Climatizacion Pasiva

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Manual de Diseño para viviendas con climatizacion Pasiva

Text of Climatizacion Pasiva

  • Ernst Mller

    Manual de diseo paraviviendas con climatizacin pasiva

    Forschungslabor fr Experimentelles BauenUniversidad de Kassel, Alemania

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    autor:Ernst Mller(fsico, especializado en energa solar y diseo pasivo)

    contacto: Mueller.Ernst@gmail.com (ernstm@uni-kassel.de)

    editor:Forschungslabor fr Experimentelles Bauen FEB(Laboratorio de Construccin Experimental)Universidad de Kassel, Alemania

    Primera edicin revisada: Junio 2002

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    Contenido:Agradecimientos............................................................................................................................ ivPrefacio............................................................................................................................................ v1 Introduccin a la climatizacin pasiva............................................................................ 11.1 Climatizacin pasiva........................................................................................................................ 11.2 Confort trmico ................................................................................................................................ 11.3 Estrategias de climatizacin pasiva y matriz de soluciones constructivas .............................. 2

    2 Herramientas para el diseo pasivo.............................................................................. 112.1 Herramientas tradicionales de diseo pasivo y comparacin de mtodos de diseo........... 112.2 Herramientas simples.................................................................................................................... 132.2.1 Anlisis del clima.............................................................................................................................. 132.2.2 Herramientas de clculo para el dimensionamiento de sobretechos.............................................. 142.3 Simulacin trmica ........................................................................................................................ 192.4 Herramientas de clculo para la estimacin del confort trmico en verano e invierno......... 192.4.1 Desarrollo de las herramientas de clculo....................................................................................... 192.4.2 Caractersticas trmicas bsicas de una casa ................................................................................ 212.4.3 Elementos especiales: espacio tico ............................................................................................... 222.4.4 Determinacin de los factores de correccin................................................................................... 232.4.5 Estimacin del confort trmico en invierno ...................................................................................... 232.4.6 Estimacin del confort trmico en verano........................................................................................ 252.4.7 Calificacin del diseo trmico por las condiciones de confort trmico .......................................... 272.4.8 Resumen de las aplicaciones posibles de las herramientas de clculo.......................................... 28

    3 Recomendaciones de diseo pasivo ............................................................................ 303.1 Recomendaciones de diseo por aspecto constructivo para la zona central de Chile ......... 303.2 Estrategias y recomendaciones sistemticas de diseo pasivo.............................................. 393.3 Comparacin de propuestas de diseo pasivo con diseos convencionales........................ 44

    4 Anexos ............................................................................................................................. 544.1 Referencias bibliogrficas ............................................................................................................ 544.2 Instrucciones para el uso de las herramientas de clculo para el confort trmico................ 57

  • iv

    AgradecimientosEste manual se public en el contexto del proyecto de investigacin "Viviendas sismorresistentes conmateriales locales y climatizacin pasiva en zonas rurales de los Andes" bajo la direccin del prof. Dr.-Ing.Gernot Minke del Forschungslabor fr Experimentelles Bauen (FEB, Laboratorio de Investigacin deConstrucciones Experimentales) de la Universidad de Kassel, Alemania. El proyecto y este manual fueronpatrocinados por las instituciones alemanas Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) y CooperacinTcnica Alemana (Deutsche Gesellschaft fr Technische Zusammenarbeit gtz).

    Informaciones sobre valores de materiales medidos en Chile se obtuvo de Gabriel Rodrguez del Instituto deInvestigaciones y Ensayos de Materiales IDIEM de la Universidad de Chile. Los datos climticos fuerenpreparados a partir de datos promedios de la Direccin Meteorolgica de Chile y de datos horariosobtenidos de mediciones de la Comisin Nacional de Medio Ambiente CONAMA a travs del CentroNacional de Medio Ambiente CENMA, todos en Santiago de Chile.

    El programa de simulacin trmica DEROB-LTH fue utilizado gracias a la cooperacin con la Universidad deLund, Division of Energy and Building Design y Department of Building Science, ambos parte delDepartment of Construction and Architecture (Lund, Suecia), y los autores y otros usuarios del programaall.

