60

Click here to load reader

2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

Embed Size (px)

DESCRIPTION

acondicionamiento ambiental en arquitectura

Citation preview

Page 1: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS PASIVOS DE ENFRIAMIENTO EN BASE A LOS FACTORES AMBIENTALES CONTROLABLES PARA LOGRAR BIENESTAR TÉRMICO

MOVIMIENTO DEL AIRE

Universidad Rafael UrdanetaEscuela de ArquitecturaCátedra: Acondicionamiento Ambiental II Profesor: Arq. Álvaro González Msc

TEMPERATURA DEL AIRE

HUMEDAD RADIACIÓN

Page 2: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

MOVIMIENTO DEL AIRE

SISTEMAS PASIVOS DE ENFRIAMIENTO

Extractores de aire Claraboyas operables

Pared de Trombe

Aberturas en el techo

Aberturas a nivel de piso y alero

Sistema doble pared

Arq. Álvaro González Msc

Page 3: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

Chimeneas de aire, fijas y operables

Sistema Hill, Australia

Chimeneas solares

Torres de viento

Sistema de ventilación inducida y controlada en viviendas, Nigeria

Ventilación solar inducida

Respiradores de aire, Irán

Arq. Álvaro González Msc

Page 4: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

4 MOVIMIENTO DEL AIRE

ENFRIAMIENTO CON EXTRACTORES DE AIRE

Es un sistema económico, se ubica en la parte alta de los techos.

Pueden ser usados para varias funciones:

Para mantener la temperatura fresca durante el próximo día, cuando el extractor se deja prendido durante toda la noche, la casa se enfría a una temperatura mas baja, impidiendo que la temperatura ambiente se eleve excesivamente durante el día siguiente

Para suministrar el flujo de aire a través de la vivienda

Para extraer el aire caliente a través de la vivienda

Planta de la vivienda

Sección de la vivienda

Arq. Álvaro González Msc

Page 5: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

5 MOVIMIENTO DEL AIRE

CLARABOYAS OPERABLES

Actúan como ventiladores, permitiendo a su vez la iluminación natural.

Tienen la ventaja de poder exponerse a los vientos, independientes de su dirección

El flujo de aire de las claraboyas varía con la dirección de viento, la velocidad, la diferencia de presión entre el interior y el exterior, y la temperatura

La brisa exterior fluirá hacia afuera

Arq. Álvaro González Msc

Page 6: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

6 MOVIMIENTO DEL AIRE

ABERTURAS A NIVEL DE PISO Y ALERO

Aberturas ubicadas debajo o entre los espacios de las vigas vienen a ser un sistema económico de ventilación perimetral

El aire caliente del interior se eleva y sale por las aberturas superiores. A su vez el aire más fresco entrará por las aberturas inferiores a nivel de piso, produciendo el ciclo de ventilación

Pequeñas protecciones o cerramientos abisagrados previenen la infiltración cuando se cierra, a su vez los aleros protegen las aberturas superiores

malla de protección

cerramiento

Arq. Álvaro González Msc

Page 7: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

7 MOVIMIENTO DEL AIRE

PARED DE TROMBE

Los elementos requeridos para una pared de trombe son: Un área colector de vidrio, una masa de almacenamiento ubicada directamente en el interior del vidrio.

Los materiales de almacenamiento identificados en la pared es de trombe, incluyen concreto, adobe, piedra y compuestos de ladrillos, bloques y arenas.

Aun cuando este sistema fue diseñado para calentar los espacios interiores en invierno, también puede ser utilizado en verano para proveer ventilación inducida en los espacios interiores.

Arq. Álvaro González Msc

Page 8: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

8 MOVIMIENTO DEL AIRE

SISTEMA DE DOBLE PARED

Este sistema consiste en una doble pared ventilada, usada en ciudades o países de clima calientes.

