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Fundación EcoAndina
Agosto 2009
Sehmsdorf | Schimke
Fundación EcoAndina
Agosto 2009
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Agosto 2009
Propietarios: Fundacion EcoAndina
Silvia Monica Rojo, Präsidentin
Carlos M. Rodriguez, Koordination
Enrique Romero 43
Villa Jardin de Reyes
4600 San Salvador de Jujuy
Argentinien
Arquitectos:
Arq. Michael Sehmsdorf I
Max Schimke
1640 Guido 7a
Buenos Aires 1016
Capital Federal
Argentinien
Proyectista local:
Proyectista solar:
Christoph Müller
CIM/Fundacion EcoAndina
Coronel Arias 109
4600 San Salvador de Jujuy
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Arq. Jorge Horacio Ramirez
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Antecedentes
Descripción del Proyecto
La región:
Antecedentes:
Fundación EcoAndina trabaja en la
región de la Puna, la cual contempla la
meseta que se extiende desde el sur
de Bolivia hasta el Noroeste de la Argentina. Con una altura promedio de
alrededor de 3.300 m.s.n.m., el clima
de la Puna oscila entre semi - árido y
árido y las temperaturas anuales promedio varían entre los 2 y 10 [ºC], en
las regiones más altas. La Puna tiene
un paisaje austero, con pocos recursos
naturales y muy poca población.
La mayoría de los hogares de la Puna
están aislados de la red pública de
abastecimiento de energía eléctrica, lo
que asociado a la falta de combustibles
naturales, reduce la provisión de recursos energéticos al empleo del gas propano que es suministrado en garrafas.
Estas garrafas, típicamente de 15 kg,
se venden a precios muy elevados, el
cual llega a ser 13 veces más alto, por
m3, que el del gas metano suministrado
por la red pública de abastecimiento.
El trabajo de la Fundación se concentra en ofrecer fuentes de energía alternativas a las garrafas de gas propano
para los hogares alejados de las redes,
sobre todo hogares humildes con pocos recursos. Para ello se han desarrollado tecnologías “Lowtech” como
cocinas solares, calefactores solares,
colectores de agua y aire caliente, que
cuestan aproximadamente un tercio de
los colectores disponibles en el mercado.
prende un edificio taller y un centro de
capacitación para futuros propietarios
y proyectistas. Una posible tercera etapa prevé la construcción de viviendas
temporarias para becarios.
En un comienzo, estas aplicaciones
fueron muy resistidas, principalmente
por desconocimiento de los beneficios
asociados como también por considerarse compleja sus instalaciones. A
medida que las mismas fueron implementadas, las bondades de los sistemas fueron reconocidas y hoy gozan
de gran aceptación y demanda.
Esta situación ha generado que las actuales capacidades de espacio y personal de la Fundación, llegaran a un
límite, y es por ello que se tomó la decisión de crear un centro solar en San
Salvador de Jujuy. El centro solar com-
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Perspectiva
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Perspectiva
Paneles para
la calefacción del agua
Paneles fotovoltáicos
Paneles para la
calefacción del aire
Equipo técnico
visible de los
paneles solares
Horno solar
Espejo
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iluminación indirecta
Muro trombe
Persianas para proteger el
“jardín de invierno”
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Masterplan
Fase de la construcción
1. Lombricoltura
2. Huerta con riego por goteo
3. Invernadero
4. Depósito
viviendas temporarias para
becarios
Taller de diseño
y construcctión de
equipos solares
Planta filoterrestre
Patio de actividades
ecológicas
Oficina | “casa muestra”
estacionamiento
Concepto de construcción
Los arquitectos a cargo del diseño del
proyecto, optaron por un concepto doble.
Por un lado el edificio del taller, para el
cual se prevé por razones de costos una
construcción de tipo simple, integra las
aplicaciones desarrolladas por EcoAndina
en un proceso aditivo. Esto representa la
situación real de la mayoría de los proyectos de la Fundación en la Puna, donde
se agrega posteriormente a los edificios
existentes los colectores solares para el
abastecimiento de agua caliente y de aire
caliente (calefacción). Por otro lado, la planificación del centro de capacitación, ya
toma en consideración desde el comienzo,
los principios de diseño sustentable activos
y pasivos. De este modo, el edificio servirá
como casa modelo y ejemplo práctico.
