Arquitectura bioclimatica en lugares deserticos

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Arquitectura bioclimatica en lugares deserticos

  1. 1. RECOMENDACIONES ECOTECNOLOGICAS DE CLIMATIZACION BIOCLIMÁTICA CIUDAD JUÁREZ, CHIH. Material compilado para uso docente
  2. 2. Irradiación global en verano Hernández-Tejeda 675 Cal/cm2-día 700 Cal/cm2-día 400 Cal/cm2-día
  3. 3. Irradiación global en invierno Hernández-Tejeda 300 Cal/cm2-día 400 Cal/cm2-día
  4. 4. Localización Ciudad Juárez, fundada en clima semidesértico y a una altura sobre el nivel del mar de 1135 metros
  5. 5. REQUERIMIENTOS DE CLIMATIZACIÓN B. GIVONI HRS. ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE 0:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 1:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 2:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 3:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 4:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 5:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 6:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV CAL.CONV 7:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 8:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 9:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO 10:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO 11:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO 12:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, ENFR. INERCIA, ENFR. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO 13:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, ENFR. INERCIA, ENFR. INERCIA, RAD.INF. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO 14:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, ENFR. INERCIA, ENFR. INERCIA, RAD.INF. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO 15:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, ENFR. INERCIA, ENFR. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO 16:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO 17:00 CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. INERCIA, VENT. CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO 18:00 CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO 19:00 CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 20:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 21:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV 22:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.CONV CAL.CONV 23:00 CAL.CONV CAL.CONV CAL.CONV CAL.PASIVO CAL.PASIVO CONFORT CONFORT CONFORT CAL.PASIVO CAL.PASIVO CAL.CONV CAL.CONV CONDICIÓN: MUY FRÍO FRÍO CONFORT CÁLIDO SECO CÁLIDO SECO REQUIERE:CALENTAMIENTO CONVENCIONAL CALENTAMIENTO PASIVO PROTECCION SOLAR VENTILACIÓN INERCIA TÉRMICA INERCIA TÉRMICA RADIACIÓN INFRARROJA SÍNTESIS Y DIAGNÓSTICO
  6. 6. Sistemas pasivos deSistemas pasivos de climatización yclimatización y EcotecnologíasEcotecnologías Arq. Cosme F. Espinoza G.
  7. 7. Espectro ElectromagneticoEspectro Electromagnetico
  8. 8. Espectro electromagnéticoEspectro electromagnético Existen Ondas que se ven…. y ondas que no se ven….
  9. 9. Ondas electromagnéticas Electricidad Magnetismo
  10. 10. Espectro electromagnético Luz Visible
  11. 11. ¿Calor radiante? Se trasmite con ondas largas infrarrojas en todas las direcciones. Estas, independientes de corrientes de aire, calientan todos los objetos. Por tanto, se calientan los muebles, las paredes y también las personas en la habitación. Todos estos materiales devuelven el calor al espacio y al aire, lo que nos da un bienestar agradable.
  12. 12. El calor es transferencia de energía debido a diferencias de temperatura. En este contexto se introduce la caloría: Una caloría es el calor que se necesita transferir a un gramo de agua, para cambiar su temperatura de 14.5 a 15.5 grados Celsius Se tiene además: 1Cal=1000 cal.
  13. 13. Los sistemas de calefacción calientan directamente el aire en la habitación. Eso se llama convección. El aire calentado sube. Resultado: • Temperaturas altas en el techo (7ºC de diferencia con el suelo). • Pies fríos. • Derroche de energía. • Aire seco y con polvo lo que pueda irritar las vías respiratorias.