El aire calentado por el sol se eleva dentro de las cavidades de la pared y arrastra por la parte inferior de la pared el aire más fresco del exterior ventilando la estrucutura en su totalidad

El espacio entre las paredes actúa como aislante

Arq. Álvaro González Msc

Page 9: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

9 MOVIMIENTO DEL AIRE

ABERTURAS EN EL TECHO: MONITOR, CHIMENEAS, TURBINA

La extracción del aire del interior por medios naturales pasivos, se logra en este caso en el punto mas alto del techo, lugar donde se acumula el aire caliente

El sistema Monitor, Chimenea y la Turbina, son adecuados para la extracción de aire caliente, acumulado en el interior de los espacios.

Cuando se combinan con mallas y pequeños cerramientos aislantes, son eficaces para ventilar espacios interiores.

MONITOR

TURBINACHIMENEA

Arq. Álvaro González Msc

Page 10: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

10 MOVIMIENTO DEL AIRE

CHIMENEAS DE AIRE, FIJAS Y OPERABLES

Sistema para inducir viento en el interior de los espacios

La adecuada posición de las aberturas de salida en combinación con las entradas de las chimeneas permiten una distribución pareja en el interior de los espacios

Cuando la dirección del viento cambia se puede usar un sistema bidireccional

Arq. Álvaro González Msc

Page 11: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

11 MOVIMIENTO DEL AIRE

CHIMENEAS SOLARES

Utilizan el calor solar para reforzar la convección natural del aire

Debido a que el metal negro se calienta durante el día, el aire en su interior se calienta, se expande y se eleva, arrastrando el aire interior hacia afuera

Habilidad de autobalance, cuando más caliente el día más se calienta la chimenea y más rápido será el movimiento del aire.

La forma el área y la altura de la chimenea, determina el flujo de aire Almacena calor durante el día y continúa extrayendo el aire caliente durante la noche (Actúa como ventilador nocturno)

Arq. Álvaro González Msc

Page 12: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

12 MOVIMIENTO DEL AIRE

VENTILACIÓN SOLAR INDUCIDA

Ventanas con cortinas de barreras radiantes o una masa solar pueden ser usadas como ventilación inducida

El calor se acumula detrás de los vidrios, calentando el aire y elevándolo

Al permitir al aire caliente ventilar hacia afuera en la parte superior del espacio arrastra el aire del interior hacia el exterior, siendo reemplazado por aire fresco desde un espacio interior que debe estar sombrado y en orientación hacia las brisas dominantes.

cortina radiante

aire fresco del interior

Arq. Álvaro González Msc

Page 13: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

13 MOVIMIENTO DEL AIRE

SISTEMA HILL

Sistema Hill en Pont Moresby, Australia

Hill, construyó un prototipo en el cual se conformó un espacio de aire de aproximadamente 15 centímetros, entre los paneles del techo y una lámina de aluminio, fijado en la parte inferior de las vigas.

En la parte mas baja de esta estructura, existe una abertura o entrada hacia el espaciohabitable, y en el caballete del tejado, el espacio del aire continúa verticalmente, a una altura de 1.20 metros, a los largo de toda la edificación, también fue suministrada a nivel de piso.

Arq. Álvaro González Msc

Page 14: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

14 MOVIMIENTO DEL AIRE

TORRES DE VIENTOLas Torres de viento son estructuras de mampostería diseñadas para proveer circulación natural de aire en los diferentes ambientes del edificio.

Tiene la ventaja básica de ser completamente pasivas en sus operaciones, suministrando un grado bienestar térmico por muchos siglos a aquellas personas que no tenían acceso a otra fuente de energía.

Operación Nocturna:Cuando no sopla la risa en la noche, la torre actúa como chimenea.

Las Paredes de la torre ABC Y D, las cuales se han calentado durante el día, transferencia de calor el aire frio de la noche por medio de aberturas.

Esta acción de chimenea de la torre mantiene la circulación del aire en los ambientes del edificio.Operación de las torres de viento en verano

Arq. Álvaro González Msc

Page 15: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

15 MOVIMIENTO DEL AIRE

TORRES DE VIENTOOperación Diurna:

Cuando no sopla la brisa durante el día, la torre opera de forma inversa a una chimenea.

