CONTROL CLIMATICO

CONTROL CLIMÁTICO

Control de Edificios sin recurrir a Instalaciones

• Se tiende a mantener un clima confortable en el interior de un edificio sin recurrir al empleo de instalaciones. En invierno querremos mantener la vivienda más cálida que el entorno y en verano más fresca. Esto se consigue manteniendo un buen equilibrio entre las ganancias y pérdidas de calor. Debemos conocer cómo captar calor y cómo podemos perderlo.
• Las pérdidas de calor de un edificio se producen:
• - A través de los cerramientos: las pérdidas de calor se incrementan notablemente con la existencia de vientos fríos que incrementan las transmisiones de calor desde los cerramientos al medio ambiente.
• - Por un diseño que ofrezca una gran superficie de contacto con el exterior favoreciendo de este modo los intercambios de calor.
• - Por ventilación al salir al exterior aire caliente procedente del interior del edificio y entrar aire frío.
• Las ganancias de calor en un edificio se producen por:
• - Captación solar pasiva de la radiación solar a través de los vidrios de las ventanas y de elementos constructivos creados para tal fin, como invernaderos, muros Trombe y elementos de diseño que veremos a lo largo de este tema. Generalmente en climatización se desprecia la captación de radiación solar por los cerramientos opacos
• - Captación activa de energía solar utilizando mecanismos artificiales como colectores solares, etc. que veremos en el tema 4.
• - Captación de otros tipos de energías renovables como energía eólica, geotérmica, etc. que puedan utilizarse para calentar el edificio.
• - Aportes de calor debidos a la quema de combustibles o al empleo de energías no renovables.
• - Aportes de calor debido a las personas que se encuentran en el interior. En el caso de edificios a los que acude un gran número de personas, como por ejemplo institutos o centros comerciales este dato puede ser importante. Cada persona es un foco de calor a 37º de temperatura interna.
• A la vista de estos datos podemos hacer un resumen que nos sirva de índice para averiguar cuáles son los métodos de que disponemos para conseguir un clima confortable dentro del edificio cualesquiera que sean las condiciones climáticas externas.
• En climas fríos podemos evitar pérdidas de calor:
• - Aislando bien los cerramientos
• - Evitando la ventilación no deseada
• - Calentando previamente el aire que usemos para ventilación
• - Con un diseño adecuado, ofreciendo menos superficie de contacto con el exterior, en especial las superficies expuestas a vientos fríos
• En climas cálidos podemos refrigerar los edificios:
• - Por medio de sistemas de ventilación natural, proporcionando una buena ventilación y humidificación del aire.
• - Diseñando adecuadamente los elementos constructivos para lograr espacios más frescos
• - Obstaculizar la entrada de la radiación solar en el edificio evitando su calentamiento.
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Control por selección del predio Orientación

• Usualmente se piensa que los terrenos y las casas tienen solo 4 orientaciones o fachadas: Norte, Sur, Este y Oeste.
• Pero cuando diseñamos una casa aparece otra fachada, que muy pocas veces se les da un uso o se aprovecha como fuente de luz natural: Me refiero al techo.
• El techo es conocido (en el mundillo de los Arquitectos) como la Quinta Fachada.
• Ya que dependiendo del tipo de terreno que tengas, puede llegar a ser tu «Gran Salvación» para tener una casa confortable.
• Entonces te invito a que, de ahora en adelante, observes y reconozcas que todas las tienen 5 fachadas: Norte, Sur, Este, Oeste y el Techo.
• Terreno 1
• Podríamos decir que esta es la situación ideal, la más conveniente para el diseño de tu casa.Dispones de las 5 fachadas libremente para generar aberturas y aprovechar la máximo la energía solar.Tienes un terreno amplio y la posibilidad de elegir la mejor orientación para tu casa en función de la trayectoria solar.
• Terreno 2
• En esta situación, una de tus fachadas colinda con un muro medianero. Solo dispones de 4 fachadas para generar aberturas y aprovechar la energía del sol y luz natural.Sigue siendo una situación bastante favorable.
• Terreno 3
• En este tipo de terreno ya son 2 los muros medianeros que restringen el diseño de las aberturas de tu casa. Solo dispones de 3 fachadas para generar aberturas. Este podría ser el típico caso de una casa de esquina.
• Terreno 4
• En esta situación, nos encontramos con terrenos que también tienes 2 muros medianeros, pero no es el caso de una casa esquina. Es el típico caso de terrenos en medio de la «manzana» y muy alargados, con salida hacia los dos extremos de la calle. En esta situación dispones de 3 fachadas para generar aberturas: 2 fachadas en sentido opuesto (norte-sur o este-oeste) más la “quinta fachada”.
• Terreno 5
• Este es el caso más “extremo”, por decirlo así. Lo que te va a significar un buen desafío de diseño!!! Tienes 3 muros medianeros, lo cual implica que solo vas a disponer de 2 fachadas para las aberturas: la que mira ala calle y la quinta fachada. Si este es tu casa, no pienses que será imposible tener un diseño de calidad para tu casa.
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Selección del predio Orientación

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• Conclusion
• Lo que definitivamente va a definir la mejor orientación para tu casa será:
• La trayectoria solar respecto al terreno donde vas a construir tu casa.
• El tipo de terreno que tengas y las fachadas disponibles para generar aberturas.
• Debes procurar generar las grandes aberturas (ventanas) hacia la trayectoria solar, hacia lo que llamaré la Fachada Optima.
• Caption: Te dejo esta imagen de un diseño de calidad para este tipo de terrenos muy restrictivos, donde solo habían 2 fachadas disponibles: la principal (acceso) y el techo.