    Kassel, Mayo 2002Ernst Mller

  • vPrefacioLa calidad trmica y energtica de la vivienda en Chile y Amrica Latina todava es un tema, que no recibela atencin que merece a nivel de investigacin y construccin: por lo tanto el uso de energa en viviendas yedificios resulta altamente ineficiente y en su diseo raras veces se considera el confort trmico y el bajoconsumo de energa como criterios fundamentales. Condicionantes bsicas como la zona climtica o laorientacin son descuidadas en la construccin de la mayora de las viviendas. Para la gente humilde, estosignifica bajo confort trmico, contaminacin intradomiciliar por estufas sin chimenea y problemas de salud.Cuando los habitantes disponen de mayores recursos econmicos, el diseo deficiente es compensado porun alto gasto energtico. De todos modos, el confort trmico permanece deficiente y el consumo de energapara calefaccin (y refrigeracin) es alto y creciente, as como los costos econmicos y ecolgicos por eluso de fuentes convencionales de energa.La climatizacin pasiva es una solucin prometedora frente a esta problemtica, porque puede ofrecerbuenas condiciones de confort trmico sin gasto energtico ni contaminacin. Pero faltan investigacionescon mtodos modernos sobre su aplicacin en la regin y existe poca informacin tcnica orientada a lascondiciones regionales.Enfrentando esta situacin, este manual fue elaborado para presentar pautas de diseo y herramientas queposibilitan construir viviendas, que cumplen con los siguientes requisitos importantes: adaptados al clima local ofrecen buen confort trmico y calidad de aire, tanto en invierno como en

    verano, con un bajo consumo de fuentes no renovables de energa mediante un diseo arquitectnicocon elementos de calefaccin solar pasiva y refrigeracin pasiva;

    econmicamente son accesibles por el bajo consumo energtico y el uso de materiales locales, tantotradicionales como modernos, que mantienen bajo el costo efectivo de la construccin ms gastoenergtico.

    La tierra es un material de bajo costo, alta capacidad trmica y conductividad trmica razonable, que esapto para grandes espesores. Existen tcnicas tradicionales y nuevas para su empleo en construccionessismorresistentes. Por eso la tierra es un material de gran inters para construcciones con climatizacinpasiva en zonas climticas con grandes variaciones trmicas diarias o la necesidad de calefaccin solar.Por lo tanto, la tierra como material de construccin recibi atencin especial en este manual (los aspectosconstructivos de la tierra son tratados en las publicaciones de Gernot Minke).Este manual est basado en la evaluacin de la literatura existente y amplias investigaciones propias consimulaciones trmicas, realizadas dentro de un proyecto de investigacin "Viviendas sismorresistentes conmateriales locales y climatizacin pasiva en zonas rurales de los Andes". Se dirige a profesionales yestudiantes de arquitectura e ingeniera, que quieren profundizarse en el tema de la climatizacin pasiva.Existe bastante literatura ya clsica que explica los principios generales de la climatizacin pasiva y quepor su fecha de publicacin y universalidad climtica rara vez est basada en simulaciones exactas delcomportamiento trmico. Por eso, aqu se busc un enfoque nuevo: fundamentar y explicar las recomendaciones de diseo pasivo con simulaciones trmicas; identificar claramente los parmetros ms relevantes del diseo pasivo a partir de las simulaciones

    trmicas; elaborar herramientas nuevas y relativamente simples para evaluar las condiciones de confort en casas

    pasivas, que se fundamentan en normas trmicas internacionales y simulaciones trmicas especficas; ofrecer informacin tcnica y recomendaciones claras, adaptadas a las condiciones climticas y

    constructivas de la regin, en este caso la zona central de Chile.Aunque algunas herramientas y recomendaciones se refieren a esta zona climtica especfica, losresultados y mtodos presentados tienen una relevancia y aplicacin mucho ms amplia: las recomendaciones cualitativas de diseo son transferibles para otras zona climticas con veranos

    calurosos y secos (de gran variacin trmica diaria) e inviernos fros con buenos niveles de radiacinsolar, p. ej. en Amrica Latina o la zona del Mediterrneo;

    un mtodo de clculo y modelo universal para las condiciones de invierno es fcilmente adaptable aotras zonas climticas por el usuario;

    la explicacin del diseo pasivo a partir de los parmetros ms relevantes permite un mejorentendimiento del comportamiento trmico en general;

    la met