Post on 18-Sep-2018
CLIMA, CONFORT Y ARQUITECTURA
HACIA UNA ARQUITECTURA SUSTENTABLE
TALLER DE MATERIALIDAD 2 / PROF. ADJ. PABLO AZQUETA / CATEDRA RAUL UTGES
CONSUMO TOTAL POR SECTORES2005
RESIDENCIAL24%
COMERCIAL Y PUBLICO
8%
TRANSPORTE30%
AGRO11%
INDUSTRIA27%
CLIMA
Podemos inferir razonablemente que alrededor de 4.000.000 (50% de las viviendas no deficitarias ocupadas del país), están ubicadas en la zona bioambiental III, correspondiente a un clima templado-cálido.
Aún en estas condiciones climáticas relativamente benignas y donde el verano es tanto o más importante que el invierno, el confort de sus habitantes requiere de elementos auxiliares (calefactores, ventiladores, equipos de aire acondicionado, etc.).
CONSUMO MEDIO DE UNA VIVIENDA
Se distribuye de la siguiente manera:
• 39% Calefacción – Refrigeración (este porcentaje se reduce con una mayor aislación térmica de la envolvente)
• 28% Para calentamiento de agua sanitaria
• 21% Electrodomésticos
• 12% Iluminación
DISTRIBUCIÓN DE PÉRDIDA DE ENERGÍA EN UNA VIVIENDA
• 33% : PAREDES, TECHOS Y PISOS
• 33% : INFILTRACIONES DE AIRE
• 33% : VENTANAS
TECHOS
Es la parte de una vivienda que presenta una gran pérdida energética, ya que por su orientación es la que intercambia mayor transferencia de calor con el exterior
K= 2.74 W/m²K
TECHO ORIGINAL
K= 0.78 W/m²K
TECHO CON 5cm AISLACIÓN TÉRMICA
La reducción por pérdida de calor por el techo puede llegar al 70%
Análisis del consumo anual de combustible y la contaminación atmosférica de una casa aislada y una no
aislada para el clima de Río Grande, Tierra del Fuego
CARACTERISTICAS DE LA CASA
• A LOS EFECTOS DEL CALCULO SE ESTIMO UNA SUPERFICIE DE TECHO SIMILAR A LA HABITABLE DE 100 m2.
• LA SUPERFICIE DE CERRAMIENTOS OPACOS SE ESTIMO EN 100 m2.
• LA CONSTRUCCION ES EN BLOQUES DE HORMIGON Y EL TECHO CON ESTRUCTURA Y CIELO RASO DE MADERA Y CUBIERTA DE CHAPA.
• LA RESISTENCIA ADICIONAL PROPUESTA PARA LOS MUROS ES DE 1,6 m2K/W Y EL DOBLE PARA EL TECHO.
• EN EL EJEMPLO, EL AISLAMIENTO TERMICO SE OBTUVO CON 3,5 y 7,0 cm DE PUR RESPECTIVAMENTE, OBVIANDOSE LAS PERDIDAS A TRAVES DEL PISO.
