19.a .- climatologia_1

7/23/2019 19.A .- CLIMATOLOGIA_1

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INSTALACIONES-2

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS

C UR

S O 1 0 -1 1

Profesor: Dr. Julián Domene García

4º C

INTRODUCCIÓN A LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA



INTRODUCCIÓN

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Los efectos del Sol sobre la tierra son una realidad,

desconocida y a menudo subestimada

Por ejemplo: el procedimiento mediante el cual se valoranlas necesidades caloríficas de una vivienda, nos da aconocer con el desdén con que se ha mirado la energíasolar, hasta la aparición del CTE.

Por lo tanto al diseñar un sistema de calefacción se

considera la vivienda como un medio cerrado que noreciba más energía exterior ni interior que la producidaintencionadamente.

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Las aportaciones debidas a:

- A través de los ventanales- Muros macizos soleados

- Luces

- Motores

- Etc.

La mayor parte de las veces se omiten

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De igual manera, en lugares donde senecesita climatización, la vivienda estambién la mayor parte de las veces una

caja cerrada, demasiado caliente a causade la presencia humana y de lasinfiltraciones.

El acondicionador de aire es elúnico medio pensado pararefrescarla.

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Nos olvidamos:

del enfriamiento terrestre natural

de la utilización de la evaporación del

agua sobre la cara exterior del edificio o la ventilación natural que aprovecha las

diferencias de presión entre las distintasfachadas del mismo.

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Como consecuencia encontramos:

La gran magnitud que llegan a alcanzar lasinstalaciones de calefacción.

Concebida pues, como una envoltura isoterma,

su concepción no tiene en cuenta el lugar deimplantación

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Los cambios de calor existen y pueden ser utilizados apropiadamente a fin de obtener, un

balance térmico favorable, que es uno de losprincipios básicos de lo que llamaremos:

VIVIENDA BIOCLIMÁTICA.

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La primera definición de Arquitecturabioclimática será:

Concebir una vivienda que administre deuna forma óptima las aportaciones solares

e intentar satisfacer de esta forma susnecesidades en baja temperatura.

Se trata de controlar por tanto, las transmisiones de calor enlos dos sentidos, es decir, tanto del interior al exterior como

a la inversa. [email protected]



Arquitectura

bioclimática

Una concepción dela vivienda

Una concepción de piel del edificioel paraje

Y de un modo más general,una toma de conciencia de loque es el bienestar y de losmedios ecobiológicos, para

conseguirlo por parte de susocupantes.

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El clima

Que uti liceadecuadamente losfenómenos térmicos



La arquitectura bioclimática comienza a abrirse hueco entrelos distintos estilos que integran el sector de laconstrucción.

La edificación ecológica no sólo comprende el ahorro en elconsumo energético, sino que afecta a todos los procesos dela fabricación como:

• la elaboración de los materiales

• el transporte de estos

• la puesta en marcha de la obra• la uti lización del edif icio

• derribo y la posible recuperación de los materiales.

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En la misma proporción es posible la

disminución de los agentes contaminantesa la atmósfera.

La utilización de este tipo de diseño permite

economizar entre el 50 y el 70% del consumo decombustible, de la energía convencional y delsistema de climatización.

Asimismo, contribuye a disminuir hasta untotal del 30% en el gasto de agua y un 20%

en iluminación. [email protected]



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ARQUITECTURA AUTÓCTONA

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Las características de las zonas climáticas, hanconfigurado unas formas arquitectónicas autóctonaspropias de cada situación geográfica, aunque el hechoclimático no ha sido el único que ha influido en laarquitectura, pues tienen gran importancia también:

- la topografía del lugar

- los materiales próximos

- las costumbres

- la organización familiar

- la forma de vida de cada asentamiento. [email protected]



Las pérdidas por convecciónson muy elevadas debido a

las bajas temperaturas

exteriores, por lo que debe:

• Construcciones con gran

inercia térmica

• Necesidad de protección

frente al viento

•Necesidad de soleamiento

CLIMA FRIO



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Al ser necesarias las ganancias por aportes solares,

deberá proporcionarse:

1. Aberturas amplias que permitan el aprovechamientode la radiación solar

2. Pero al tiempo deben reducirse los intercambios através de estos grandes acristalamientos, mediante

la incorporación de persianas aisladas o doblesvidrios.