El aire caliente del exterior en contacto con las frías paredes A y B enfriados durante la noche anterior) es enfriado y arrastrado hacia abajo a través del pasaje 2 y 3. Este aire puede ser sacado a través de la puerta 4 y 6.

Cuando sopla brisa, la circulación de aire y la tasa de enfriamiento se incrementa y el aire frio puede alcanzar grandes distancias.

Operación de las torres de viento en verano

Arq. Álvaro González Msc

Page 16: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

16 MOVIMIENTO DEL AIRE

RESPIRADERO DE AIRE

Estos respiraderos funcionan bajo el principio de que el aire que fluye en objetos cilíndricos incrementa su velocidad al tiempo que se incrementa mientras que la presión decrece en el ápice o cima de estos objetos. Lostechos cilíndricos y en forma de domo han sido empleados en las regiones áridas del irán

Son más livianos y no requieren de vigas de madera

Mayor coeficiente de transferencia de calor y mayor área en relación con techos planos Respiradero de aire en Irán

El área de transferencia de calor por convección es mayor en los techos curvos, lo que permite un enfriamiento mas rápido del techo curvo que el plano.

Cuando se perfora el ápice del domo en el techo, la baja presión creada en este punto produce una succión

Arq. Álvaro González Msc

Page 17: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

17 MOVIMIENTO DEL AIRE

SISTEMA DE VENTILACIÓN INDUCIDA Y CONTROLADA EN VIVIENDASLa vivienda es de una planta con una parte elevada para dormir, los baños, servicios, cocina y la entrada están ubicadas hacia el sur para servir como barrera contra el sol.

La planta de la vivienda es de diseño abierto para promover la ventilación y una piscina está ubicada hacia la fachada abierta de la casa

El enfriamiento se logra a través de un sistema de circulación de aire aumentado por el sol. La pared de mampostería que protege la residencia en hueca y en la parte superior tiene una losa pintada de negro

Durante el día el sol calienta la pared, la losa y el aire; este aire caliente se eleva creando una presión negativa en la casa y arrastra el frio encima de la piscina (ubicado en el lado norte a través de la casa y hacia arriba por la pared hueca en lado sur.

Residencia en Okereke, Nigeria del Arq. J. Lambeth, 1977

piscina

Arq. Álvaro González Msc

Page 18: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

TEMPERATURA DEL AIRE

SISTEMAS PASIVOS DE ENFRIAMIENTO

CONTROL DE AUMENTO DE LA TEMPERATURA

Techos sombreados

Ductos subterráneos

Control del microclima

Edificaciones integradas a la tierra

ENFRIAMIENTO DEL AIRE

Arq. Álvaro González Msc

Page 19: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO

Enfriador evaporativo

Estanque de agua sombreada

Sistema túnel, India

Enfriador regenerativo de lecho rocoso

Sistema chimenea

Ductos subterraneos

Arq. Álvaro González Msc

Page 20: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

20 TEMPERATURA DEL AIRE

CONTROL DE AUMENTO DE LA TEMPERATURA

TECHOS SOMBREADOS

Para mantener frías las estructuras masivas de construcción (muros gruesos de adobe o piedra) se cierran las aberturas durante el día para protegerlas de la entrada de calor y durante la noche se abren para que se escape el calor acumulado.

El uso de persianas aislantes para reducir la ganancia de calor, el sombreado de los vidrios y muros mas expuestos para minimizar la ganancia directa del calor

El aislamiento en el exterior de los muros para prevenir la acumulación de calor en la masa del edificio

Un ejemplo de control de acceso de calor son los techos sombreados.

