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ENFRIAMIENTO PASIVO
Existen diversas tcnicas para evitar el sobre calentamiento de
los espacios durante el perodo de verano. Entre estos se destacan:
1.- VENTILACION NATURAL
Esta es una de las estrategias ms antiguas de enfriamiento y uno
de los puntos ms importantes a considerar por un arquitecto en sus
diseos; como hacer que el aire se mueva en el espacio, para
entregar la mayor confortabilidad a sus ocupantes.
Cmo hacer que se mueva, sin utilizar un medio mecnico o
ventilador? El aire siempre se mueve fcilmente bajo una diferencia
de presin. Las formas de crear diferencias de presin son bsicamente
dos: - Usando la diferencia de presin que rodea al exterior del
edificio causada por el viento. En donde es muy importante conocer
los vientos predominantes del lugar en el que se proyectar. -
Usando diferencia de presin que se produce en el interior del
edificio. El aire caliente es menos denso que el aire fro, es decir
los cuerpos de aire producen variaciones de presin, provocando que
los cuerpos de aire caliente tienda a subir, mientras que fros
tienden a bajar. Esto se conoce como stack effect o efecto
chimenea.
Principios bsicos de ventilacin
Ventilacin Cruzada
La ventilacin Cruzada se produce en recintos, donde existen
aberturas en muros opuestos, originando el flujo de aire ms ptimo a
travs del espacio. A continuacin algunos ejemplos de ventilacin
cruzada.
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Si las aperturas estn en murallas adyacentes, se puede mejorar
la ventilacin con el uso de Wing walls (muros laterales). stos son
paneles slidos verticales situados a un costado de las ventanas,
perpendicular al muro en el que stas se ubican, en el sentido donde
pega el viento en la vivienda. Estos muros laterales aceleraran la
velocidad natural del viento, debido a las diferencias de presin
originadas por su intervencin, lo que los hace muy efectivos cuando
solo es posible ventilar los espacios a travs de un solo muro
exterior.
Ventilacin de Enfriamiento Nocturno
Este es el proceso a travs del cual el calor es removido de la
estructura del un edificio, dejando pasar el aire nocturno fri por
las superficie del edificio, disminuyendo as la temperatura de
paredes, suelos, cielos de las habitaciones.
Esta se utiliza en climas donde existen un gran delta de
temperatura entre el da y la noche, ya que durante el da la
construccin, particularmente conformada por materiales de alta
densidad - muros anchos de baja transmitancia trmica (piedra, adobe
u hormign), aslan el interior de las calurosas y extremas
temperaturas durante el da, para luego ventilar durante la
noche.
PROYECTO RESIDENCIAL EN DUBAI, FX Fowle Architects
Chimeneas Solares Trmicas Con el uso de chimeneas solares
trmicas es posible incrementar el flujo convectivo del aire,
aumentando las diferencias de temperatura dentro del sistema. Esto
se logra empleando un colector de aire termosifnico, para temperar
el aire despus de que es extrado desde los recintos habitables de
un edificio. De esto modo, el aire calentado sube para ser
expulsado desde una apertura superior.
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La estructura de este sistema es similar a la configuracin de
una chimenea, de ah su nombre. Esta puede tener adems, una placa de
metal negro que absorbe fcilmente el calor, situada en el interior,
detrs de la placa vidriada, alcanzando altas temperaturas, por esto
es importante aislarla del espacio interior. La chimenea debe
sobrepasar la altura del la cumbrera. En la parte superior, puede
tener un dispositivo metlico rotatorio, que se abre en el sentido
opuesto del viento, permitiendo la salida del aire saturado sin que
se devuelva.
Los efectos de las chimeneas solares, pueden integrarse en la
vivienda en atrios, conservatorios y caja de escalas abiertas.
El principio de la Chimeneas Solares tambin puede ser aplicado a
Sunrooms (conservatorios) o Muros Trombe. El exceso de calor
generado en la fachada expuesta al norte, puede ventilarse por las
aperturas inferiores conectadas con el espacio habitable, para ser
liberado por las aperturas superiores, tal como se aprecia en las
prximas imgenes:
Las ventilaciones superiores que conectan el Sunroom, con el
espacio
habitable deben estar cerradas y el muro o masa trmica expuesta
debe protegerse del sol, para no calentar interior.
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Ejemplos
CUPULA DEL REICHSTAG, Foster & Partners.
DIGITAL LIBRARY LOYOLA UNIVERSITY CHICAGO, Solomon Cordwell
Buenz Achitects.
La oficina de arquitectos, desarroll un sistema de ventilacin
natural cruzada, usando los vientos predominantes del este, a travs
de la cortina de vidrio doble ubicada en el lado oeste.
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SOUTHERN CROSS STATION IN MELBOURNE, Grimshaw & Partners
(Melbourne, Australia)
Los domos diseados para la estructura, aprovechan los vientos
para inducir efecto chimenea Captadores de Viento Son ductos a
travs de los que pasa el aire antes de llegar al espacio habitable,
para reducir o incrementar la temperatura del aire que entra al
edificio, ya que el aire que entra en los ductos puede ser mas fro
o mas caliente que el que sale al espacio interior, tal como
aprecia a continuacin.
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Captadores de viento en Yazd (Desierto central de Irn) 2.-
EVAPORACION DE ENFRIAMIENTO Este procedimiento puede usarse para
enfriar el edificio directamente por evaporacin o indirectamente
por entrar en contacto con una superficie previamente enfriada por
el mismo procedimiento. Esta estrategia es ideal para climas
secos-calurosos donde la baja humedad produce altas ndices de
evaporacin. - Evaporacin Directa: se produce cuando el aire
relativamente seco pasa sobre una superficie hmeda Ej.: fuente,
espejo o estanque de agua.