Ambos edificios están concebidos de
tal manera, que rodean un patio central,
que puede ser utilizado para eventos de
demostración. Alrededor del patio central
verde, se exponen diferentes tecnologías,
como una instalación para el filtrado de
aguas grises y distintos modelos de colectores. Al norte se encuentra el edificio
de capacitación con una orientación optimizada hacia el oeste – este. Todas las
funciones están orientadas hacia el sur
(es decir en sentido contrario al sol), con
respecto al patio central. Sobre el techo
hay un “sombrero solar” con colectores
solares, integrados al norte y claraboyas
en el sentido contrario al sol.
En la elección de los materiales se da preferencia a los materiales locales, que serán
transformados en un lenguaje de arquitectura moderna.
Exposición del
equipo solares
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Integración y aplicación
de los equipos solares
Taller de diseño
y construcción de
equipos solares
Estrategia 1:
Los equipos solares están aplicados
sobre el techo de la casa. La aplicación del equipo pasa después de
la construcción de la casa.
Oficina, cocina,
sala de conferencia
| “Musterhaus”
Estrategia 2:
Los equipos solares están integrados en los elementos de la casa.
Por ejemplo en el techo y las paredes.
La integración es parte del proceso de diseño (proyecto).
(“capacity building”)
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Estudio de
sombras
21 Junio
09.00 a.m.
12.00 a.m.
05.00 p.m.
12.00 a.m.
05.00 p.m.
21 Deciembre
09.00 a.m.
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Incidencia solar
sobre el edificio
Las superficies coloradas representan
la ubicación de los equipos solares en
el edificio.
En este caso:
- Paneles para la calefacción del aire
- Paneles para la calefacción del agua
- Paneles fotovoltáicos
- Muro trombe
Los colores representan la energia solar absorbida por las superficies (*).
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Concepto
de construcción
Concepto climático
El edificio de capacitación está constituido por una sala de conferencias, oficinas y una “cocina de demostración”.
La sala de conferencias y las oficinas
/ cocina están aisladas térmicamente
entre sí, y se calefaccionan en forma
independiente. Frente a la sala de
conferencias, de aproximadamente 80
metros cuadrados, orientada hacia el
norte, hay un muro Trombe , que especialmente en invierno, cuando el sol
está más bajo, sirve como masa de
almacenamiento que absorbe el calor
que luego irradia hacia el interior del
edificio. En verano, el marco que sobresale y la protección para el sol colocada en el hormigón liso, evitan un
sobrecalentamiento del muro Trombe.
Por el contrario, las oficinas y la cocina son calefaccionadas por medio de
colectores de aire caliente integrados
en el techo. Aquí se aplican conceptos de calefacción solar desarrollados
muro trombe
Patio de actividades
recreativas ecológicas
sur
paneles de
calificación de
aire
vista!
funciónes
jardín de
invierno
entrada
Planta filoterrestre
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Orientación de los funciónes
Calefacción
por Christoph Mueller (Experto CIM del
programa de cooperación que trabaja
para EcoAndina). Este sistema de calefacción contempla la distribución del
aire caliente que se encuentra en los
colectores, por medio de circulación
natural por conductos, a una capa de
grava que se encuentra debajo de la
placa del piso. De este modo, se distribuye la energía calórica almacenada,
por fases a las oficinas y a la cocina
que se encuentran sobre la misma. El
concepto ha sido realizado por primera
vez en la Puna hace algunos años y
desde entonces ha sido optimizado.
Además las oficinas orientadas hacia el
sur y la cocina cuentan con un “jardín
de invierno”, que sirve como sala de
estar o de reuniones. Para evitar un
sobre-calentamiento en el verano, se
planifica la instalación de elementos de
protección solar regulables.
Los colectores solares integrados en el
techo, son de tres tipos diferentes: colectores para agua caliente, colectores
de aire caliente y paneles fotovoltáicos, para asegurar el futuro abastecimiento de electricidad del edificio. En
la integración de los colectores sobre
el revestimiento del techo, se planifican
claraboyas para la iluminación indirecta de la sala de conferencias y de las
oficinas, del lado sur, es decir en sentido contrario al sol. En una parte central
del denominado “sombrero solar”, se
encuentran los dispositivos periféricos
de los paneles solares en forma visible
para fines de demostración, como los
tanques de almacenamiento y las baterías.