ACTIVIDAD

• Ahora te propongo hacer los siguiente:
• Toma un plano/dibujo de tu terreno (con sus medidas) y dibuja las coordenadas (Norte, Sur, Este y Oeste).
• Incluye información referida los deslindes, retiros, superficie total del terreno y superficie disponible para construir.
• Reconoce que tipo de terreno tienes (1, 2, 3, 4 o 5) u otro.
• Define cuál es la Fachada Optima y la Fachada Principal de tu terreno.
• Identifica si hay elementos externos a tu terreno que afecten la incidencia solar en el tuyo.
• Con esta información dibujada ya puedes empezar a evaluar que tipo de estrategias de diseño bioclimático son pertinente de incorporar a tu proyecto.

El Agua Como Un Regulador Térmico

• LOS OCÉANOS Y EL CALENTAMIENTO GLOBAL
• Los océanos cumplen una función importante en la regulación del clima mundial al secuestrar el DIÓXIDO DE CARBONO atmosférico (principal gas invernadero) que se disuelve con reacción química en agua, formando ÁCIDO CARBÓNICO. Cómo contrapartida, esto causa problemas en el ecosistema marino al acidificar el agua, especialmente a las criaturas marinas que poseen un exoesqueleto de carbonato de calcio (arrecifes de coral, diatomeas, moluscos, etc.), el cuál se disuelve. Esto puede provocar la extinción marina de especies.
• EL EFECTO AMORTIGUADOR DE LA HUMEDAD AMBIENTE
• Si comparamos la amplitud térmica entre el día y la noche en una zona costera (y por lo tanto, con un elevado porcentaje de humedad ambiente) y una zona continental o desértica (con baja humedad ambiente, generalmente igual o inferior al 10 %), se observa:
• * es baja en las zonas costeras, o sea, es poca la diferencia de temperatura entre el día y la noche)
• * es elevada en las zonas desérticas, llegando a tener temperaturas de 50 °C de día y temperaturas bajo cero de noche. De hecho, en los desiertos se forma escarcha en lugar de rocío.

VEGETACIÓN COMO REGULADORA DE CLIMA

• En los ámbitos urbanos existe un efecto denominado efecto isla de calor, que es la generación de calor como consecuencia de las grandes cantidades hormigón, pavimento y otros materiales que acumulan calor, además de que son lugares en los que hay gran cantidad de máquinas, como coches y aires acondicionados, que al funcionar emanan calor.
• La vegetación urbana (plantas y especialmente árboles) proporcionan grandes beneficios a los ambientes urbanos, haciendo que en ella se desarrolle una vida más agradable, además de su importancia estética y ornamental.
• En primer lugar, la vegetación urbana mejora la temperatura del aire a través del control de la radiación del Sol y la humedad ambiental, por lo que la vegetación regula el clima de las ciudades. Los árboles y plantas dan estabilidad a la temperatura urbana al subir los niveles de humedad ambiental mediante el proceso de evapotranspiración (eliminación de vapor de agua a través de las hojas). Además, las hojas tapan el paso del Sol, logrando disminuir la temperatura de estas islas de calor. En épocas veraniegas, la temperatura del asfalto bajo la sombra que dan los árboles, puede ser hasta 20ºC más baja que si no hubiera esta sombra y el follaje de los árboles hace que el aire esté entre 3ºC y 5ºC más fresco.
• Además, los árboles son como pulmones urbanos que proporcionan oxígeno a la atmósfera y absorben el CO2 mediante el proceso de fotosíntesis. La vegetación también filtra y aromatiza el aire y tienen una gran capacidad de reducir la polución. Esto lo hacen filtrando la contaminación, ya que atrapan las macropartículas de polvo, productos químicos y hollín. Mediante la fotosíntesis, además, remueven contaminantes peligrosos y absorben elementos a base de petróleo, previniendo que los sistemas de agua los reciban.
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Cómo influye la vegetación en el clima