Techos sombreados como elemento de control del exceso de la entrada de calor

Arq. Álvaro González Msc

Page 21: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

21 TEMPERATURA DEL AIRE

CONTROL DEL MICROCLIMA

El uso de la vegetación como modificador del microclima

El uso del patio central, sombreado por vegetación

Arq. Álvaro González Msc

Page 22: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

22 TEMPERATURA DEL AIRE

ENFRIAMIENTO DEL AIREDUCTOS SUBTERRÁNEOS

Un método para usar la masa térmica de la tierra es conducir aire exterior (a través inducido por respiraderos o colectores solares) a través de tubos enterrados en el subsuelo en taludes de tierra y colocados en el fondo de estanques

Aprovecha la temperatura estable de la masa de tierra para absorber el calor del aire que pasa a través del tubo y remover la humedad de la edificación

Los tubos deben estar construidos de piezas de barro o de un metal no corrosivo

En muchos casos se requiere de aislamiento encima delos tubos para mantener la tierra alrededor fría

Ductos subterráneos como sistemas de enfriamiento

tierra

Arq. Álvaro González Msc

Page 23: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

23 TEMPERATURA DEL AIRE

EDIFICACIONES SUBTERRÁNEAS

Acceso por un espacio exterior Acceso por un patio central

Aspectos positivos:El suelo alrededor tiene mayor temperatura en invierno y menor en verano, en relación con la temperatura del aire al que una edificación esta expuesta

Posibilidad de usar los espacios encima del techo

Reducción de la penetración de ruido exterior al interior del edifico

Protección contra las inclemencias del clima

Una vez construido no necesita mantenimiento en sus fachadas

Arq. Álvaro González Msc

Page 24: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

24 TEMPERATURA DEL AIRE

EDIFICACIONES CUBIERTAS POR TIERRA

Acceso por un espacio exterior Acceso por un patio central

Aspectos negativos:

Problemas de tipo psicológico relacionados con la necesidad humana de contacto visual con el exterior y el deseo de iluminación natural y ventilación

Problemas para provisión de acceso de personas y vehículos

Arq. Álvaro González Msc

Page 25: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

25 TEMPERATURA DEL AIRE

Criterios de Clasificación:Según la relación entre el edificio y el suelo

Edificios subterráneos. Edificios cubiertos por tierra. Edificios cubiertos por tierra y con talud.

Distribución espacial del edificio:Plan de elevación. Plan atrio. Plan de penetración

Aspectos de diseño a tomar en cuenta:Análisis del clima y determinación de requerimientos. Análisis de sitio. Tipo de edificación y tipo de suelo. Modos de acceso vehicular y peatonal. Aspectos humanos, como ventilación e iluminación. Aspectos estructurales, como drenajes y control de filtraciones

EDIFICACIONES CON TECHOS CUBIERTOS POR TIERRA Y CON TALUD

Arq. Álvaro González Msc

Page 26: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

26 TEMPERATURA DEL AIRE

ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO

ENFRIADOR EVAPORATIVO

Enfriador evaporativo en New Gourna, Egipto

Funciona a través de un proceso conocido como enfriamiento adiabático. Este proceso cambia el estado de una mezcla de aire y vapor de agua sin variar el contenido total o entalpía. Desde el punto devista fisiológico, el único efecto perceptible del proceso de enfriamiento está relacionado con el cambio de temperatura del bulbo seco y la presión del vapor de agua.

Enfriador evapórativo de New Gourna Egipto. es similar al diseño de una chimenea pero funciona en reverso, el ducto se eleva por encima del techo orientado a los vientos dominantes

parrilla de carbón

ducto de enfriamiento

brisa predominate

espacio a enfriar

paredes de tierra o concreto

Arq. Álvaro González Msc

Page 27: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

27 TEMPERATURA DEL AIRE

SISTEMA TÚNEL

Sistema túnel en Rorkee, India

El túnel tiene 1 metro de ancho, 2 metros de alto y 15 metros de longitud y está situado a 4.8 metros debajo del nivel del suelo el aire se hace circular con ayuda de un ventilador

túnel

nivel inferior

nivel superiornivel de tierra

pozo

Arq. Álvaro González Msc

Page 28: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

28 TEMPERATURA DEL AIRE

SISTEMA CHIMENEA

Sistema de chimenea en una vivienda de Irak

Consta de una Chimenea conectada a un pozo de agua que está abierto al espacio habitable.