Illuminación indirecta
sur
norte
Jardin de invierno
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Calefacción solar
Principio de función
Principio - Dia:
Horno solar:
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Principio - Noche:
Calefacción solar con acumaldor :
Horno solar:
Calefacción solar con acumaldor :
Horno solar:
1 espejo solar
2 horno solar
Calefacción solar
con acumaldor :
a Panel de calentamiento solar
b aire de alimentación (caliente)
c radiación térmica
d aire de escape (frio)
e ventilador
f Solarmodul / ventilador
g bloqueo de reflujo
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Muro trombe
Principio de función
Principio - Dia:
Principio - Noche:
Un muro Trombe o muro Trombe-Michel, es un muro o pared orientada al sol, preferentemente al norte
en el hemisferio sur y al sur en el hemisferio norte construida con materiales que puedan acumular calor
bajo el efecto de masa térmica (tales como piedra, hormigón, adobe o agua), combinado con un espacio
de aire, una lámina de vidrio y ventilaciones formando un colector solar térmico.
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Muro Trombe:
a Vidrio
b espacio „invernadero“
c accumulador
d aire alimentación (caliente)
e aire escape (frio)
f bloqueo de reflujo
g collectores
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Concomitancia de
los Principios de Configuración
Principios de Configuración
En el diagrama más adelante está esquematizado la relación entre la medida
de configuración y el rendimiento de todas las medidas tomadas. La jerarquía
consiste en una cadena de medidas que tienen un nexo directo. El concepto
del centro de capacitación toma este orden en cuenta a fin de poder realizar un
concepto climático coherente.
Ejemplo simple: Un alto rendimiento de los colectores relativamente caros
(elementos activos) solamente se realize si al mismo tiempo existe una
conducta consciente del usuario y si se instalan un aislamiento suficiente (valor
K) y elementos pasivos. A primera vista suena obvio pero no refleja la situación
real en la Puna.
4. Elementos activos
3. Elementos pasivos
o las ventanas, sobre todo durante el atardecer – cuando se haya acumulado
la mayor cantitad de energía solar. Para niños ese concepto es difícil a entender, con la consecuencia de que habitualmente quedan abiertas las puertas
después de las clases. Ese problema se podría solucionar por unas medidas
simples como la instalación de puertas dobles y esclusas .
2.
Forma y Orientación:
(alto rendimiento con bajos costos pero elevado esfuerzo de planeami
ento)
p. ej. orientación oeste-este
•
•
•
Inclinación del techo hacia el norte si se utilizan colectores solares (he
misferio sur)
Determinación de la inclinación del techo (longitud –3 grados)
Orientación y dimensionado de los huecos del edificio; empleo de un invernadero etc.
Ejemplos:
La mayoría de los edificios en Argentina se constuyó sin apoyo de un arquitecto
(aprox. 70%?), sobre todo en areas rurales. Eso significa que la mayoría de los
1. conducto del usario
edificios se planificó y se realizó por laicos, sin conocimiento profesional sobre
las ciencias de obra de construcción y física de construcción. En general la parte económica es más importante que aspectos energéticos. No se efectuan mecostos
rendimiento
didas apropriadas para la utilización de la energía solar como la orientación del
edificio, el alineamiento de los funcionamientos internos y la sintonización de
la geometría con respecto al cuerpo de la obra. Por lo tanto se complica agregar colectores posteriormente a los edificios existentes. Sin embargo, tampoco
1.
Conducta del usuario
acatan muchos arquitectos estos principios básicos en construyendo casas,
(alto rendimiento sin o con bajos costos)
generalmente por desconocimiento. En el centro de capacitación se plantean
•
Cerrar puertas y ventanas
•
Abrir válvulas a la hora adecuada para dejar entrar el calor al almacenaje cursos básicos para apoyar contratistas de obras y proyectistas con respecto a
esos asuntos.
en el suelo
Otro ejemplo es la planificación de escuelas en Argentina. Generalmente se
•
Instalación de esclusas para evitar el escape de
utiliza un concepto estándard que fue desarrollado por el ministerio de educa
energía calórica/frigorífica
ción. A consecuencia de ello, el mismo concepto se lleva a cabo en contextos
climáticos muy diferentes – desde la tierra baja tropical hasta el altiplano a 4300
Ejemplo:
metros de altura.