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Patio central con un espejo de agua en evaporacin.
Captadores de viento usados en Cairene, Egipto. - Evaporacin
Indirecta: separa el aire enfriado por evaporacin del aire
acondicionado de la habitacin. Esta tcnica permite reducir la
temperatura interior si incorporar humedad al ambiente; es
especialmente adecuado para climas calurosos y hmedos.
Habitualmente se realiza por un conductor que divide y hace las
veces de intercambiador de calor; como se emplea un motor, el
sistema no es netamente pasivo si no ms bien hbrido, tal como se
aprecia en la figura de abajo.
Enfriadores de aire por evaporacin indirecta (circuito abierto y
cerrado)
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3.- AISLACION La aislacin de la estructura, tanto muros, pisos y
cubiertas que configuran la envolvente del edificio, es muy
importante para evitar que este se sobrecaliente durante el da. sta
puede complementarse con ventilacin de enfriamiento nocturno, para
eliminar el calor emitido por trasmitancia durante la noche. 4.-
BARRERAS DE PROTECCION SOLAR
Son ideales para climas mas templados que no requieren de mayor
enfriamiento. Sombrear fachadas y espacios exteriores, reduce las
temperaturas en verano, aumenta el confort y economiza energa. Las
barreras de proteccin solar pueden bloquear el calor hasta en un
90% y generalmente se ubican en las fachadas Norte-Poniente.
Hoy en da, gracias a la tecnologa de nuevos materiales, podemos
encontrar una variada gama de implementos de proteccin solar como
celosas de diversos materiales, ya sea horizontal o vertical,
vidrios reflexivos en variados tonos, adems de otros materiales o
barreras que han sido diseadas por los mismos arquitectos y que no
se encuentran en el mercado. stas pueden ser fijas o mviles
(manuales o mecnicas). Barreras Fijas
Se recomienda espaciar (S) las celosas horizontales fijas a un
75% de su
ancho (W). Estas deben ser lo ms delgadas posibles para no
bloquear el paso del sol en invierno. Las celosas horizontales
fijas deben situarse en un en funcin del ngulo del sol de medioda
en pleno invierno y espaciada correctamente, para permitir
calefaccionar en invierno y sombrear en verano sobre todo en
lugares con inviernos muy fros.
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Se pueden calcular ngulos de medioda en verano e invierno para
diferentes lugares, usando la formula indicada, donde L es la
latitud.
MIDWINTER AND MIDSUMMER NOON SUN ANGLES Midwinter noon sun angle
= 90 (L+23.5) Midsummer noon sun angle = 90 (L23.5)
Equinox noon sun angle = 90 L
Barreras Mviles Las barreras de proteccin
solar ajustables, permiten al usuario regular y nivel de sombra
deseado. Esto es muy prctico en primavera y otoo, donde los
requerimientos de climatizacin son variables. A continuacin,
algunos ejemplos:
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VIVIENDA PUBLICA SUSTENTABLE / Carabanchel 16), por Foreign
Office Architects (FOA),MADRID.
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U.S. COURTHOUSE AND FEDERAL BUILDING, Central Islip, New York,
1993-2000 Richard Meier & Partners Architects.
MUSEO DEL MUNDO ARABE, in Paris France por Jean Nouvel.
A diferencia de los anteriores este sistemas es mecnico y
esta
compuesto de aperturas ajustables, tipo diafragma que se abren o
se cierran segn los requerimientos, adems de entregar un patrn
geomtrico a la fachada.
SONY CENTER BERLIN; por oficina de arquitectos Murphy/Jahn
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ROLLS-ROYS MANUFAC. PLANT/GLAXO WELLCOME HOUSE WEST
N.Grimshaw
GSW HEADQUARTERS, Berlin, Sauerbrunch Hutton Architects.
5.- TECHO JARDIN & FACHADAS VERDES
Techo Jardn
Reduce la demanda de calefaccin (agregando masa y resistencia
trmica) y de enfriamiento (por evaporacin). Los terrarios vidriados
al interior de los espacios tambin contribuyen como agentes pasivos
de climatizacin.
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Ventajas de los Techos Jardn: - Proveen de espacios amenos a los
usuarios de edificios. - Aumenta la vida til de la cubierta. -
Reduce el cause de las aguas lluvias. - Proporcionan aislacin
acstica. - Filtran los contaminantes y el CO2 del aire. - Reducen
la demanda de calefaccin (agregando masa y resistencia trmica) y de
enfriamiento (por evaporacin). -Reducen el efecto isla del calor
urbano.
The ACROS Fukuoka, Japan, Emilio Ambasz & Associates.
Fachadas verdes
Corresponden al uso de la vegetacin en las fachadas expuestas
Nor-Poniente para proporcionar sombra. Generalmente la vegetacin
utilizada es estacionaria u proporciona sombra solo durante el
periodo de verano para permitir el paso del sol en invierno.
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EDIFICIOS CONSORCIO, Santiago y Concepcin, Enrique Browne.
Las Prgolas tambin son un elemento de diseo a utilizar, que
impiden el paso del sol en verano. stas deben situarse a lo largo
de la fachada norte, con el ancho apropiado o equivalente a la
proyeccin de los paramentos verticales.
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Son ideales para climas mas templados que no requieren de mayor
enfriamiento. Sombrear fachadas y espacios exteriores, reduce las
temperaturas en verano, aumenta el confort y economiza energa. Las
barreras de proteccin solar pueden bloquear el calor hasta en un
90% y generalmente se ubican en las fachadas Norte-Poniente.
Barreras MvilesVVIVIENDA PUBLICA SUSTENTABLE / Carabanchel 16), por
Foreign Office Architects (FOA),MADRID.