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Formas compactas Con aislamiento térmico Con huecos protegidosdel viento y lasinfiltraciones

Protecciones móvilesque permitan lacaptación solar

Edificación compacta

Edificios semienterrados

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En esta zona, con contrastes detemperatura muy elevados entre eldía y la noche, con humedades

muy bajas hace que las pérdidasde calor por evaporización seanmuy altas. Con lo que:

• Construcciones de gran inercia

•Construcciones subterráneas

CLIMA CÁLIDO SECO



ZONA CÁLIDA SECO

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Dado que la radiación solar es muy elevada, los

edificios y su entorno se mantienen muycalientes, por lo que el organismo no puedeenfriarse radiando hacia ellos.

Debido a la gran nitidez atmosférica alcanzadapor la escasa humedad, se favorece el

enfriamiento nocturno.

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Todas estas características climáticas y su

influencia en los cambios energéticos entreel hombre y el edificio o su entorno, haceque en estas zonas:

• Se construyan edificios que retarden lastransferencias térmicas

• y eviten la incidencia de la radiación solar sobre ellos.

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Arquitectura masivacon mucha inercia

Construcción subterráneaaprovechando la inercia delterreno

Edificación compactaprotegida de los vientos

diurnos

Edificios próximos entre sí. Callesestrechas para provocar sombras

y dificultar el movimiento del aire

Acabados clarospara reflejar la luz yla radiación solar

Huecos pequeños para evitar

que penetre la radiación y elviento

Patios para acumular el aire fresco nocturno Fuentes y vegetación para provocar enfriamientoevaporativo [email protected]



En este clima:

• Son escasas las variaciones diarias yanuales de temperatura

• Pero con humedad y radiacioneselevadas.

Las pérdidas del edificio son prácticamentenulas a lo largo de todo el día, ya sean por convección, radiación o evaporativas. Por lo tanto:

• Construcciones con poca capacidadtérmica

• Gran necesidad de venti lación

•Cubiertas con fuertes pendientes

CLIMA CÁLIDO HÚMEDO



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Las temperaturas son más moderadas que

en el clima cálido seco. Así pues, dado quelos intercambios entre el edificio y suentorno son escasos en todo momento, se

debe propiciar la construcción de edificiosque mejore dichos intercambios, mediante:

• el sombreamiento

• el aprovechamiento del movimiento delaire en el interior de los ambientes.

ZONA CÁLIDA HUMEDA

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30Elevada sobre el terreno

Con cerramientos muy permeables:

Celosías, Enrejadas, etc.

Protegida de la radiación solar Arquitectura ligera, sin inercia

Con una disposición, que evitela deshumectación adicional

Con grandes huecos [email protected]



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Presentan, variaciones climáticas más suavespero opuestas entre las distintas épocas del

año, ya que:

• precisan las captaciones solares para

aumentar la temperatura interior en condicionesde invierno

• al tiempo exige el rechazo de las captacionesen verano

Por lo que hay que considerar características

arquitectónicas variables a lo largo del año.

ZONA TEMPLADA

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Se puede decir que, la influencia del clima

en la arquitectura de estas zonas es menosimportante, que en el resto de las zonasclimáticas descritas anteriormente, y quesu arquitectura, participa de las premisasválidas para las regiones frías y para las de

las regiones cálidas, no obstante podemoscitar entre las invariantes arquitectónicasde las zonas templadas tenemos:

ZONA TEMPLADA

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Precisa venti lación, pero seprotege de ella Precisa radiación, pero se

protege de ella

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LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LAENERGÍA

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Aunque el control de la energía es el único

objetivo de la arquitectura bioclimática, granparte de los efectos negativos generados por las construcciones y la acción del hombre,provienen de la contaminación generada por elconsumo de energía dentro de los edificios.