Ejemplo cedido gentilmente por Paul Bittner
22.900 kg CO2 / año
22 barriles
26 barriles
CONSUMO ANUAL: 48 Barriles de Petróleo = 6,1t
710 kWh/m2.año
22.900 kg CO2 / año
22 barriles
26 barriles
3 barriles
4.300 kg CO2 / año
6 barriles
CONSUMO ANUAL: 48 Barriles de Petróleo = 6,1t
CONSUMO ANUAL: 9 Barriles de Petróleo = 1,14 t
710 kWh/m2.año
133 kWh/m2.año
710 kWh/m2.año
133 kWh/m2.año
48 barriles 3 barriles
4.300 kg CO2 / año22.900 kg CO2 / año
EL CONSUMO Y LAS EMISIONES SE REDUJERON EN 81.3%
ΔTΔTF =F = RR
Donde:
F: flujo térmico (densidad temporal de la energía) en W/m2.K
ΔT: diferencia de temperaturas en °C
R: resistencia térmica m2.K/W
Donde:
F: flujo térmico (densidad temporal de la energía) en W/m2.K
ΔT: diferencia de temperaturas en °C
R: resistencia térmica m2.K/W
Donde:e: espesor en metros
λ : conductividad térmica en W/m.K
Donde:e: espesor en metros
λ : conductividad térmica en W/m.K
λλR =R = ee
REFRESCANDO ALGUNOS CONCEPTOS
F = (te – ti) / R + (α E) Rse / R + τ EF = (te – ti) / R + (α E) Rse / R + τ E
material 1
cámara de aire
material 2
material 3
K = 1 / RT
RT = Rsi + R1 + Rc + R2 + R3 + Rse
R1 = e1 / λ1
bbaacc
bbaacc
TRANSMITANCIA TERMICA MEDIATRANSMITANCIA TERMICA MEDIATRANSMITANCIA TERMICA MEDIA
K = Ka.Sa/ST + Kb.Sb/ST + Kc.Sc/STKK = = KKaa.S.Saa/S/STT + + KKbb.S.Sbb/S/STT + + KKcc.S.Scc/S/STT
METODOS DE ANALITICOS SIMPLIFICADOS
UN PAR DE CONCEPTOS PARA RECORDAREn la mezcla de aire húmedo, a la cantidad de vapor de agua en el ambiente se la expresa como Presión de Vapor Interior Pvi [kPa] o en gramos de agua por m3 de aire seco (Humedad Absoluta).
A cada valor de temperatura le corresponde una Presión de Vapor de Saturación Pvs.
La Humedad Relativa HR es la relación: Pvi / Pvs.
Si Pvi < Pvs (HR<100 %) le corresponderá una Temperatura de rocío tr inferior a la temperatura ambiente.
20100 30 40 50
5
4
3
2
1
0
PV( k
Pa)
TBS (°C)
0
10
20
30
presión atmosférica:101.3 kPa
TBH(°C
)
DIAGRAMA PSICROMETRICO
100%
50 %
MATERIALES AISLANTES TERMICOSNorma IRAM 1739. ESPESORES DE USO
1/ ESPESOR TECNICO MINIMOAquel que provee un aislamiento térmico mínimo para prevenir
problemas de higiene y salubridad en los edificios.
Por que se desarrollan los mohos
Causas directas:1. La cantidad de vapor de agua que se halle en el ambiente.2. La temperatura superficial interior de los cerramientos (tsi).
Las esporas de los mohos se desarrollarán si hay suficiente humedad.
Los mohos y sus esporas
LAS HUMEDADES DE CONDENSACION
CONDENSACIONES SUPERFICIALES
CONDENSACIONES INTERSTICIALES
• LA PRESION DE VAPOR INTERIOR
• LA TEMPERATURA DE LAS SUPERFICIES INTERIORES
• LOS PUENTES TERMICOS
LAS HUMEDADES DE CONDENSACIONCONDENSACIONES SUPERFICIALES
LA PRESION DE VAPOR INTERIOR
LA TEMPERATURA DE LAS SUPERFICIES INTERIORES
LOS PUENTES TERMICOS
CONDENSACIONES INTERSTICIALES
LA PERMEABILIDAD AL VAPOR DE AGUA
LA LOCALIZACION DEL AISLANTE
LA BARRERA DE VAPOR
T=+20°C
HR=80%
T=-15°C
HR=80%DIFERENCIA DE
TEMPERATURA
DIFERENCIA
DE PRESION DE
VAPOR
DIFUSION DE
VAPOR DE
AGUA
PARED DE CAMARA
FRIGORIFICA
CAMARA FRIGORIFICA
CONGELAMIENTO
DIFUSION A
TRAVES DEL
AISLANTE
ROTURA
BARRERA DE VAPOR
BARRERA DE VAPORBARRERA DE VAPORBARRERA DE VAPOR
CONDENSACION
Presión parcial del
vaporPvi=1,872
kPa
Presión parcial del
vaporPvi=0,132
kPa
BB°° LA LEALTAD LA LEALTAD –– FIRMAT FIRMAT –– SANTA FESANTA FEFecha de entrega de las viviendas: Fecha de entrega de las viviendas:
29/11/9529/11/95
MATERIALES AISLANTES TERMICOSNorma IRAM 1739. ESPESORES DE USO
1. ESPESOR TECNICO MINIMOAquel que provee un aislamiento térmico mínimo para prevenir problemas de higiene y salubridad en los edificios.