En algunas escuelas se instalaron calfaciones solares, las cuales acumulan el
calor solar durante el día y luego irradian el calor desfasadamente durante la
noche y la madrugada hacia el interior. Para un buen funcionamiento de la calefacción solar es decisivo que no ocurra ningúna pérdida de calor por las puertas
2. Orientación y forma
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Concomitancia de
los Principios de Configuración
Elementos pasivos
(alto rendimiento con costos elevados)
•
•
•
•
Resultado:
En el planeamiento presentado tratamos de unir todos los cuatro componentes
mencionados a fin de tanto poder realizar un concepto convincente del edificio
como crear un centro de capacitación atractivo y ejemplar.
Aislamiento del edificio; mejora del valor K
Impermeable al viento
Elementos de sombra
Esclusas
Ejemplo:
La casa típica en la Puna está construida de hormigón armado como esqueleto y completada por ladrillos de barro. El techo normalmente se construye de
chapa de acero cincado. En algunos casos tiene un techo descolgado de madera sin aislamiento. Para una integración razonable de colectores solares el
aislamiento es insoslayable. Como la calefacción solar elejida por la Fundación
EcoAndina es de un tipo lento para reaccionar, con el propósito de puentear las
horas frias del anochecer, la aislación del techo es sumamente importante. Vea
tabla valor K “pretendido” y “existente”
4. Elementos activos
•
Módulos fotovoltaicos
•
Colectores de agua caliente
•
Colectores de aire caliente
a)
Para la calefacción directa de la superficie útil, por solpo directo de aire
caliente
b)
Calefacción solar con masa de almacenamiento del calor: Se encamina
aire caliente hacia la masa de almacenamiento que absobe el calor en el suelo. Luego el suelo emana la energía térmica desfasadamente como radiación
térmica hacia los espacios arriba del almacenamiento.
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Información addicional
Resumen
1. Datos energéticos
Demanda eléctrica asumida
por día
3 computadores tipo desktop
3 computadores tipo laptop
1 cañon
audio
iluminación (interior/exterior)
heladera
varios
32 kWh/m²a
Demanda calórica asumida
Iluminación promedio anual
en San Salvador de Jujuy
5,0 kWh/d
(Latitud: 24° 12’ Sur - Longitud:
65° 18’ Oeste)
1.786 kWh/m²a
Módulos fotovoltaicos; ca. 8m2;
Output diario promedio anual
Calefacción Solar
(almacenador térmico en el
suelo)
Sala de estar y entrada
Colectores aéreos (Ventilación
directa a través de colectores)
Invernadero
Sala de enseñanza
Muro Trombe
Ventilación directa a través de
colectores
Agua caliente
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Taller
(acabado – modificaciones
planteados)
110 m2
Centro de capacitación
Fase I
130 m2
Biblioteca
Fase II -III
45 m2
Viviendas para becarios
Fase II ‘III
125m2
410 m2
4. Coeficientes de transmisión de calor (valor K)
En el planeamiento presentado tratamos
de unir todos los cuatro componentes
mencionados a fin de tanto poder realizar un
concepto convincente del edificio como crear
un centro de capacitación atractivo y ejemplar.
Demanda calórica calculada para el centro
solar y ganacia solar de la calefacción solar
(exclusivo el pared Trombe) (Intercambio del
aire 0,3 [1/h])
Superficie útil:
5,2 kWh/d
Sistema calórico del centro de
capacitación:
Resultado:
Espejo solar 8m²,
Apertura: 5,6 m²
Pmax: 3,5 kW
Total
2. Tecnología
Oficinas y cocina
Estufa solar
3. Superficies
1.075 kWh/m²a
Iluminacióm promedia anual
en Alemania
Electricidad
Cocina
Colector de agua caliente
20% de la superficie
útil a calefaccionar está
ocupada por colectores
Superficie útil approx. 30
m2
Superficie colector de aire
caliente
aprox. 10 m2
5 m2
Componente de construcción
habitual en el lugar
Construcción
Valor K existente
Pared
10mm yeso
250mm ladrillo de barro
revoque 20mm
Acristalado / Fachada
Einfachverglasung
Techo
yeso / revestimiento de madera
espacio aéreo 300-500mm
metal galvanisado, cobertura
sobre construcción de base
1.67 W/m2 x K
2.52 W/m2 x K
Aprox. 16 m2 vertical,
superficie de absorción
negra con acristalado
simple
3.5 m2 Colector de aire
caliente
3m2/ Demanda: aprox.