  14. 14. Protección de vientos fríos Evitar pérdida de calor Materiales con masa térmica NORTE Propiciar ganancia solar todo el día SUR Amortiguar diferencias térmicas entre exterior e interior 1. Propiciar la ganancia solar durante todo el día. 2. Amortiguar en interiores las diferencias térmicas exteriores entre el día y la noche (14 horas de retraso térmico). 3. Protección de los vientos fríos. 4. Almacenar el calor con materiales de masa térmica. Temperatura de confort preferida en la estación: Tn= 20.4ºC TEMPORADA FRÍA Noviembre, diciembre, enero y febrero BIOCLIMA ESTACIONAL INVIERNO ANÁLISIS Y ESTRATEGIAS
  15. 15. Propiciar ganancia solar enla mañana y tarde Protección de vientos fuertes todo el día Reducir ganancia de calor a mediodía Evitar pérdida de calor Materiales con masa térmica NORTE Propiciar humidificación a mediodía SUR Amortiguar diferencias térmicas entre exterior e interior 1. Propiciar la ganancia solar en la mañana y tarde. 2. Reducir los aportes caloríficos del exterior a medio día. 3. Propiciar una humidificación ligera a mediodía. 4. Protección de vientos fuertes durante todo el día. 5. Amortiguar en interiores las diferencias térmicas exteriores entre el día y la noche (14 horas de retraso térmico). Temperatura de confort preferida en la estación: Tn= 22.7ºC TEMPORADA TEMPLADA Marzo, abril y octubre BIOCLIMA ESTACIONAL TRANSICIÓN ANÁLISIS Y ESTRATEGIAS
  16. 16. Proteccióndel soleamiento directo Propiciar el enfriamiento nocturno estructural Reducir ganancia de calor todo el día Materiales con masa térmica NORTE Amortiguar diferencias térmicas entre exterior e interior Propiciar ventilación con humedad SUR 1. Reducir los aportes caloríficos del exterior todo el día. 2. Protección del soleamiento directo. 3. Amortiguar en interiores las diferencias térmicas exteriores entre el día y la noche ( 14 horas de retraso térmico). 4. Propiciar el enfriamiento nocturno estructural. 5. Propiciar la humidificación todo el día. 6. Optimizar la ventilación natural. 7. Reducir el calor acumulado en la estructura. 8. Propiciar el enfriamiento evaporativo a mediodía. TEMPORADA CÁLIDO- SECO Mayo, junio, julio, agosto y septiembre Temperatura de confort preferida en la estación: Tn= 25.6ºC BIOCLIMA ESTACIONAL VERANO ANÁLISIS Y ESTRATEGIAS
  17. 17. ANÁLISIS Y ESTRATEGIAS Los objetivos primordiales de climatización durante todo el año pueden reducirse a 4 solamente. 1. Optimizar el control y la ganancia solar. 2. Optimizar el control en el uso de la ventilación. 3. Uso de materiales con inercia térmica. 4. Propiciar la humidificación. ANÁLISIS Y ESTRATEGIAS
  18. 18. Elementos del control y Ganancia solarElementos del control y Ganancia solar AleroAlero
  19. 19. Elementos del control solarElementos del control solar Quiebrasol, PartesolQuiebrasol, Partesol
  20. 20. Aleros y cortinas exterioresAleros y cortinas exteriores
  21. 21. Aleros y juego de volúmenesAleros y juego de volúmenes
  22. 22. Efecto InvernaderoEfecto Invernadero
  23. 23. Muro TrombeMuro Trombe (Calentamiento y Ventilación inducida)(Calentamiento y Ventilación inducida)
  24. 24. RECOLECCION DIRECTA DE ENERGÍA SOLAR PARA VIVIENDAS
  25. 25. El calor, que se regenera constantemente por los efectos del sol, la lluvia y el viento, es extraído por medio de un captador exterior enterrado a una profundidad que puede oscilar entre 60 cm y 1 m aproximadamente o de una sonda geotérmica vertical.
  26. 26. VENTILACION PASIVAVENTILACION PASIVA
  27. 27. The Indian Teepee is a classic example of structure employing these forces to ensure adequate ventilation by the provision of a doorway to allow entry of fresh air, and a hole at the top to exhaust stale air. These devices were either holes in the roof with some type of elevated covering to keep the weather out, or new styles of roof systems called Lantern or jack roofs. Efficient natural ventilation No ventilation Absence of roof ventilators prevents hot and stale air escaping building. Minimum ventilation Poorly designed ridge ventilators do not promote adequate ventilation or air Good ventilation Efficient turbine ventilators exhaust hot and stale air and provide a given number
  28. 28. Esquema del efecto chimenea en la ventilación natural Ventilación natural debida al efecto del viento
  29. 29. Muro TrombeMuro Trombe (Ventilación inducida)(Ventilación inducida)
  30. 30. Air movement An acceptable, naturally, ventilated environment can be achieved by exhausting stale air through roof mounted turbine ventilators, such as the market leading Hurricane™ Turbine Ventilator, to provide a given number of air changes per hour. The exhausted air is replaced with fresh air at ambient temperature, which is drawn into the building via low level louvres and doorways, thus providing vertical air movement, which is the most natural, efficient and predictable way to ventilate buildings. http://www.everbreeze.com.au/services/rooftop/natur alventilation.htm Natural Ventilation Provides an acceptable environment in terms of temperature, humidity and air movement
  31. 31. Sistema de humidificaciónSistema de humidificación
  32. 32. Ventilación directa yVentilación directa y subterráneasubterránea
  33. 33. Dubai Old-fashioned air- conditioning! The tower catches wind from four directions and channels it Las torres de viento eran construidas provisionalmente en verano y retiradas en invierno. Preferentemente las torres eran ubicadas sobre el área social, montadas sobre postes siguiendo una planta cuadrada.