Por ello, se identifica con facilidad laarquitectura bioclimática exclusivamente conlos edificios de bajo consumo energético.

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La reducción de la independencia

energética de los edificios se establece enbase a dos niveles:

1. Conservación energética.2. Captación de energía gratuita.

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LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y LA

ENERGÍA

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Los edificios realmente no pueden conservar laenergía que captan o generan, pero si puedenreducir el ritmo con que la pierden, lo querepresenta el mismo objetivo.

En la práctica, supone reducir las necesidadesenergéticas de los edificios ya que:

• las pérdidas equivalen a necesidades

• la conservación a independencia.

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La captación de energía gratuita del medio

ambiente, supone el empleo de energíasrenovables y no contaminantes.

La combinación de los dos aspectos, marcará lalínea general del diseño bioclimático en el aspecto

de consumo de la energía.

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Los edificios son grandes consumidores de energía tanto por elalumbrado, como por el funcionamiento de equipos y sistemas.

De todos los consumos, en la mayoría de regiones españolas, elacondicionamiento higrotérmico, es el que genera mayoresconsumos energéticos.

Actualmente los sistemas de calefacción, es decir el

acondicionamiento en condiciones de invierno son losconsumidores prioritarios, pero a la vez están creciendo de formaconsiderable los consumos por refrigeración, debido al aumentodel nivel de vida.

TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS DE CONSERVACIÓNENERGÉTICA

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Las transferencias de calor por transmisión a través delos cerramientos, exigen dos tratamientos distintossegún se trate de cerramientos opacos o deacristalamientos.

En ambos casos la transferencia se realiza por conducción, convección y radiación. El coeficiente quecuantifica las transferencias de calor a través de unmaterial, es la transmitancia térmica (U) . Comotécnicas constructivas, tendremos:

El aislamiento térmico

Los huecos acristalados

TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS DE CONSERVACIÓNENERGÉTICA

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AISLANTE TÉRMICO

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Las transferencias de calor son directamente proporcionales a laresistencia térmica total (R), e inversamente proporcional a latransmitacia (U) .

Por ello un cerramiento con un U = 3 pierde tres veces másrápido que uno de U = 1 y este a su vez el doble de rápido queuno de 0,5. Esto significa que al cabo de un año el edificio conlos cerramientos con U=3, consume 6 veces más energía queotro con cerramiento con U = 0,5.

Por lo tanto podremos alcanzar resistencias térmicaselevadas:

Con grandes espesores de capas realizadas conmateriales poco aislantes, con conductividad alta

Con capas delgadas de materiales de baja conductividad. [email protected]



LOS HUECOS ACRISTALADOS

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A través de estos huecos, o del conjunto formado por elacristalamiento y su carpintería, se producen los mayoresintercambios de calor en el cerramiento del edificio. Esto

provoca un gran consumo energético.También se producen intercambios por infiltraciones o por renovación del aire, que dependen de la permeabilidad al aire de

la carpintería y de los huecos practicables y en verano seproducen las captaciones de energía por radiación solar.

El empleo de vidrios aislantes se ha convertido en una prácticahabitual, así como el empleo de carpinterías con bajaconductividad térmica, PVC, madera, poliuretano.

La selección del conjunto adecuado de carpintería-vidrio, puedesuponer un ahorro del 50% de la energía que se pierde por transmisión. [email protected]



LOS HUECOS ACRISTALADOS

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Los parámetros que influyen en las modificacionesde las captaciones solares y, por tanto, en elconsumo energético así originado son:

- La orientación del acristalamiento

- El tipo de vidrio

- La protección

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La orientación óptima para evitar la carga solar es la norte,pero en ella no se obtienen captaciones en invierno.