2. ESPESOR ECONOMICOAquel que tiene en cuenta los intereses económicos del propietario o el usuario de la vivienda, a partir de balancear los costos de amortización e intereses sobre el capital invertido para el aislamiento térmico, con los que corresponden a los artefactos de calefacción y equipos de refrigeración, si los hubiere, incluyendo sus costos de funcionamiento y mantenimiento.
CI + CF + CMCI + CF + CMVUVU
CU =CU =
Donde:CU es el costo unitario (en cualquier unidad
de valor);CI es el costo inicial;CF es el costo de funcionamiento;CM es el costo de mantenimiento yVU es la vida útil medida en años.
1. ESPESOR TECNICO MINIMOAquel que provee un aislamiento térmico mínimo para prevenir problemas de higiene y salubridad en los edificios.
2. ESPESOR ECONOMICOTiene en cuenta los intereses económicos del propietario o el usuario de la vivienda, a partir de balancear los costos de amortización e intereses sobre el capital invertido para el aislamiento térmico, con los que corresponden a los artefactos de calefacción y equipos de refrigeración, si los hubiere, incluyendo sus costos de funcionamiento y mantenimiento.
3. ESPESOR ECOLOGICOTiene en consideración los intereses de preservación del medio ambiente, en el sentido de minimizar el uso de energía para calefaccionar o refrigerar.
Tiene en cuenta la energía consumida en la producción, transporte, colocación, mantenimiento y disposición final del aislante. Se lo conoce por su acrónimo en inglés (LCA “Life Cycle Assessment”).
MATERIALES AISLANTES TERMICOSNorma IRAM 1739. ESPESORES DE USO
Neopor
Styropor
Lana mineral
0,7
1,0
1,30,71,01,3
Costes (estandardizado)
Envi
rom
enta
lbur
den
(sta
ndar
dize
d)
El analisis de eco-eficiencia mira los productos y procesos desde un punto de vista economico y medioambiental para identificar los mas eficientes.
Beneficio obtenido para el cliente de uso de 1 m²de SATE (sistema aislamiento termico exterior)
Alternativasexaminadas
eco-eficiencia alta
eco-eficiencia baja
NeoporStyropor
Lana mineral
960 kg 544 kg
Neopor43 % menos
materia prima
Meta : λ = 0,032 W/mK
EPS estandar
El valor adicional de Neopor
eco- eficiencia
200 m²x 0,16 m =32 m³ x 17 kg/m³200m² * 0,16= 32m³x 30 kg/m³ = 960 kg
Ejemplo: planchas para SATE (sistema aislamiento termico exterior)
Posible: 0,035 W/mK
mal para laeco eficiencia
La conductividad termica de materiales aislantes
λ total = λ Matrix + λ Gas celular + λ Radiacion
Radiacion
Matrix
Absorbedor IREl nuevo EPS gris plateado contiene absorbedores infrarojos
Absorbedores y reflectores incorpòrados en la matrix previenen dela dssipacion del calor causadapor la radiacion
Gas celular
aislamiento termico para la cubiertaLa casa- 3-litros
Placas de 20cm de espesor de Neopor por el exterior y 9cm entre vigas de madera interiores
Porticones corredizos en vez de persianas aportan una mejor apariencia y evitan puentes termicos
Nuevos balcones ampliosincrementan el nivel de confort.
LUWOGE, la promotora de BASFEficiencia energetica en la rehabilitacion y casas de bajo consumo de
nueva plantaRehabilitacion : 3LH, 5LH und 7LH, obra nueva : 1LH, 5LH
BASF Showcase Ludwigshafen, ‘Barrio de Brunck‘
Desarollo historico hacia el camino de edificios de bajo consumo en Alemania
Tipologia y año1. Ordenanza aisl. termico (1978) 200-2502. Ordenanza aisl. termico (1984) 130-1503. Ordenanza aisl. termico (1995) 80-100Ordenanza ahorro energia (2002) 90-70Casa bajo consumo 1. Generation 70Casa bajo consumo 2. Generation 40Casa pasiva 15Casa energeticamente autosuficiente
0
Casa con ganancia energetica ++ ....
