprovechan el calor latente de evaporación de un líquido para refrescar el ambiente. El líquido comúnmente usado es el agua, el cual al evaporarse extrae del ambiente el calor necesario pasando a refrescarlo y a humedecerlo. Las técnicas normalmente empleadas en la de situar fuentes de agua en patios interiores.

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Patio con toldo móvil

Si se combina este efecto con en el de la radiación solar, se pueden refrigerar los cerramientos soleados rociándolos con agua pulverizada, la cual al evaporarse creará una corriente descendente de aire fresco.

Del mismo modo el uso de vegetación (plantas o zonas ajardinadas), es recomendado para suavizar las variaciones de temperatura, ya que las plantas durante el día eliminan agua en forma de vapor, refrescando por tanto el ambiente.

Un ejemplo particular del uso de vegetación es el del empleo de las cubiertas ecológicas, las cuales disponen de un sustrato orgánico en su capa exterior, reduciendo considerablemente las variaciones de temperatura de la cubierta. También se pueden combinar con aljibe de agua.

Cubierta ecológica con aljibe.

Actualmente el uso de geles específicos está siendo investigado para llevar a cabo un procedimiento similar de refrigeración, sólo que esta vez se hace uso del calor latente de licuación, el gel en estado sólido roba el calor necesario para licuarse refrescando el continente en el que se encuentra almacenado.

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Empleo de Geles Absorbentes de Humedad

2.8 ESPACIOS TAMPÓN.

Se entiende por espacios tampón aquellas zonas no habitables de la vivienda que separan el exterior de la misma de las zonas habitables. De esta forma, son espacios tampón las cámaras sanitarias, el garaje, los cuartos trasteros y el desván.

El efecto que producen estos espacios es el de reducir las ganancias y pérdidas caloríficas de las zonas habitables contiguas, produciendo una amortiguamiento en las temperaturas de las zonas habitables, tanto en condiciones de invierno como en

condiciones de verano. Es importante situar los espacios tampón donde produzcan un

efecto más beneficioso. Bien en la fachada norte para condiciones de invierno, o bien en la fachada oeste para condiciones de verano. Las zonas tampón han de estar especialmente aisladas de las zonas habitables para maximizar el efecto amortiguador. Es importante también introducir mecanismos que permitan cambiar las condiciones de estanqueidad de estas zonas. De esta forma se podrá emplear como mecanismo de refrigeración en condiciones de verano, empleando ventilación convectiva.

El empleo de zonas abuhardilladas (desván) requiere mayor atención, puesto que separa la cubierta de la edificación (la más expuesta a la radiación solar y del cielo) de las zonas habitables. Esta zona juega un papel especial también para la refrigeración en

condiciones de verano, puesto que se pueden introducir registros (con efecto de

chimenea solar) que faciliten la salida del aire caliente acumulado en esta zona, amortiguando el efecto del calor de la cubierta. Dichos registros deberán permanecer cerrados en invierno para aumentar la estanqueidad del recinto y disminuir el coeficiente de reducción de temperatura.

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Fuente CTE. Empleo de espacios tampón

2.9 EFECTO DEL TERRENO

El terreno se caracteriza por tener una inercia mucho mayor que la de la edificación. Las variaciones de temperatura que experimenta disminuyen con la profundidad, de tal manera que a una profundidad de medio metro apenas sí se nota la variación de temperatura entre el día y la noche (ciclo diurno). Del mismo modo para profundidades de un orden superior son capaces de reducir la variación de temperatura entre las estaciones de verano e invierno (ciclo anual).

Para aprovechar el efecto del terreno, la edificación debe tener, no sólo la mayor parte del suelo en contacto con el terreno, sino tener parte de ella enterrada. De esta forma habrá a su vez muros en contacto con el terreno o muros enterrados, e incluso cubiertas enterradas. Sin pérdida de generalidad se puede considerar el terreno como una capa homogénea de aislante de conductividad 2W/mK.

Un ejemplo de construcción parcialmente enterrada lo constituyen las casas-cueva de Guadix (Granada), en las que la parte interior de la casa se encuentra en la ladera de la montaña, quedando la fachada sur de la casa destinada a ventanas y puertas. En estas construcciones no es necesario el uso de calefacción ni de aire acondicionado.

Otra forma de aprovechar la temperatura del suelo, es la de emplear tubos de aire enterrados a varios metros de profundidad. Dicho aire es especialmente útil para la refrigeración en condiciones de verano, y podrá ser extraído por convección empleando chimeneas solares.

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Sistemas de Calificación energética y Análisis medioambiental en la promoción de viviendas en Andalucía

3 RECOMENDACIONES PARA LA MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA MEDIANTE ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA EN PROMOCIÓN DE VIVIENDAS DE ANDALUCÍA.

3.1 LIMITACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA DE LA ENVOLVENTE

3.1.1 Aislamiento térmico en cerramientos.

- Elección de aislantes adecuados para cada uso (poliestireno expandido, lana mineral,…).

- Espesores no inferiores a 3 cm y hasta 8 cm. - Colocación del aislamiento por el exterior.

- Comprobar la colocación del aislamiento empleando cámaras termográficas radiométricas.

-

3.1.2 Ruptura de puentes térmicos.

- Colocación del aislamiento por el exterior.

