POLIS -Identification and Mobilization of Solar Potentials via Local Strategies

(IEE/08/603/SI2.529237)

Objetivo

El objetivo es ahorrar energía y generar energía gracias al sol en Vitoria- Gasteiz

Ahorrar energía: mediante un buen diseño bioclimático adaptado a las necesidades locales, y a la morfología urbana.

“El mejor ahorro es la energía que no se consume”

Generar energía en la ciudad: Energía solar Térmica + Fotolvoltáica

Con paneles incorporados a las edificaciones.

Mayor eficacia, sin macro inversiones, sin traslados de energía, sin impactos sobre el paisaje, garantizando la conservación y mantenimiento de los equipos.

Resultado: Elaboración de un mapa de potencialidad solar de Vitoria- Gasteiz

Atendiendo a las :

• características morfo-tipológicas del tejido urbano, • condiciones estructurales de los edificios existentes, • condiciones microclimáticas• aprovechamiento real de la radiación solar en Vitoria (nubosisdad)

Innovación POLIS-Vitoria-Gasteiz

El potencial pasivo se suma al activo

Potencialidad solar

Pasiva:

Activa : solar térmica + fotovoltaica

.- evaluación de las ventajas y oportunidades de cada tipología edificatoria.- orientaciones óptimas, arcos solares idóneos para Vitoria-Gasteiz.- la distribución interior ideal de los edificios. Recomendaciones básicas y complementarias.- acondicionamiento pasivo en envolventes, aislamientos, ventanas y protecciones de huecos, para iluminar, ventilar y control pasivo térmico.- técnicas idóneas de acondicionamiento pasivo para Vitoria-Gasteiz (miradores, cubiertas verdes, dobles fachadas, etc)

.- estudio de soportes en edificios: cubiertas, azoteas, fachadas.- estudio de soportes urbanos : equipamientos, mobiliario urbano, elementos ornamentales, aparcamientos, etc

METODOLOGÍA del Plano de Potencialidad Solar

La metodología seguirá los siguientes pasos:

1º. Conocimiento exhaustivo del clima local con determinación de las diferencias microclimáticas de la ciudad de Vitoria-Gasteiz

2º . Estudio exhaustivo de las condiciones morfo-tipologías de la edificación residencial de Vitoria-Gasteiz. Determinación de las unidades de análisis urbano

3º Rosa de acimutes, bioclimática y de radiación solar activa

4º. Propuesta de Plano de Potencialidad solar (máxima, media y mínima) por tejidos urbanos homogéneos de Vitoria-Gasteiz

5º. Recomendaciones generales de los sistemas de acondicionamiento pasivo y activo (térmico y fotovoltaico) en toda la ciudad.

6º. Plan Piloto en un desarrollo residencial. Lakua

7º . Plan Piloto de grandes contenedores urbanos. Uso industrial: Jundiz

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ANALISIS DE LOS DATOS CLIMATICOSDatos climáticos

CÁLCULO DEL FACTOR DE NUBOSIDAD MEDIO DEL MESLOCALIDAD: VITORIA

MES: Nº DE DÍAS Nº DE DÍAS Nº DE DÍAS Nº TOTALDESPEJADOS: NUBOSOS: CUBIERTOS: DE DÍAS: VALOR MÍNIMO: VALOR MEDIO: VALOR MÁXIMO:

Enero 1,5 11,6 17,9 31 0,6 0,7 0,9Febrero 1,8 10,5 15,7 28 0,6 0,7 0,9Marzo 3,4 12,8 14,8 31 0,5 0,6 0,8Abril 3,5 12,4 14,1 30 0,5 0,6 0,8Mayo 2,8 13,5 14,7 31 0,5 0,7 0,8Junio 4,4 14,0 11,6 30 0,4 0,6 0,8Julio 5,7 16,4 8,9 31 0,4 0,5 0,7Agosto 5,3 17,0 8,7 31 0,4 0,5 0,8Septiembre 4,0 15,9 10,1 30 0,4 0,6 0,8Octubre 2,6 14,9 13,5 31 0,5 0,6 0,8Noviembre 2,0 11,7 16,3 30 0,6 0,7 0,9Diciembre 1,1 10,5 19,4 31 0,6 0,7 0,9