Consumo energia calefacción (kWH/m²a)
Phase Change Materials Calor latente de fusión pararegulación del clima interior.
Marco SchmidtMarketing Construction Chemicals, Functional Polymers Division, BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen, Germany
Source: Contemporary House, Munich
Utilización de los Phase Change Materials (PCM)
Foto
: MFS
Foto
: MFS
Moderna arquitectura ligera Antiguo edificio pesado
PCM en verano – Aislamiento en invierno
En invierno el aislamiento térmico reduce la pérdida de calor a
través de las paredes.
En verano la mayor parte de la energía entra por las ventanas.
Vias de un control efectivo de la temperatura:
Almacenamiento de calor
Sombra
Ventilación nocturna
Aislamiento
= temperaturainterior resultante 200 t
Utilización de los PCM en construccion
3 cm yeso, conteniedo 30% PCM
18 cm hormigon
23 cm ladrillosEl PCM toma calor de la habitación
Recristalización para recarga del PCM
con PCM
cpΔH
SinPCM
Comparación de las temperaturas del aire[°C]
Zona de confortestabilizada
Date source: FHG ISE
Picture: BASF
Microcapsulas como embalaje
Materiales de construcción impregnados con PCM pueden exudar
Acumuladores de calor latente Microencapsulados superan esteproblema.
RecubrimientoPolimerico
CeraFp: aprox.. 26CΔ H: 110 J/g
5 µm
Picture: BASF
Dipl. Ing. (FH) Marco Schmidt, EDK/BB-H201, BASF AG, Ludwigshafen, Germany
CASA MODELO DE BASF con Criterios de Sustentabilidad en Tortuguitas, Buenos
Aires, Argentina
EJEMPLO DE DETALLE CONSTRUTIVO DE CUBIERTACenefa perimetral de terminación de chapa de acero galvanizado prepintado (blanco tiza) / Ver detalle de plegado
Mojinete de Mampostería de ladrillos cerámicos estructurales (18x19x33), con azotado hidrófugo y jaharro
SATE (Sistema de Aislamiento Térmico Exterior – EIFS) con 50 mmde Neopor y “Base Coat”, malla de vidrio de refuerzo y material de terminación SENERGY
Canto rodado 20-40 sobre manta de geotextil ≥ 120 g/m2
Aislación Térmica superior (Techo Invertido) de espuma de Poliuretano Proyectado de 75 mm y 60 kg/m3
Impermeabilización con membrana elastomérica HLM 5000
Hormigón Alivianado con Perlas de Styropor pre-expandidas y aditivadas
Sistema de ventilación de contrapiso para el secado y nivelación de Presiones de vapor de agua (Ver detalle)
Losa de viguetas pretensadas y bloques de forjado de Styropor (Ver detalle)
Jaharro y enlucido de yeso, con imprimación y pintura al látex Casablanca
Junta de dilatación con placa de Styropor liviano (10 kg/m3) de 20 mm
MURO DOBLE MACIZO CON HOJA EXTERIOR VISTA E HIDROFUGADA CON SILICONA.
AISLACION TERMICA Y AZOTADO HIDROFUGO EN CARA INTERNA DE HOJA INTERIOR COMO
BARRERA DE VAPOR.REVOQUE INTERIOR CON JAHARRO Y
ENLUCIDO
ALGUNAS SOLUCIONES DE MUROS
MURO COMPUESTO CON ESTRUCTURA INDEPENDIENTE, TERMINACION EXTERIOR DE LADRILLO VISTO CON AISLANTE TERMICO Y
BARRERA DE VAPOR (AZOTADO HIDROFUGO Y EMULSION ASFALTICA), APLICADA SOBRE LA
CARA EXTERNA DE LA HOJA INTERIOR DE LADRILLO CERAMICO HUECO DE 12, TERMINADO INTERIORMENTE, CON JAHARRO TRADICIONAL Y
ENLUCIDO O REVOQUE MONOCOMPONENTE
MURO DE LADRILLO CERAMICO HUECO REVOCADO EN AMBAS CARAS Y CON
AISLACION TERMICA EXTERIOR TIPO “EIFS” CON “BASE COAT”, EPS Y
MALLA DE VIDRIO ASODICA (protección a los álcalis)
DESPIECE DE LOS COMPONENTES
CUBIERTA DE CHAPA (GALVANIZADA SINUSOIDAL, ALUMINIZADA
TRAPEZOIDAL, ETC.)