Una abertura en la pared superior de la chimenea atrapa el aire y lo induce hacia un pozo de agua, el aire se enfría y cuando pasa a través de esterillas suspendidas sobre la superficie del agua enfrían el espacio habitable

pozo

agua

aire frio

aire caliente

filtro o cañuela

Arq. Álvaro González Msc

Page 29: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

29 TEMPERATURA DEL AIRE

ESTANQUE DE AGUA SOMBREADO

Estanque de agua sombreada. Un programa de computación simulando un sistema pasivo de enfriamiento

Karen Crowther, elaboró un programa de computación simula la ejecución de un sistema pasivo de enfriamiento.

En un estanque de agua sombreada que se enfría por evaporación que induce agua fría dentro de unas columnas o paredes ubicadas en el edificio por medio de un efecto de termosifón

tubo de descanso

columna

Arq. Álvaro González Msc

Page 30: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

30 TEMPERATURA DEL AIRE

ENFRIADOR REGENERATIVO DE LECHO ROCOSO

Es una variante de enfriamiento evaporativo que consiste en un enfriador regenerativo de lecho de rocas de dos cámaras de rocas desmenuzadas y que opera intermitentemente.

El aire entra por una de las cámaras y la salida de aire se efectúa por otra, el flujo se invierte cada 5 o 10 minutos

sección A

sección B

Arq. Álvaro González Msc

Page 31: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

31 TEMPERATURA DEL AIRE

tierra

Existen numerosos diseños de torres de viento todos intentan suministrar un adecuado flujo de aire, transferencia de calor, capacidad calórica de almacenamiento y superficie de enfriamiento por evaporación.

El aire caliente que penetra en la torre sede parte del calor a las paredes frías de La torre, enfriadas durante la noche. Posteriormente el paso del aire a lo largo del túnel frio y húmedo produce un desprendimiento de calor sensible y finalmente el aire pasa por una fuente de agua.

TORRES DE VIENTOSección de la Torre de Viento conectada a la edificación

por un túnel húmedo de 30 metros de longitud

Arq. Álvaro González Msc

Page 32: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

32 TEMPERATURA DEL AIRE

CARTA PSICROMÉTRICA

Carta psicrométrica representando el proceso de enfriamiento sensible de las torres de vientos

Arq. Álvaro González Msc

Page 33: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

33 TEMPERATURA DEL AIRE

ESTANQUE FRIO

Vivienda en Sacramento con el sistema de enfriamiento “Estanque Frio” incorporado

Arq. Álvaro González Msc

Page 34: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

34 TEMPERATURA DEL AIRE

VIVIENDA DE STEVE BAER, NUEVO MÉXICO

La vivienda tiene diez unidades de espacios conectadas para permitir ventilación, muchas paredes son de adobes y otras y otras conforman la pared de agua de Trombe, el cual viene a ser el sistema pasivo de enfriamiento.

Consta de de una estructura que soporta unos barriles de agua de 55 galones cada uno y persianas o paneles aislantes.

El enfriamiento se produce no por radiación nocturna, sino utilizando su masa térmica para reducir la amplitud de la temperatura exterior. El panel aislante cubre la superficie de los barriles durante el día aislandolos de la radiación solar.

Arq. Álvaro González Msc

Page 35: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

35 TEMPERATURA DEL AIRE

Detalle del sistema de pared conformada por barriles de agua

Arq. Álvaro González Msc

Page 36: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

36 TEMPERATURA DEL AIRE

VIVIENDA FREESE

Las paredes están revestidas de 6 pulgadas de fibra de vidrio y 12 pulgadas en el techo. El piso de granito tiene un aislamiento de 2 pulgadas de poliestireno.