FACTOR DE NUBOSIDAD MEDIO

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DICHORA AMANECER 7,3 6,7 6,0 5,2 4,7 4,4 4,7 5,3 6,0 6,7 7,3 7,6ACIMUT 90 (ESTE) 6,0 6,9 7,6 7,9 7,6 6,8 6,0ACIMUT -90 (OESTE) 18,0 17,1 16,4 16,1 16,4 17,2 18,0HORA ANOCHECER 16,7 17,3 18,0 18,8 19,3 19,6 19,3 18,7 18,0 17,3 16,7 16,4

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC6,0 5,2 4,7 4,4 4,7 5,3 6,06,0 6,9 7,6 7,9 7,6 6,8 6,0

HORAS DE SOL 0,0 0,0 0,0 1,6 2,9 3,4 2,9 1,6 0,0 0,0 0,0 0,07,3 6,7 6,0 5,2 4,7 4,4 4,7 5,3 6,0 6,7 7,3 7,6

12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0HORAS DE SOL 4,7 5,3 6,0 6,8 7,3 7,6 7,3 6,7 6,0 5,3 4,7 4,4

7,3 6,7 6,0 6,9 7,6 7,9 7,6 6,8 6,0 6,7 7,3 7,616,7 17,3 18,0 17,1 16,4 16,1 16,4 17,2 18,0 17,3 16,7 16,4

HORAS DE SOL 9,3 10,6 12,0 10,2 8,9 8,3 8,9 10,3 12,0 10,6 9,3 8,812,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,016,7 17,3 18,0 18,8 19,3 19,6 19,3 18,7 18,0 17,3 16,7 16,4

HORAS DE SOL 4,7 5,3 6,0 6,8 7,3 7,6 7,3 6,7 6,0 5,3 4,7 4,418,0 17,1 16,4 16,1 16,4 17,2 18,018,0 18,8 19,3 19,6 19,3 18,7 18,0

HORAS DE SOL 0,0 0,0 0,0 1,6 2,9 3,4 2,9 1,6 0,0 0,0 0,0 0,0ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

PERIODO DE SOL

FACHADA NORTE

FACHADA ESTE

FACHADA SUR

FACHADA OESTE

FACHADA NORTE

PERIODO DE SOL

PERIODO DE SOL

PERIODO DE SOL

PERIODO DE SOL

Media anual- dias nubosos: 157

Media anual- dias cubiertos: 172

Directa

Dispers

ada

Refleja

da

Radiaci ón extrater restre

Albedo

Absorbi

da

Atmó

sfera

Radiación solar = directa + reflejada + dispersa + absorbida

RECORRIDO ANUAL DEL SOL EN VITORIA-GASTEIZ

Latitud 42°

51′

0″

N

CLIMOGRAMAS DE BIENESTAR ADAPTADO POR ESTACIONES, con nivel de arropamiento y adaptado a Vitoria- Gasteiz

D IA G R A M A D E O LG Y A Y P A R A V IT O RIAA rro p a m ie n t o p a ra v erano: 0,4 c loA c t iv id a d m o d e ra d a (v iv e nda): 0,90 .. 1,25 met

A rro p a m ie n t o p a ra p rim av era : 0,8 c loA c t iv id a d m o d e ra d a (v iv e nda): 0,90 .. 1,25 met

D IA G R A M A D E O LG Y A Y P A R A V IT O RIA

A rro p a m ie n t o p a ra O TO ÑO : 0,84 c loA c t iv id a d m o d e ra d a (v iv e nda): 0,90 .. 1,25 met

D IA G RA M A D E O LG Y A Y P A R A V ITO R IAA rro p a m ie n to p a ra inv ierno: 1 c loA c t iv id a d m o d e ra d a (v iv e nda): 0,90 .. 1,25 met

D IA G RA M A D E O LG Y A Y P A R A V ITO RIA

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Diagrama de isopletasBienestar térmico anual y principales estrategias

Necesidad de ventilación

Necesidad de radiación

Cargas internas

Bienestar 20% insatisfechos

Bienestar 10% insatisfechos

Calor excesivo

10

De radiación 7,5/12 meses

De acumulación liberandola

por la noche8/12 meses

Necesidades

De cargas internas 4/12 meses

Bienestar por las mañanas 6/12 meses

De ventilación a mediodia, tardes y noches

Protección de huecos 2,5/12 meses

E F M A M J J A S O N D

ANALISIS DE LAS NECESIDADES TERMICAS PARA EL CONFORT EN VITORIA-GASTEIZ

Radiación solar directa y acumulación (inercia) = 8/12 meses

11

Estrategias bioclimaticas para Vitoria- Gasteiz1º Radiación solar directa, condicionada por la orientación y la obstrucción solar

Adecuada orientación del edificio También condicionan los diseños de las fachadas de

los edificios y determinan muchos de los factores de la

red de espacios libres y zonas verdes de la ciudad.