PLACAS LONGITUDINALES DE EPS (ENTRE CLAVADERAS)
LISTONES DE 2 x 1; 2 x 1 ½ ó 2 x 2 COMO CLAVADORES
PLACAS TRANSVERSALES ENTRE LISTONES ESCURRIDORES
LISTONES ESCURRIDORES DE 2 x 1”
BARRERA DE VAPOR
CIELO RASO MACHIHEMBRADO Y CABIOS ESTRUCTURALES
DESPIECE DE LOS COMPONENTES
CUBIERTA DE TEJAS CERAMICAS
LISTONES CLAVADORES DE 2 x 1”
LISTONES ESCURRIDORES DE 2 x 1”
PLACAS DE EPS DE DENSIDAD MEDIA (20 kg/m3) YUXTAPUESTAS.
BARRERA DE VAPOR
MADERA MACHIEMBRADA
CABIOS ESTRUCTURALES
LOSETAS DE CONCRETO U OTRO MATERIAL, CON JUNTA ABIERTA
COLOCADAS SOBRE SOPORTES SIN ADHERIR O CANTO RODADO SUELTO DE
GRANULOMETRIA PAREJA
SEPARADORES DE EPS ó DE POLIETILENO ALTO IMPACTO
MANTA DE GEOTEXTIL
PLACAS DE EPS DE 20 A 25 kg/m3 DEL TIPO “PA” O LISAS POR CORTE O MOLDEADAS
AISLACION HIDRAULICA
CARPETA DE NIVELACION
HORMIGON DE PENDIENTE(EN ESTE CASO DE PERLAS DE EPS
ADITIVADAS)
LOSA DE BOVEDILLA DE VIGUETAS PRETENSADAS Y FORJADO DE BLOQUES
DE EPS (DE CORTE O MOLDEO)
PISO FLOTANTE DE MADERA (O CUAQUIER OTRO PISO ADHERIDO SOBRE CARPETA)
CARPETA DE CONCRETO U HORMIGON
TUBERIA DE POLIETILENO RETICULADO
PLACAS DE EPS DE 20 A 25 kg/m3 LISAS O DE PIEZAS ESPECIALES MOLDEADAS
LOSA DE BOVEDILLA DE VIGUETAS PRETENSADAS Y FORJADO DE BLOQUES DE EPS (DE CORTE O MOLDEO)
PANEL “SANDWICH”PANEL PANEL ““SANDWICHSANDWICH””
Es un panel del tipo multicapa, formado por
dos láminas adheridas en las dos caras mayores de un núcleo de Poliestireno
Expandido.
Adhesivo bi-componente
Adhesivo poliuretánico bi-componente, apto para la unión de superficies metálicas con poliestireno.
Posee retardante de llama.
ASOCIACION ARGENTINA DEL POLIESTIRENO EXPANDIDO AAPE
Revestimiento de techo Isodec con tejas
Pintura y revoque en Isopanel
Revestimiento de techo Isodec con tejas
LA EXPERIENCIA ARGENTINA EN LEGISLACION
NORMAS IRAM de “Acondicionamiento Térmico de Edificios” y “Materiales Aislantes Térmicos” (de aplicación voluntaria).
Ley 13059 de la Provincia de Buenos Aires sobre Uso Racional de la Energía. Promulgada el 09 de abril de 2003. (Aun pendiente de reglamentación).
CONCLUSIONES1. El incremento del Aislamiento Térmico de los Edificios, produce menores costos
en equipos de acondicionamiento, menores gastos de funcionamiento y un significativo ahorro de energía.
2. La Política Energética de subsidiar los combustibles resulta difícil de sustentar a mediano plazo y favorece un elevado consumo.
3. El problema de los recursos energéticos no renovables no es sólo de reservas sino de la viabilidad económica de su explotación.
4. Los países centrales promueven mediante subsidios, exenciones impositivas y penalizaciones: el USO RACIONAL DE LA ENERGIA, MAYORES NIVELES DE AISLAMIENTO TERMICO EN LAS CONSTRUCCIONES y el USO DE ENERGIAS RENOVABLES.