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CIUDADES SOSTENIBLES Y CAMBIO CLIMÁTICO
CONVERSATORIO - SEMINARIO INTERNACIONAL
MITIGACIÓN – CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE Y EFICIENCIA ENERGÉTICA
ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE
Arq. Martín Wieser
Centro de Investigación de la Arquitectura y la Ciudad - CIAC
Departamento de Arquitectura
Pontificia Universidad Católica del Perú
Septiembre de 2014
ARQUITECTURA
entendida como la capacidad de creación de un artificio,
condicionado por aspectos económicos, tecnológicos, culturales y normativos, que
considera(*):
- Lo funcional:
- Lo material:
- Lo formal:
- Lo energético:
la generación de una estructura utilitaria.
Práctico, útil, necesario…
la construcción de un objeto tangible.
Seguro, durable, fiable…
la concepción de un objeto simbólico.
Bello, estimulante, representativo…
la creación de un ambiente habitable.
Cómodo, confortable, estimulante…
Precedentes:
- Revolución industrial, uso creciente de energías fósiles, sobrepoblación, urbanización.
- Uso indiscriminado y creciente de recursos artificiales de climatización e iluminación:
calefacción central, aire acondicionado, iluminación artificial.
- El hombre ‘moderno’ pasa más del 70% de su vida en espacios interiores.
- Los edificios consumen aproximadamente el 50% de la energía, el agua y los materiales
que se producen en el mundo.
(*) Obtenido
y modificado de: Coch Roura, Helena; La utilitat dels espais inútils; UPC, Barcelona, 2003.
Arquitectura Bioclimática (60’ y 70’):
Reconoce, considera y aprovecha las particularidades biológicas y climáticas del lugar (sol,
viento, lluvia, vegetación, etc.) para brindar confort a los ocupantes con el menor consumo
energético posible.
Arquitectura Sostenible / Construcción Sostenible (90’):
Asociado al concepto de ‘Desarrollo Sostenible’, identifica la necesidad de alcanzar niveles
de confortabilidad en los edificios reduciendo los impactos negativos en el medio natural
(dimensión medioambiental del desarrollo).
Vernacular / Low tech vs. High Tech
Casa Reynolds. Nuevo México, 1974. Fuente: U.S. National Archives and Records Administration
Refugio de pastores en la puna de Ancash.
City Hall, Londres, 2002. Fuente: Wikipedia.
ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (I):
Según las características climáticas del emplazamiento del edificio, considera:
I. CONDICIONANTES DEL LUGAR.
La ubicación y el entorno:
- altura relativa,
- pendiente y orientación del terreno,
- presencia de vegetación y masas de agua.
La forma apropiada:
- compacidad y presencia de patios,
- esbeltez,
- orientación.
Las características de la envolvente:
- grado de asentamiento y adosamiento,
- aislamiento y peso (inercia),
- perforación y transparencia,
- textura y color,
- versatilidad.
Las características internas:
- geometría
- compartimentación y conexión,
- aislamiento y peso,
- textura y color.
ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (II):
II. SISTEMAS ESPECIALES (COMPLEMENTARIOS).
Sistemas de captación solar:
- captación directa,
- captación semi-directa (invernaderos),
- captación indirecta o de inercia.
- captación independiente.
Sistemas de ventilación y tratamiento de aire:
- ventilación cruzada,
- generadores de viento por convección,
- generadores de viento por aspiración estática,
- refrigeración evaporativa.
Sistemas de protección de la radiación:
- espacios de sombra (umbráculos y pérgolas),
- protectores de piel (dobles pieles).
- protectores de vanos (aleros, persianas, etc.).
ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (I):
PRINCIPIO I: AHORRO DE RECURSOS.
El edificio (y la ciudad) como organismo:
Flujo de energía, agua y materiales a través del edificio.
‘input’
‘output’
Calor, ruido, luz, partículas en
suspensión, etc.
Energía
(Eléctrica, Gas, Solar, etc.)
Agua
Desagüe
Materiales del edificio
Escombros
(Estructuras, cerramientos, acabados, etc.)
Basura
Productos de consumo
(Mobiliario, equipos, alimentos, insumos, etc.)
(*) Extraído
y modificado de: KIM, Jong-Jin y RIGDON, Brenda; Sustainable Architecture.
ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (I):
PRINCIPIO I: AHORRO DE RECURSOS.
Conservación de
energía
Conservación de
agua
Conservación de
materiales
• Planeamiento urbano con
conciencia energética.
• Planeamiento
ARQ.
arquitectónico con
conciencia energética. BIO.
• Enfriamiento y
calentamiento pasivo.
• Control de las pérdidas
o ganancias de calor.
• Iluminación natural.
• Utilización de materiales de
bajo impacto energético.
• Fuentes alternativas de
energía.
• Utilización de equipos de
eficiencia energética con
dispositivos temporizadores.
Reducción:
• Paisajismo vernacular.
• Reductores de presión.
• Inodoros al vacío, con
tanques más pequeños o de
doble pulsador.
• Control de agua en lavabos y
urinarios.
• Electrodomésticos de bajo
consumo.
• Control de consumo y fugas.
Reutilización:
• Recolección de agua de
lluvia.
• Recolección de aguas
servidas (grises y negras).
• Adaptar los edificios
existentes a nuevos usos.
• Disposición y
dimensionamiento racional
de los elementos y sistemas
del edificio.
• Rehabilitación de las
estructuras existentes.
• Utilización y reutilización de
materiales y componentes
reciclados y reciclables.
• Utilización de materiales no
convencionales.
ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (II):
PRINCIPIO II: CICLO DE VIDA DEL EDIFICIO.
Fase previa a la
construcción
NATURALEZA
Extracción
Procesamiento
Fabricación
Fase posterior a la
construcción
Manejo de
desperdicios
Reciclaje
Reutilización
Transporte
Fase de
construcción
Construcción
Uso y
Mantenimiento
ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (II):
PRINCIPIO II: CICLO DE VIDA DEL EDIFICIO.
Fase previa a la
construcción
Fase de
construcción
Fase posterior a la
construcción
• Utilizar materiales que sean:
• Fabricados con recursos
renovables.
• Extraídos y producidos
sin crear un daño
ecológico.
• Reciclados.
• Reciclables.
• Durables.
• De poco
mantenimiento.
• Minimizar la energía en la
distribución de los
materiales.
• Organizar la construcción
para minimizar el impacto
en el entorno.
• Proveer de facilidades para
la separación de los
desperdicios.
• Utilizar materiales no tóxicos
para proteger la salud de los
constructores y de los
usuarios finales
• Efectuar la limpieza y el
mantenimiento periódico
del edificio con productos
no tóxicos.
• Adaptar las estructuras del
edificio a nuevos programas
y usuarios.
• Reutilizar los materiales y
componentes del edificio.
• Reciclar los materiales y
componentes del edificio.
• Reutilizar los terrenos y la
infraestructura existente.
ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE. PRINCIPIOS / ESTRATEGIAS (III):
PRINCIPIO III: DISEÑO A NIVEL HUMANO.
Preservación de las
condiciones naturales
Diseño y planeamiento
urbano
• Entender el impacto que
tiene el diseño en la
naturaleza.
• Respetar la topografía de la
zona (curvas de nivel).
• No alterar el nivel de la capa
freática.
• Preservar la flora y fauna
existente.
• Promover la densidad y el
desarrollo de zonas de uso
mixto.
• Priorizar el transporte
público e integrarlo en el
diseño.
• Incentivar el transporte no
contaminante (peatonal, no
motorizado).
• Evitar la generación de
polución.
Diseño para el
confort humano
• Proveer confort térmico,
visual y acústico.
• Proveer de contacto visual
con el exterior.
• Considerar la operatividad
de las ventanas.
• Proveer de aire limpio y
fresco.
• Proveer adaptabilidad y
durabilidad a partir de un
diseño capaz de acoger
personas de diferentes
capacidades físicas.
• Utilizar materiales no
tóxicos.
Lima:
Población: 8’700,000
Latitud:
12º 02’ S
Longitud:
77º 01’ W
Melbourne:
Población: 4’100,000
Latitud:
37º 47’ S
Longitud: 144º 58’ E
Temp. del aire. Lima, Perú (ºC)
Temp. del aire. Melbourne, Australia (ºC)
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
-10
ENE
FEB MAR ABR MAY
Temperaturas (ºC)
Media
JUN
JUL
AGO SEP
Máxima Absoluta
Mínima media
OCT NOV
DIC
Máxima media
Mínima Absoluta
-10
ENE
FEB MAR ABR MAY
Temperaturas (ºC)
Media
JUN
JUL
AGO SEP
Máxima Absoluta
Mínima media
OCT NOV
DIC
Máxima media
Mínima Absoluta
Council House 2. Melbourne, Australia.