Obstrucción solar urbana

Condicionante esencial derivado de la morfologia

urbana y provocado por la alta densidad es la

obstrucción urbana, o sombra que produce un

elemento sobre otro. La gran proximidad entre los

planos de fachada de las calles pueden dificultar la

entrada del sol en las pantas bajas,

12

Captacion solar pasiva

La importancia de la radiacion solar directa en el

medio urbano se centra principalmente en la

intensidad que reciben las superficies sobre las que el

sol incide.

La necesidad de captacion solar depende del clima de

cada lugar. En sitios relativamente frios se considera

necesario temer al menos cuatro horas

de sol durante

las horas centrales del dia en la situacion mas

desfavorable (el solsticio de invierno).

¿Cuánta radiación solar directa?

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La altura solar

es un angulo que forma la posicion del sol respecto

al plano del horizonte. Se mide en grados, desde el orto (0) hasta la

altura de la culminacion de cada dia (las 12 horas solares)

El estudio de los movimentos solares tienen el objeto de introducir

estos elementos como factores determinantes a la hora de

planificar la ciudad existente o propuesta, para obtener las mejores

condiciones de soleamiento y mejorar la calidad de vida de sus

ocupantes.

ALTURA SOLAR SOLSTICO DE VERANO α= 72°

α= 72°

ALTURA SOLAR SOLSTICO DE INVIERNO α= 23°

RADIACIÓN SOLAR DIRECTA EN VITORIA-GASTEIZCondicionada por la Altura solar máxima

α= 23.7 °

En la ciudad se produce una discriminación solar entre las plantas superiores y las inferiores

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Un aspecto que interviene en el mecanismo

de intercambio energético entre la vivienda

y el exterior, es el fenómeno de la inercia

térmica. La captación solar es fundamental

para generar esta otra forma de calefacción

pasiva tambien.

De hecho, algunos materiales presentes al

interior de los inmuebles tienen la capacidad

de absorber y acumular calor durante el dia,

para luego liberarlo durante el desfase

nocturno.

Estrategias bioclimáticas para Vitoria- Gasteiz2º Inercia térmica, acumular por el día y liberar el calor por la noche

Inercia termica

Elaboración del mapa solar pasivo de Vitoria-Gasteiz

Objetivos:

1º conocer la orientación idónea de fachadas

2º establecer las limitaciones por obstrucciones de edificaciones enfrentadas, que permita cuatro horas de sol en los meses infracalentados

3º establecer una escala de evaluación

4º establecer una diferenciación entre pisos altos y bajos para el aprovechamiento pasivo

5º proponer un manual de buenas practicas bioclimáticas (uso residencial, industrial y equipamientos)

17

“La necesidad de captacion solar depende

del clima de cada lugar.

En sitios relativamente frios se considera

necesario temer almenos cuatro horas de

sol durante las horas centrales del dia en

la situacion mas desfavorable (el solsticio

de invierno).”

METODOLOGÍA PROPUESTA POLISMapa de Potencial Solar Pasivo

CARTA DE IRRADIACIÓN SOLAR DIRECTA DE INVIERNO

204 kW·h/m²

61º

2ºMaximo: (2°, 61°) 204 kW·h/m²

1

Irradiación solar directa en meses infracalentados = 204 kwh/m2

18

2METODOLOGÍA PROPUESTAMapa de Potencial Solar Pasivo

-49º 59º

Identificación de pérdidas mediante carta de irradiación global anual.Determinación de criterios de exclusión fachadas (P(α,β)>40%)

PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN

APLICACIÓN FACHADAS:inclinación(β)= 90ºPérdidas admisibles = 40%

19

PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN2 Identificación de pérdidas mediante carta de irradiación global anual. Determinación de criterios de exclusión fachadas (P(α,β)>40%)

Analisis de la superficie sombreada por obstáculos

enfrentados mediante un sencillo cálculo.