La orientación sur permite un perfecto equilibrio entrecaptaciones en invierno y protección en verano que lo hacemás aconsejable, excepto en los casos en los que primen lascondiciones de verano.

El tipo de vidrio es aún más condicionante, ya que puedereducir la carga solar hasta un 90% pero no dará opción a

captaciones en invierno.Sin embargo, las protecciones, ya sean fijas o móviles,siempre permitirán un comportamiento flexible del hueco

acristalado. [email protected]



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Las pérdidas por infiltraciones o renovación de airesuponen en la actualidad, aproximadamente el 50%de la totalidad de las pérdidas de energía del edificioy, por tanto, el 50% de la energía de la calefacciónque se consume en combatirlas; es por ello

importante su control.Sin embargo, dado que es imprescindible ventilar loslocales, es necesario ajustar la ventilación a lonecesario y evitar tanto las ventilaciones excesivas,como deficitarias.

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INSTALACIONES-2

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS

C UR

S O 0 9 -1 0

Profesor: Julián Domene García

4º C

ANALISIS SOBRE EL EDIFICIOBIOCLIMÁTICO DEL SIEEB



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La construcción de SIEEB se ha realizado comouna plataforma de colaboración bilateral a largoplazo entre China e Italia en los campos de:

o

Energíao Medioambiente y

o Reducción de emisiones de C02 en el sector de la

edificación

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El edificio albergará al Centro de Investigaciónpara la Protección Ambiental y la Conservación de

la Energía, todas sus oficinas y un auditorio concapacidad para 200 personas.

Tendrá un área de 20.000 m² y 40 m de altura.

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Este proyecto es el resultado de un proceso dediseño integrado con la colaboración entre:

• arquitectos

• ingenieros

• consultores

• investigadores

Siendo un referente en el diseño de edificiosverdes.

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Filosofía de diseño

Diseño sostenible Tecnologías de últimageneración

Para crear un edificio que responda al contexto climático yarquitectónico del lugar.

Utilizándose estrategias tanto activas como pasivas a través del diseño desu forma y de su envolvente, con el fin de controlar el clima exterior

optimizando el confort ambiental interno.

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E l ió



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Hasta encontrar un balance entre:• Un diseño funcional

• Eficiencia energética

• Emisiones de C02 mínimas

• La imagen de un edificio contemporáneo.

El resultado integra todos estos componentes con sistemasinnovadores de climatización.

PRUEBAS DEDISEÑO

En función delrendimiento

En relación consu posible forma

En función de su

orientación

En función de

diversos sistemastecnológicos

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El edificio estará cerrado y aislado hacia ellado norte, frente a los vientos de invierno

fríos

Espacios verdes, atractivos jardines y terrazas sonelementos distintivos del proyecto.

Sobre las fachadas estey oeste, la luz y soldirecto estaráncontrolados por unadoble piel que fi ltra laradiación solar yoptimiza su incidencia

en los espacios deoficinas, que requiereniluminación natural.

N

Los voladizos estructurales seextienden hacia el sur, dando lasombra a las terrazas.

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La forma de implantación del edifico se concretó después de analizar las condiciones climáticas de Pekín.

El edificio se planteó y construyó en un solar de 60x60m.

Localizado en un contexto urbano denso, rodeado de edificios de 10plantas de altura.

La forma construida permite la provisión de espacios verdes privados

y públicos para ser usados especialmente en verano y primavera y queayudan a configurar una imagen urbana integradora.

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L id t i d t t h id l



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La idea generatriz de este proyecto ha sido algotan sencillo como una hoja.

La transformación de la luz solar en energía hasido el motivo principal del diseño que orientó el

trabajo del equipo de proyectistas.

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• Por esto, la planta del edificio tiene forma de "U".