  34. 34. Este tipo de casas, pese a su relativo bajo costo, ofrecían serios problemas de seguridad y un riesgo inminente frente a
  35. 35. Utilizando un modelo de la casa Bukash, la Dra. Anne Coles y el Arquitecto Peter Jackson efectuaron análisis computarizados del flujo de aire en las torres. En color azul puede verse cómo la brisa exterior es captada y conducida al interior de la casa, aún con las puertas cerradas. En color verde, el aire interior es succionado y extraído fuera de la casa. En la década de los 70s cuando el petróleo y el desarrollo portuario empezaron a traer desarrollo a Dubái, muchas de estas casas empezaron a ser descuidadas, sus familias se mudaron a casas más modernas y las tradicionales quedaron abandonadas o fueron demolidas por desarrolladores inmobiliarios
  36. 36. Un ab anbar con doble cúpula y captadores de viento en el desierto. Ciudad de Naeen, cercano a Yazd
  37. 37. Badgirs (or Barjeels) in Yazd, Iran)
  38. 38. uso de captadores de viento y qanat para
  39. 39. Borujerdi ha House, built 1857. Iran. Photo taken by user Zereshk, En el centro de Irán. Construido en 1857, es un excelente ejemplo de la antigua y tradicional arquitectura del desierto persa. Los dos altos captadores de viento de la casa andaruni. El captador de viento de "Dowlat-abad" en Yazd, es uno de los más grandes
  40. 40. A new wind power machine has been inspired by a centuries-old idea: Persian "wind catchers." Windation Energy Systems, a California start-up, has developed a wind appliance that looks similar to the modern heating and cooling equipment you see on corporate building rooftops. There's a 8-by-8-foot frame around a 10- foot-high cylinder. Wind blows in the top and is directed to the bottom where the wind turns a turbine to make up to 5 kilowatts of electricity. A single unit wouldn't generate enough power for an entire office building but could offset a
  41. 41. WINDATION ENERGY SYSTEMS AUSTRALIA PTY LTD provides the most effective renewable energy wind turbine suitable for installation to urban buildings in the world. The patented TWM 5000 units by Windation produce up to 5Kw of clean electricity, have no external moving parts and discretely produce electricity. The units are un-obtrusive and comply to International standards IEC 61400-2. Windation units are the premier choice for urban wind farming as the units can be mounted in multiple arrays and operate whisper quietly. Additional power can be produced with solar panel mounting making Windation’s urban
  42. 42. Wind Catchers Wind Catchers and Wind Driven Ventilation Systems offer the best in Natural Ventilation by harnessing the natural movement of the air around us. The design of the Wind Catcher is such that it can capture the air movement and with the use of a controlled damper system, is able to transfer this air directly to through the grille assembly below
  43. 43. The Chilterns Gateway Centre on Dunstable Downs is home to this amazing, surprisingly low-tech air conditioning system. The Wind Catcher, seen above, sits approximately 100m away from the main building and naturally draws air underground to one end of a pipe, the other end of which sits inside the centre’s main building. By the time the air reaches the centre it has been cooled by the earth’s latent temperature. It’s a beautiful modern take on a system which has been used for centuries in Persian architecture
  44. 44. The Kingspan Off-Site’s Lighthouse design is an example of a zero-emissions home design in the UK that was unveiled in 2007. It utilizes (1) a wind catcher for summer ventilation, (2) photovoltaic panels for hot water and electricity, (3) a high level of wall insulation, and (4) a biomass boiler. The house would cost about 40% more than an average house of the same size, but will save tremendously in operating costs, which will over-time cancel out the initial pricetag.
  45. 45. Porche
  46. 46. Porche-Vegetación-Pérgolas
  47. 47. El Porche en Ciudad Juárez
  48. 48. Acequias
  49. 49. Vegetación tipo por fachada para sombreado
  50. 50. Fachada norte
  51. 51. Vivienda solar (Las Cruces N.M.)
  52. 52. Fachada norte; Porche, vegetación y nulas aberturas
  53. 53. Ventilación y humidificación
  54. 54. Fachada sur; Aleros, áreas transparentes y vegetación
  55. 55. PROPUESTAS DISEÑO ARQUITECTÓNICO VEGETACIÓN CADUCA PER ENE

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