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%

METODOS DE CALCULO Y ANALISISECONOMETRICOS

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 %

MATABOLISMO Y CONFORT HIGRPOTERMICO

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

PUENTES TERMICOS GEOMETRICOS

PUENTES TERMICOS CONSTRUCTIVOSPUENTES TERMICOS GEOMETRICOS Y CONSTRUCTIVOS

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

ANALISIS DE CASOS

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

tsi > tr

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

NUEVAS TECNOLOGIAS Y EJEMPLOS DE ARQUITECTURA CON CRITERIOS

DE SUSTENTABILIDAD

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

aun sin balcones Marco de ventana con nucleo aislado con Neopor

solucionesLa casa- 3-litros

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)

Vision Neopor

Bandeja para bebidas

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

SITE PLAN

GROUND FLOOR

UPPER FLOOR

VIEW

VIEW

VIEW

VIEW

PERSPECTIVE

PERSPECTIVE

PERSPECTIVE

PERSPECTIVE

PERSPECTIVE

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

SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS PARA EL AISLAMIENTO TERMICO DE PAREDES Y TECHOS

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)

Sistema de aislamiento “Doble Capa”Para el aislamiento de cubiertas de chapa

sin puentes térmicos

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

El techo ventilado...

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

El techo invertido...

SISTEMA DE AISLAMIENTO SUPERIOR PARA CUBIERTA PESADA

SISTEMA DE AISLAMIENTO SUPERIOR PARA CUBIERTA PESADA

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)

losa radiante...

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)

los paneles...

los paneles...

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

ASOCIACION ARGENTINA DEL POLIESTIRENO EXPANDIDO AAPE

Aplicación en grandes locales comerciales

Ministerio de Vivienda (40 viviendas en obra)

Revestimiento de techo Isodec con tejas

Pintura y revoque en Isopanel

Revestimiento de techo Isodec con tejas

Estudio Arq. Guerra (Montevideo)Estudio Arq. Guerra (Montevideo)

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.