- Comprobación del aislamiento de los puentes térmicos integrados en fachada (pilares, contorno de huecos y cajas de persianas), empleando cámara termográficas radiométricas.

3.1.3 Condensaciones intersticiales.

- Colocación del aislamiento por el exterior (poliestireno expandido, lana mineral,…).

- Aislantes térmicos con barrera de vapor.

3.1.4 Ventilación controlada.

- Ventilación natural controlada a través del tiro natural cocinas y cuartos de baño. - Activación y desconexión de ventilación controlada sistemas domóticos con

lectura de temperaturas interior y exterior.

3.1.5 Huecos y lucernarios

- Vidrios dobles (climalit).

- Vidrios bajo emisivos (planitherm), coloreados o reflectantes. - Carpinterías de color blanco para reducir la absortividad.

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- Carpinterías aislantes con ruptura de puente térmico.

- Carpinterías de baja permeabilidad al aire (recomendable menor a 27m3/h m) y huecos y lucernarios de clase 2, 3 ó 4.

3.2 SISTEMAS PASIVOS DE ACONDICIONAMIENTO

3.2.1 Acumulación.

- Construcción con materiales de alta velocidad de calentamiento y alta capacidad de acumulación, como piedra, metales, cerámica.

- Uso del agua (u otros fluidos) como acumulador de energía.

3.2.2 Orientación del edificio.

- Aumentar el porcentaje de Huecos acristalados con orientación sur. - Aumentar el porcentaje de Fachada del edificio con orientación sur.

- En la orientación sur empleo de pavimentos de mayor capacidad térmica y color más oscuro para mejorar las condiciones de acumulación térmica.

3.2.3 Cubiertas.

- Empleo de sistemas evaporativos (aspersión de agua).

- Empleo de cubiertas ecológicas (especies vegetales autóctonas para facilitar su conservación y bajo mantenimiento).

- Empleo de radiación solar para favorecer la ventilación convectiva.

3.2.4 Sistemas de Refrigeración Pasivos para Condiciones de Verano

- Ventilación:

 Distribución de ventanas en cerramientos con orientaciones opuestas que faciliten la ventilación cruzada.

 Chimeneas solares en las fachadas oeste (aprovechamiento de la radiación solar de la tarde).

 Dispositivos de recalentamiento. - Evaporativos:

 Patios con vegetación y láminas de agua (fuentes, piscinas)  Aspersión de agua en cubiertas y patios.

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Sistemas de Calificación energética y Análisis medioambiental en la promoción de viviendas en Andalucía

 Suelo radiante como refrigerador del forjado mediante circulación de agua, enfriada por radiación nocturna en los patios y posteriormente acumulada en el sótano.

- Espacios tampón con orientación oeste.

3.2.5 Sistemas de Calefacción Pasivos para Condiciones de Invierno

- Combinación de Captación Solar y lazo convectivo.

- Galerías con lazo convectivo (orientadas al sur y con elementos de protección solar).

- Invernaderos con lazo convectivo (espacio tampón sur). - Muros trombe.

- Espacios tampón en orientación norte.

3.3 SISTEMAS ACTIVOS DE ACONDICIONAMIENTO

3.3.1 Sistemas de Calefacción Activos.

- Instalación de bombas de calor de expansión directa en todas las provincias andaluzas salvo Granada y Jaén por tener una mayor severidad climática en invierno. Deberán tener un COP superior a 2.8, lo que implica calificación energética A del sistema de calefacción).

- Instalación de Calderas con acumulación en Granada y Jaén. Empleo de calderas de condensación con rendimientos superiores al 93% (Clasificación energética ****), lo que implica calificación energética B del sistema de calefacción.

- Instalación de recuperadores de calor. - Instalación de sistemas de cogeneración.

- Instalación de válvulas termostáticas y sistemas de regulación centralizados.

3.3.2 Sistemas de Agua Caliente Sanitaria

- Instalación de Calderas con acumulación con rendimientos superiores al 91%, lo que implica calificación energética A del sistema de agua caliente sanitaria.

3.3.3 Sistemas de Refrigeración Activos.

- Sistemas evaporativos en regiones poco húmedas (bajo consumo).

- Bombas de calor de expansión directa con un EER superior a 3.6, lo que implica calificación energética A del sistema de refrigeración.

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Sistemas de Calificación energética y Análisis medioambiental en la promoción de viviendas en Andalucía 3.3.4 Sistemas de Iluminación.

- Instalar luminarias de bajo consumo en las zonas comunes del edificio (5 años de garantía), accionadas automáticamente por sensores de iluminancia y de presencia.

3.4 SISTEMAS DOMÓTICOS E INMÓTICOS

Aplicación de sistemas domóticos e inmóticos a: - Sistemas de acondicionamiento:

 Permitir zonificación.

 Empleo de sensores de radiación solar para bajar toldos y persianas.

 Empleo de sensores de viento y de temperatura exterior para abrir o cerrar registros de ventilación, así como activar extractores y ventiladores.

- Sistemas de iluminación:

 Sensores de iluminación para el control de potencia.  Sensores de presencia.

 Temporizadores.

- Sistemas de control centralizado

 Gestiona las instalaciones centralizadas tanto de acondicionamiento como de agua caliente sanitaria (mayor rendimiento y ahorro).

 Facilita las lecturas del consumo al usuario (por vivienda), y asignar costes en función de dichos consumos.

Referencias

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