300 l/d
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Inauguración
del Taller
izquierda a derecha:
Titular del Instituto de Vivienda,
Ing. Luis Cosentini;
el Secretario General del Consejo Federal de Ciencia y Tecnología del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación,
Sr. Hugo De Vido;
Secretaria de Planificación,
Ing. Mónica Boero;
Presidente de Fundación EcoAndina,
Téc. Silvia Rojo;
Intendente del Municipio de la ciudad
de San Salvador de Jujuy,
Arq. Raúl Jorge;
el Cónsul Honorario de Alemania en
las provincias de Salta y Jujuy,
Ing. Werner Gräfe;
Ministro de Infraestructura y Planificación del Gob. de Jujuy,
Dr. Fernando Frías;
Agente de Ciencia y Técnica de la Provincia de Jujuy,
Ing. Ernesto Eisemberg.
Secretario de Infraestructura,
Arq. Fernando Rosenbluth;
Embajador de la República Federal de
Alemania en Argentina,
S.E. Ing. Günter Kniess,
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Visita
del embajador aleman
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Participantes
Propietarios:
EcoAndina fue constituida hace 17 años. El deseo compartido era el aprovechamiento
de las riquezas naturales de la región de los Andes y el aseguramiento de una base
de vida para la población local, manteniendo la identidad cultural e histórica. Desde
entonces el grupo estudia la forma de introducir técnicas solares adaptadas y sistemas
de agua potable en el marco del desarrollo rural de la región de la Puna argentina.
Contacto:
Fundacion EcoAndina
Silvia Mónica Rojo, Presidenta
Carlos M. Rodriguez, Coordinador
Enrique Romero 43
Villa Jardín de Reyes
4600 San Salvador de Jujuy
Argentina
Arquitectos
Michael Sehmsdorf se ha desempeñado durante ocho años como Director de Proyectos
Internacionales para el estudio Foster & Partners en Londres. Después ha decidido
trabajar en forma independiente en Buenos Aires.
Max Schimke es un arquitecto de origen alemán – italiano, después de años de actividad
profesional en Roma ahora trabaja en Buenos Aires.
Hace un año que Michael Sehmsdorf y Max Schimke trabajan en proyectos en el país y
en el exterior.
Contacto:
Proyectista local:
Michael Sehmsdorf
Guido 1640 7º piso 7A
Buenos Aires 1016
Capital Federal
Argentina
Arq. Jorge Horacio Ramirez
Proyectista solar:
Christoph Müller es Ingeniero Mecánico, especializado en energía solar. Después de
trabajar durante 7 años como investigador en el Instituto Solar Jülich, se incorporó al
programa de cooperación argentino – alemán del “Centro para Migración y Desarrollo
internacional” (CIM). Desde hace más de 3 años Christoph Müller es responsable de los
desarrollos técnicos y la coordinación de proyectos de la Fundación de utilidad pública
EcoAndina en San Salvador de Jujuy.
Contacto:
Sehmsdorf | Schimke
Christoph Müller
CIM/ Fundación EcoAndina
Coronel Arias 109
4600 San Salvador de Jujuy
Argentina
Fundación EcoAndina
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AUSPICIANTES
Umweltstiftung I Greenpeace
Große Elbstraße 39
22767 Hamburg
Deutschland
CIM
Centrum für internationale Migration und
Entwicklung
Mendelssohnstrasse 75-77
60325 Frankfurt am Main
Deutschland
Deutsche Botschaft Buenos Aires /
Argentinien
Villanueva 1055
C1426 BMC - Buenos Aires
Argentinien
Ministerio de Infraestructura y
Planificación
Avda. Santibáñez 1602 C.P. 4600 - S.S. de Jujuy
Argentinien
COFECYT
Consejo Federal de Ciencia y Tecnología
Avda. Córdoba 831 - 2º piso, of 209
(C1054AAH) Ciudad Autónoma de Buenos Aires
Argentinien
Municipalidad de San Salvador de
Jujuy
Av. El Éxodo 215
C.P. 4600 - San Salvador de Jujuy
Argentinien
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