El enfriamiento se efectúa: con una pendiente de 60º en el techo cubierta con doble vidrio, en el piso del ático se colocan bolsas de plástico de color negro llenas de agua; éstas bolas son efriadas durante la noche por medio de circulación forzada de aire del exterior.

Durante el día se llena el espacio entre los vidrios con bolitas de poliestireno para evitar la entrada de calor. El aire frio alrededor de las bolsas de agua se hace circular hacia las habitaciones por medio de espacios libres entre las paredes.

Vivienda Freese en Nueva Hampshire

Sección de la vivienda

Arq. Álvaro González Msc

Page 37: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

37 TEMPERATURA DEL AIRE

CASA DUNA

La estructura es una cáscara armada con concreto que requiere aislamiento.

La impermeabilización consiste en un liquido bituminoso aplicado con brocha, y una cubierta de tierra de 56cm aprox. de espesor,

Este diseño de subsuperfiecie mantiene la temperatura constante dentro de la vivienda

Casa Duna en Atlantic, Florida del Arq. W. Morgan (vivienda subterránea)

Arq. Álvaro González Msc

Page 38: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

38 TEMPERATURA DEL AIRE

Casa Rousselot del Arq. R. McClure, con techo cubierto de tierra y con talud

CASA ROUSSELOT

Las paredes son de bloques de hormigón con aislamiento de piedra pómez en bloques.

El techo consiste en una cubierta de madera machihembrada de 10 X 15 centímetros con impermeabilización de capas de tela asfáltica y las paredes poseen un revestimiento bituminoso.

Encima del techo tiene una cubierta de tierra de 30 a 40 centímetros de espesor.

Arq. Álvaro González Msc

Page 39: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

39 TEMPERATURA DEL AIRE

EDIFICIO EN ALTURA

Edificación en altura con estacionamiento subterráneo

Termosifón utilizando un tipo de “muro trombe”

radiación de frio

zona de presión negativa

muro negro

vidrio

Arq. Álvaro González Msc

Page 40: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

HUMEDAD

SISTEMAS PASIVOS DE ENFRIAMIENTO

Sistema de enfriamiento por desecantes

Sistema de climatización solar pasivo

Arq. Álvaro González Msc

Page 41: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

41 HUMEDAD

SISTEMA DE LECHO DUAL POR DESHUMIDIFICACIÓN de Moore, Cantrell y Willeke (Dual Dessicant Bed Dehumidifier)

Sistema de lecho dual por dehumidificación: Sistema del paso del aire

Este sistema utiliza material desecante de bajo costo para la deshumificación y calor solar para la regeneración.

Consta de dos hileras idénticas y adyacentes de desecantes.

Una hilera de colectores se cubre con un vidrio y es expuesta a la radiación solar la cual seca, calienta y regenera el material desecante.

Arq. Álvaro González Msc

Page 42: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

42 HUMEDAD

Etapa de regeneración por desecantes

La hilera de bandejas horizontales es dispuesta en forma escalonada para maximizar la exposición al sol, permitiendo al aire pasar a través del desecante por convección y facilitar el proceso del secado.

El aire caliente y húmedo producido por este proceso es luego expulsado al exterior

Arq. Álvaro González Msc

Page 43: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

43 HUMEDAD

Etapa de enfriamiento

Una pared horizontal en la parte inferior aumenta la recolección solar. La hilera adyacente se cubre con un panel reflectivo aislante, con un sistema de bisagras. El aire frio y húmedo (de alguna fuente externa de enfriamiento) es inducido a través de una malla desecante y su humedad específica es bajada. Éste aire frio y deshumidificado es usado pa enfriar la edificación

Cuando la capacidad del desecante se agota, la función de las dos hileras de desecantes se invierte moviendo los paneles aislantes y reflectores, cambiando su configuración.