Datos del edificio:
10 plantas de oficinas para el gobierno local, 540 trabajadores aproximadamente.
1 planta, a nivel de calle para comercio.
1 planta subterránea para estacionamiento.
Dirección: 218-242 Little Collins Street
Culminado a fines de 2005
Área total: 12,536m2
80 estacionamientos para bicicletas
9 duchas para ciclistas
21 estacionamientos para automóviles (área con capacidad de convertirse en áreas de
oficinas u otros usos).
Costo total del proyecto:
$ 77.14 millones
Costo total del edificio:
Estructura
Elementos vinculados a la sostenibilidad
Instrucción y demostración de uso
Requerimientos específicos
(paisajismo, cogenerador, balcones, etc.)
$ 51.05 millones
$ 29.90 millones
$ 11.30 millones
$ 2.80 millones
$ 7.10 millones
Periodo estimado de retorno de inversión de elementos de sostenibilidad: 10 años.
Planta Baja
N
Planta Típica
N
Planta Superior
N
Elevación Norte
Elevación Sur
Elevaciones Este / Oeste
Desempeño ambiental:
Las emisiones del edificio serán un 64% menores a uno de certificación existente.
Frente al edificio existente del concejo municipal:
El consumo energético se reduce 85%
El consumo de gas se reduce en 87%
Produce sólo 13% de las emisiones de CO2
El consumo de agua se reduce en 72%
Los 48m2 de paneles solares proveen de 60% de agua caliente sanitaria.
Los 26m2 de paneles fotovoltaicos proveerán de 3.5kW de energía solar.
Una planta de cogeneración proveerá de 60kW (40% de la demanda) y la pérdida de
calor del cogenerador proveerá del 40% de energía al sistema de climatización.
La masa térmica de los techos ondulantes (e=18cm) reduce le uso de sistemas de aire
acondicionado en 14% en verano.
Las cinco torres refrigerativas (13 m de largo y 1.4 m de diámetro) baja la temperatura del
aire de 35°C a 21°C. Éste ingresa a los comercios de la primera planta. El agua fría que se
mantiene baja a 12°C y se almacena en una ‘batería’ (material de cambio de estado).
Todos los sistemas de ahorro son monitoreados para identificar consumos y eventuales
estrategias de ahorro.
Municipalidad Provincial Coronel Portillo. Pucallpa.
Municipalidad Provincial de El Collao. Ilave.
Hotel Westin. San Isidro, Lima.
Radiación solar que incide sobre la torre, del 1ro de diciembre al 31 de mayo:
A partir de cálculos en software - Ecotect:
Cara NNW:
Cara SSE:
Cara ENE:
Cara WSW:
Techo:
Total de superficies
traslúcidas verticales:
93 Kwh/m2
46 Kwh/m2
148 Kwh/m2
110 Kwh/m2
471 Kwh/m2
397 Kwh/m2
Gasto aproximado de energía durante seis meses para equipos de aire acondicionado,
SOLO PARA RETIRAR EL CALOR QUE HA INGRESADO A TRAVÉS DE LAS SUPERFICIES
TRASLÚCIDAS:
397 Kwh/m2 x 3000 m2 x 0.70 x 0.4 x S/.0.60 = S/.
200 088
Emisiones aproximadas de CO2 vinculadas a la energía consumida:
397 Kwh/m2 x 3000 m2 x 0.70 x 0.4 x 0.40 kg = 133 392 kg (133 Tn)
El coeficiente de 0.7 se refiere a la suma aproximada de los porcentajes de transmisión y absorción de la radiación solar de un cristal
templado. El coeficiente 0.4 se asume en base a un EER de 2.5 (Energy efficiency ratio= Potencia frigorífica / Potencia eléctrica
consumida en refrigeración).
Torres Petronas. Kuala Lumpur, Malasia. César Pelli, 1998.
The New York Times Building. Nueva York. Renzo Piano, 2007.
http://windows.lbl.gov/comm_perf/newyorktimes.htm