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• En planta el edificio tiene forma de "U" .

• Las dos primeras plantas son de uso público. Aquí se localizan los

espacios comerciales, de exposición y un auditorio.

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AuditorioUso público

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• Las dos primeras plantas son de uso público. Aquí se localizan losespacios comerciales, de exposición y un auditorio.

• Estos espacios están físicamente conectados con el entorno urbano.

• La primera planta es totalmente permeable en el eje Norte-Sur a fin defacilitar la accesibilidad y remarcar el carácter integrador de lainstitución que acoge.

• El acceso al interior del edificio se produce en un doble espaciotranslúcido situado al Norte que deja ver el jardín interior desde lacalle y los edificios adyacentes.

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• Las dos primeras plantas son de uso público. Aquí se localizan los

espacios comerciales, de exposición y un auditorio.• Estos espacios están físicamente conectados con el entorno urbano.

• La primera planta es totalmente permeable en el eje Norte-Sur a fin de

facilitar la accesibilidad y remarcar el carácter integrador de lainstitución que acoge.

• El acceso al interior del edificio se produce en un doble espacio

translúcido situado al Norte que deja ver el jardín interior desde lacalle y los edificios adyacentes.

• Una combinación de rampas, pasajes y jardines permiten lacirculación hasta la segunda planta también de uso público.

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El resto de plantas albergan oficinas y laboratorios propios de laInstitución.

Tiene una forma regular y a medida que suben van disminuyendo detamaño para facil itar el acceso de luz natural desde el Sur a todas lasdependencias y al jardín interior.

La forma simétrica del edificio, reduce las áreas expuestas a lafachada norte.

La circulación vertical se realiza con dos bloques de escaleras yascensores ubicados en las alas este y oeste.

Estos bloques de circulación favorecen la estabil idad estructural deledificio.

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Gracias a su forma es posible iluminar de forma natural las oficinas yreducir el consumo de energía por acondicionamiento del edif icio.

La envolvente externa del edifico juega un papel fundamental en elconfort interno.

Se adoptó un planteamiento que adapta la piel según la orientación dela fachada, con lo que se optimiza el aislamiento.

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Cuatro tipos diferentes de fachadas se pueden diferenciar en el edificio:

Fachada Norte:

Expuesta a los vientos invernales. Es básicamente opaca ycerrada, con aislamiento total proporcionado por cristalesy paneles aislantes.

Esta fachada tiene un factor solar de 43% y un valor U =1.4 W/m2 k.

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Fachadas exteriores Este y Oeste:

Fachadas ventiladas de forma natural.

Una pared interior de doble cristal y una piel de cristal fija en elexterior.

La capa externa tiene un factor solar de 76% y un valor U=5,4 W/m2k;

mientras que la capa interna tiene un factor solar de 43% y un valor U= l,4 W/m2 k.

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Pared interior:

Doble cristal

Pared exterior:

Capa de cristal fija



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Fachadas interiores Este y Oeste:

Ventiladas de forma natural.

Similar a las fachadas anteriores pero con lamas de cristal ajustablesen el exterior.

La capa externa tiene un factor solar de 57% y un valor U = 5,4 W/m2 k;

mientras que la capa interna es igual a la anterior.

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Fachada Sur: Con una piel de cristal y estructuras en voladizo en las



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p yque celdas fotovoltaicas cumplen la doble función de protector solar ydispositivo de captación de energía. Esta piel tiene un factor solar igual a 42% y un valor U=l, 3 W/m2 k.

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Para acondicionamiento se ha dotado al edifico de un sistema tipo

HVAC formado por:• Calderas

• Cogeneradores

• Bombas de absorción de calor; que obtienen energía combinandosistemas solares y de gas natural.

• Un sistema de cielo radiante, con menor consumo de energía

comparado con otras soluciones técnicas, que recupera el calor y lodistribuye durante el invierno en cada estancia del edificio. Estáfabricado con placas de acero moduladas de 60xl20cm.