Arq. Álvaro González Msc

Page 44: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

44 HUMEDAD

SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN SOLAR PASIVO

Su funcionamiento se basa en el efecto chimenea o de termosifón, consiste en la circulación por convección natural del aire que se calienta por efecto invernadero en el espacio vertical comprendido entre la cubierta metálica ennegrecida y el vidrio. En la mañana el aire caliente y húmedo penetra y es deshumidificado por el contacto con el material desecante (silica-gel), al pasar por el deshumidificado interior se enfría penetrando al espacio. Como en la mañana el sol calienta la fachada este, seca y regenera el material desecante que quedo humedecido la tarde anterior, cuando el sol calentaba la fachada oeste.

Arq. Álvaro González Msc

Page 45: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

RADIACIÓN

SISTEMAS PASIVOS DE ENFRIAMIENTO

Sistema Skytherm

Sistema Living System Trampa de radiación de techo

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR RADIACIÓN NOCTURNA

Arq. Álvaro González Msc

Page 46: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

Techo de concreto con aislamiento operable

Sistema de enfriamiento nocturno Pinney, Fonda-Bonardi y Nien Yu

Centro rural Vivienda Hammond

Vivienda en California

Arq. Álvaro González Msc

Page 47: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

47 RADIACIÓN

cubiertas de aislamiento movible

de Harold Hay

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR RADIACIÓN NOCTURNA

EL SISTEMA SKYTHERM

Utiliza el techo con un estanque de agua colocado encima para suministrar calefacción solar en invierno y enfriamiento por convección en verano

El agua se almacena en recipientes (Flat pans) o en bolsas plásticas. Se colocan dos recipientes de aislamiento sobre los recipientes de agua durante el día para reducir la ganancia térmica al exterior.

OPERACIÓN DIURNA

Arq. Álvaro González Msc

Page 48: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

48 RADIACIÓN

EL SISTEMA SKYTHERM

Durante la noche las bolsas plásticas son expuestas al cielo al remover los paneles de aislamiento. El agua emite radiación al cielo nocturno y es enfriado por ese proceso.

Debido a que el agua en la noche está por encima de la temperatura ambiente por el calor absorbido durante el día se produce también una pérdida de calor por convección en las bolsas de aire hacia el aire en el ambiente

OPERACIÓN NOCTURNA

bolsas de agua

elemento de apoyo

estanque de techo

Arq. Álvaro González Msc

Page 49: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

49 RADIACIÓN

EL SISTEMA LIVING SYSTEM

Es un sistema que utiliza el agua en el techo y paneles de aislamiento mecánico. La diferencia de este sistema en relación al anterior es que utiliza paneles abisagrados los cuales se abren y cierran por medio de un ariete hidráulico.

Los paneles aislantes están cubiertos con una superficie interna de una capa de material reflectivo.

de Johnathan Hammond

OPERACIÓN NOCTURNA

paneles abisagrados

plástico transparente

recipiente metálico

Arq. Álvaro González Msc

Page 50: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

50 RADIACIÓN

TRAMPA DE RADIACIÓN DE TECHO

La capa de aislamiento es cubierta por una lámina de metal corrugado y pintado de blanco en su lado exterior que sirve como superficie radiante.Durante el día el sistema no es activado y la temperatura del techo está establecida por el equilibrio entre la radiación absorbida (minimizada por la pintura blanca) y la pérdida de calor por radiación de onda larga y por convección hacia la bóveda celeste. Durante la noche el metal pintado del techo se enfría por radiación de onda larga a una temperatura por debajo de la temperatura ambiente.

de B. Givoni

Arq. Álvaro González Msc

Page 51: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

51 RADIACIÓN

Los experimentos realizados en techos de concreto de 15 centímetros de espesor con aislante móvil se obtuvieron resultados similares a los estanques de agua.

En la práctica este sistema es más conveniente por cuanto presenta menos problemas del tipo estructural y de impermeabilización.