• Además de que la vegetación tiene efectos de enfriamiento sobre la temperatura local, también ejerce otro efecto, el efecto de calentamiento del clima.
• La presencia de vegetación reduce el albedo, que es el porcentaje de radiación que una superficie refleja respecto a la radiación que incide en ella, ya que los colores más oscuros absorben mayor cantidad de radiación solar y reflejan menos de esta radiación hacía el exterior. A esto hay que sumarle que, al ser organismos de superficie rugosa, absorben más. Como consecuencia, la vegetación aumenta la temperatura local por aumento del calor transferido.
• Por otro lado, al haber mayor cobertura vegetal, también hay más evapotranspiración, lo que favorece la condensación y la generación de nubes y lluvias locales. Además, se gasta más calor en pasar el agua desde el estado líquido al gaseoso, lo que da lugar a un enfriamiento de las temperaturas locales.
• Por tanto, el efecto de la vegetación sobre la temperatura es ambiguo. Hay ambientes, como el urbano, donde predomina más el enfriamiento donde las coberturas vegetales no son tan amplias y otros ambientes, como ambientes rurales y naturales como las selvas, donde hay más vegetación predomina más el efecto de calentamiento.
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LA VENTILACIÓN NATURAL

• Definición
• La ventilación natural es la técnica por la cual se permite el ingreso de aire exterior dentro de un edificio por medios naturales (no mecánicos).
• Objetivos de la ventilación natural
• El objetivo de la ventilación natural es múltiple en función de la climatología y las características internas del edificio.
• Mejora del confort interior
• El objetivo principal en aplicaciones para Arquitectura de la ventilación natural es la de generar un confort mejorado en un local por el simple hecho de mover aire dentro del mismo. En ambientes cálidos (y eventualmente húmedos), el movimiento de aire alrededor del cuerpo humano provoca un mayor intercambio térmico con el cuerpo y por lo tanto enfriamiento por lo que aumenta la sensación de confort.
• La ventilación natural no enfría de por si, error que puede verse muy comúnmente afirmado, sino que amplía el rango de confort aceptable para el cuerpo humano para temperaturas más altas de las aceptables. Un error muy típico es considerar que la ventilación natural genera de por si un enfriamiento. La verdadera ventaja de la ventilación es que amplía el rango de confort humano en los ambientes donde se emplea.
• La velocidad mínima para una ventilación natural es de 0, 2 m/s
• La sensación térmica es la temperatura corregida por la existencia de movimiento de aire.
• Eliminación de contaminantes internos u olores
• Si existe generación de contaminantes internos u olores, la introducción de aire exterior permite su eliminación. Se exige una purga de aire viciado y sustitución por aire limpio.
• En cada país pueden existir reglamentos que exijan un ratio de renovación de aire en función de la actividad, la ocupación y el nivel de limpieza a asegurar en el interior. Por lógica, es necesario tener en cuenta la limpieza del aire exterior.
• Eliminación de cargas internas.
• En algunas ocasiones, existe una gran generación de cargas térmicas interiores en un edificio (civil o industrial). Por ejemplo, una nave de inyección de plástico, generará una cantidad de calor muy alta que provocará una elevación de la temperatura de la misma por encima de la temperatura exterior. Si este es el caso es posible extraer aire de las zonas calientes y sustituirlo por aire exterior limpio. Una técnica para ello es la ventilación natural.

VENTILACIÓN NATURAL VENTAJAS E INCONVENIENTES

• La ventilación natural tiene las siguientes ventajas:
• Consumo energético reducido
• Fácil y barato de implementar
• Es un sistema natural al que el cuerpo humano reacciona favorablemente
• Sin embargo, también tiene una serie de inconvenientes
• Es difícil de controlar: Velocidades excesivas, contraflujos, etc.
• No permite controlar la calidad del aire que se introduce en el edificio. La colocación de filtros en las rejillas de entrada de aire es una opción pero en general la pérdida de carga provocada reducirá en gran medida el caudal de aire.
• Posibilidad de acceso de ruido al interior del edificio
• Posibilidad de acceso de agua, insectos, aves al interior si no está bien diseñado el sistema

TÉCNICAS PARA VENTILACIÓN NATURAL

• La ventilación natural es fenómeno simple de entender y difícil de controlar de forma efectiva.
• El movimiento de cualquier fluido, y el aire lo es, es provocado por la diferencia de presión entre dos puntos: Alta presión (entrada de aire) y baja presión (salida de aire). Los medios para provocar diferencias de presión son los siguientes:
• Diferencias de presión por efectos térmicos
• El aire caliente es menos denso que el aire frío y por lo tanto tiende a ascender. En ese ascenso, el aire frío ocupa su lugar. Es un movimiento de convección natural.
• Una técnica para provocar ventilación natural es la de generar zonas calientes en el edificio que harán de «motor» del aire. Estas zonas se ubicarán en la parte alta del edificio en la que además se ubicarán las rejas de salida de aire mientras que el aire «frío» ingresará por la parte inferior del mismo.
• Diferencias de presión por efectos del viento El viento provoca sobrepresiones sobre fachadas (y depresiones en otras) por lo que se generará la deseada diferencia de presión que provocará el movimiento de aire dentro del edificio. Si se ubican convenientemente las rejas de entrada y salida de aire se generará un movimiento de ventilación entre ellas.