Se aplica como elevación solar (Ho) la menor en

esas 4 horas centrales del solsticio de invierno en

Vitoria-Gasteiz.

Orientación Sur 0°

4H

METODOLOGÍA PROPUESTAMapa de Potencial Solar Pasivo

20

PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓNOrientaciones válidas Fachadas entre -49º suroeste y 52º sureste2

ORIENTACIÓN LÍMITE OESTE ORIENTACIÓN LÍMITE ESTE

METODOLOGÍA PROPUESTAMapa de Potencial Solar Pasivo

Determinarán el arco de acimutes favorable en meses infracalentados

21

METODOLOGÍA PROPUESTAMapa de Potencial Solar Pasivo

3 NIVELES DE POTENCIAL SOLAR PASIVOClasificación del potencial de Vitoria-Gasteiz

- A (excelente): pérdidas menores o iguales al 5%

- B (muy bueno): pérdidas entre el 5-10%

- C (bueno): pérdidas entre el 10-20%

- D (aceptable): pérdidas entre el 20-30%

- E (mínimo aceptable): pérdidas entre el 30-40%

Estos niveles vienen determinados gráficamente

mediante colores tal y como se muestra a

continuación.

METODOLOGÍA PROPUESTAMapa de Potencial Solar Pasivo

Estudio de la potencialidad solar de una fachada en Lakua Vitoria-Gasteiz

METODOLOGÍA PROPUESTAMapa de Potencial Solar Pasivo

PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN3 APLICACIÓN FACHADAS LAKUA:inclinación(β)= 90ºPérdidas admisibles = 40%

-49º 59º

CALIFICACI ÓN

POTENCIAL SOLAR

SUPERFICIE SOLEADA

LONG. FACHADA

LONG. SOLEADA ALT. SOLEADA SUP. SOLEADA

D 15,00 m 15,00 m 9,27 m 139,01 mD 70,50 m 30,60 m 16,04 m 1130,98 mD 14,00 m 14,00 m 12,91 m 180,72 m

ESTUDIO DE DETALLEIdentificación de la edificación analizada en Lakua. Vitoria-Gasteiz4

METODOLOGÍA PROPUESTAMapa de Potencial Solar Pasivo

Aparecen diferente escala dependiendo del número de horas de sol directo sobre la fachada sur

Reflexiones bioclimáticas

El edificio 5 se auto-sombrea, perdiéndose un gran potencial de radiación solar directa. Reducir el nº de plantas del ala oeste.

El edificio 6 debería estar al revés

El edificio 14 tiene poca fachada bien orientada respecto al total de fachadas

En el edificio 10 la separación del patio es insuficiente para que entre el sol invernal

El edificio 11 tiene muy pocas posibilidades de estrategias bioclimáticas

Cuidar la volumetría según la óptima orientación solar. Arco sur (-49º SO a 52º SE)

RESULTADOS DEL MAPA SOLAR PASIVO DE VITORIA-GASTEIZ

.- Se grafían las ventajas y oportunidades de cada fachada, primero según orientación, y segundo según los obstáculos enfrentados con ella. (código A,B,C,D,E), que garantizan cuatro horas de sol en los meses infracalentados del 15 de noviembre al 15 de marzo.

.- Las orientaciones óptimas se encuentran en los arcos solares idóneos para Vitoria-Gasteiz. Arco sur desde 52 º SE hasta 49º SO.

.- Se discriminan los pisos altos de los bajos según las posibilidades de captación solar directa en los meses infracalentados

.- Recomendaciones básicas y complementarias sobre la distribución interior ideal de los edificios. Espacios vivideros en arco solar sur

.- Recomendaciones para el acondicionamiento pasivo en las envolventes; buscando la inercia térmica de los cerramientos con retardo de la onda térmica

.- Recomendaciones de las técnicas idóneas de acondicionamiento pasivo para Vitoria- Gasteiz ; miradores acristalados aprovechando el efecto invernadero en plantas altas de los edificios; cubiertas verdes siempre favorables, dobles fachadas oportunas en arco solar sur, diferenciación de fachadas según orientación, etc

Resumir todas las estrategias en un Manual de Buenas Prácticas de acondicionamiento pasivo de las edificaciones residenciales, industriales y los equipamientos

Establecer unas recomendaciones y obligaciones de técnicas de acondicionamiento pasivo incorporadas a la Ordenanza de la Gestión Local de la Energía de Vitoria-Gasteiz