TECHO DE CONCRETO CON AISLAMIENTO OPERABLE

Arq. Álvaro González Msc

Page 52: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

52 RADIACIÓN

aislantes moviles reflejantes

OPERACIÓN NOCTURNA

TECHO DE CONCRETO CON AISLAMIENTO OPERABLE

Arq. Álvaro González Msc

Page 53: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

53 RADIACIÓN

de N. Pinney, Fonda-Bonardi y Ying-Nien YuSISTEMA DE ENFRIAMIENTO NOCTURNO

El sistema de ensayo consta de los siguientes elementos.

Un antepecho con una inclinación de 45 grados, el cual está cubierto con una lámina de metal disipadora.

Cubierta de un metal selectivo frio (pintura blanca a base de oxido de titanio), los cuales forman un ducto que está conectado al piso de concreto usado para el almacenamiento térmico.

Modelo de baranda simulando dos pisos de edificio

Arq. Álvaro González Msc

Page 54: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

54 RADIACIÓN

Sistema de enfriamiento nocturno de N. Pinney, Fonda-Bonardi y Ying-Nien Yu

Arq. Álvaro González Msc

Page 55: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

55 RADIACIÓN

de los Arq. Haggard y Edminster

Vivienda usando el sistema SKY THERM

VIVIENDA EN ATASCADERO CALIFORNIA

Detalle de techo

radiación reflejada

aislamiento térmico

bolsas de agua

Arq. Álvaro González Msc

Page 56: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

56 RADIACIÓN

del Arq. Peter ClathorpeCENTRO RURAL

Vivienda usando el sistema ESTANQUE DE TECHO

tanque de agua

lecho rocoso

Arq. Álvaro González Msc

Page 57: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

57 RADIACIÓN

en Winters, CaliforniaVIVIENDA HAMMOND

Vivienda usando el sistema LIVING SYSTEM

Arq. Álvaro González Msc

Page 58: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

OPERACIÓN DIURNA

enfriamiento radiante convectivo

Perdida de calor radiante

Lámina de aluminio pulido

Alero con rejilla de ventilación

Depósito térmico

Extractor eólico enfriando el techo por circulación de aire

Techo de lámina ligera y reflejante

Cielo raso cerrado

inyecta

Circulación de aire entre habitación y deposito térmico

Saca

CASA MARA RADIANTE

Arq. Álvaro González Msc

Page 59: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

CASA MARA RADIANTE OPERACIÓN NOCTURNA

Circulación de aire a través de habitación techo - depósito

Perdida de calor radiante

Pared de bloques con ventilación interna y protección solar

Pared de bloques con ventilación interna y protección solar

Depósito térmico

Extractor eólico funcionando unicamente en noches húmedas

Techo de lámina ligera y reflejante

Cielo raso abierto

saca

enfriamiento radiante convectivo

Inyecta

Arq. Álvaro González Msc

Page 60: 2 - Acondicionamiento Ambiental II - Sistemas Pasivo de Enfriamiento

OPERACIÓN DIURNAEn esta vivienda se han previsto una serie de sistemas o detalles para minimizar la ganancia de calor: Doble techo ventilado, aleros sobre todas las paredes, cielo raso de material aislante y superficie reflectiva, bloques para paredes diseñados para inducir al enfriamiento convectivo, deposito térmico interno, extractores

El principio básico del funcionamiento de esta vivienda es que debe permanecer cerrada durante el día, las paredes internas funcionan en estas horas absorbiendo el calor de los ocupantes y en función de su alta inercia térmica, el calor perdido en la noche ayudará a mantener fresca la vivienda.

OPERACIÓN NOCTURNAMediante uno o varios extractores de aires se ventilaran las paredes interiores, especialmente diseñadas con una alta capacidad de almacenamiento térmico y facilidad para intercambiar calor por convección.

De ese modo, el aire relativamente frio cercano a la parte inferior del techo servirá para enfriar las paredes.

Las ventanas de la vivienda pueden permanecer abiertas durante la noche para aprovechar el enfriamiento convectivo nocturno.

CASA MARA RADIANTEArq. Álvaro González Msc