• Gracias a las bombas de absorción también puede calentarse el aguasanitaria.

• Durante el verano el calor recuperado se usa para hacer funcionar enfriadores de absorción con los que se reduce la temperatura de los

ambientes a través del cielo radiante [email protected]



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HVAC- Heating, ventilating and air conditionting(Calentamiento, venti lación y aire acondicionado).Sistemas combinados de acondicionamiento usados enproyectos industriales o de edificación a gran escala

donde la humedad y temperatura deben ser cuidadosamente reguladas manteniendo unas condicionesseguras y saludables.

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Enfriamiento por absorción:

Se basa en un simple principio de refrigeración que usabromuro de Litio como elemento absorbente y agua comorefrigerante.

Esta tecnología ofrece una solución ambientalmenteamigable para generar frio, ya que los enfriadores por absorción no utilizan compuestos HCFC comorefrigerantes. Adicionalmente, estos enfriadores presentanun bajo consumo eléctrico y consecuentemente menosrequerimiento de energía.

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Todo el suministro de agua para sanitariosproviene de reutilizar las aguas grises de

lluvia recolectadas en la cubierta.

Ésta se recolecta en depósitos donde se la

aplica un filtrado a base de arena y luego sereconducirá a una planta municipal detratamiento.

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Se ha adoptado un sistema fotovoltaico paraaprovechar la luz solar como fuente de energía,

con lo que se reduce el consumo de la redmunicipal que se abastece de centrales operadascon carbón.

Este sistema está conectado a la red municipal,por lo que los excedentes pueden venderse luegoa la compañía suministradora.

En este sentido el edificio produce más energíaque la que consume

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Paneles fotovoltaicos



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En Pekín durante la primavera los fuertesvientos traen arena de los desiertos

mongoles del Norte, haciendo el aire por

momentos irrespirable.

Es por eso que la fachada Norte es

prácticamente hermética, mientras que larenovación de aire se realiza mediante

fachadas ventiladas en las caras Este y

Oeste. [email protected]



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Además de la piel en fachada que permite el accesonatural de luz, una serie de elementos de telametalizada en las fachadas Este y Oeste permiten el

control de la luz en el interior del edificio.Para la iluminación artificial se escogieron sistemasfluorescentes de alta eficiencia controladas por reguladores de intensidad de luz.

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Un sistema de foto sensores permite regular laintensidad lumínica en las estancias según la hora

del día e incluso desconectar las luces en espaciosque permanecen vacíos, evitando derroches deenergía

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Uso racional deló



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Funcionalidady Eficiencia

Uso racional delmaterial según

susrequerimientos

Los módulos FV,repartidos en las

fachadas E y O,abastecen de

energía al edificio

Además controlanpasivamente el

soleamientoLos núcleos de escaleras yascensores con marcos de acerocumplen la doble función decirculación vertical y de estabilidadestructural

Ejemplo:Estrategia de

diferenciar la pielde las fachadas

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Las pieles de lasL i t



99

Control de lossistemas

constructivos

Las pieles de lasfachadas E y O son

elementos practicablesque pueden ser orientados pararegular la iluminacióny el aislamiento

interno

Los sistemasautomáticos de

control lumínico sonoperables tambiénmanualmente parafacilitar el desarrollo

de actividadespuntuales

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100

Se ha intentado proyectar un edificio: Abierto de carácter singular

Con alto valor didáctico

Dentro de una realidad constructiva en crecimiento.

Se ha aunado sencillez del planteamiento volumétrico consoluciones tecnológicamente avanzadas en fachada, para

adaptarse a las condiciones ambientales del lugar.Forma y función se unifican en la pérgola, un elemento

arquitectónico que además de su doble función captora yprotectora, imprime carácter al edif icio.

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19.a .- climatologia_1

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