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TAREB Energía en el medioambiente urbano

1 Introducción

Debido a motivos sociales, en los dos últimos siglos, las ciudades han aumentado sus límites y población de forma negativa y la historia de la humanidad podría ser caracterizada como la historia de la urbanización. Hoy en día el aumento de población urbana en países desarrollados sigue siendo extremadamente alto.Otros factores son la mejora de la calidad de vida, resultante de la necesidad de disponer de más espacios y de un mayor consumo energético por persona.Así pues el balance energético en el medioambiente urbano tiene que batallar con parámetros físicos, el medioambiente complejamente construido y el calor antropogénico.

1.1 Parámetros básicos que influencian al medioambiente urbano

Los parámetros básicos que influencian al medioambiente urbano, son:• El clima local, y especialmente la radiación solar y la dirección de los vientos

que más afectan al emplazamiento del edificio.• El complejo medioambiente construido– emplazamiento – y materiales

utilizados.• El calor antropogénico, producido por el sector de la edificación, el

transporte y la industria.

1.2 Contaminación urbana

La contaminación urbana afecta al ambiente térmico, lumínico y acústico así como a la calidad del aire. La contaminación exterior y una ventilación inadecuada podrían ser las causas primordiales de una deficiente calidad del aire en el interior de los edificios. Los niveles sonoros que exceden de 65db(A) son inaceptables. En ciudades modernas un alto número de la población se halla sometida a dichos niveles. La contaminación lumínica ha alcanzado niveles significativos en las últimas décadas. Debido al alumbrado callejero los niveles de iluminancia incluso en la noche, son bastante altos. En zonas urbanas, las altas temperaturas ambientales debido a la contaminación térmica, en comparación con las temperaturas en zonas rurales, afectan directamente al confort térmico y al consumo de energía del sector de la edificación.

2 Balance térmico en el medio ambiente urbano

2.1 Flujos de energía

Capítulo 4 Arquitectura de bajo consumo energético

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El balance térmico en el medioambiente urbano es gobernado por las ganancias energéticas, pérdidas y la energía acumulada. La energía se encuentra acumulada en los elementos opacos de la ciudad, principalmente en los edificios y calles. En general, la ecuación de balance energético es:

Ganancias Energía = Pérdidas + Energía acumulada (1)

La parte izquierda de la ecuación (1) implica:• el flujo neto de la radiación (solar y radiaciones de onda larga emitidas por

elementos opacos), Qr

• El calor antropogénico producido por los sistemas de transportes, generación nuclear, industria, sector de la edificación y otras fuentes de calor, QT

La parte derecha de la ecuación (1) implica:• El flujo neto del calor sensibleT, QE

• El flujo neto del calor latente, QL

• El flujo neto advectivo entre el medio ambiente urbano y alrededores en forma de calor sensible y latente, QA

• Energía acumulada en elementos opacos, Qs

2.2 El calor antropogénico

El calor antropogénico está principalmente relacionado al sistema de transporte, generación nuclear y otras fuentes de calor. El calor antropogénico en un medio ambiente urbano pude afectar significativamente a su temperatura ambiental, pues en algunos casos es casi igual a la radiación neta a todas las longitudes de onda.La intensidad del calor antropogénico abarca diferentes y variados valores. La tabla 1 contiene valores del calor antropogénico en ciertas ciudades americanas, europeas y asiáticas y la correspondiente radiación neta a todas las longitudes de onda (los datos son cedidos por Taha.)

Tabla 1. Valores antropogénicos y radiación neta a todas las longitudes de onda en la ciudades seleccionadas.

Ciudad Valores antropogénicos (W/m 2)

Radiación neta a todas las longitudes de onda (W/m 2)

Chicago 53 -

Cincinnati 26 -

Los Ángeles 21 108

Fairbanks 19 18


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Ciudad Valores antropogénicos (W/m 2)

Radiación neta a todas las longitudes de onda (W/m 2)

St. Louis 16 -

Manhattan, Ciudad de Nueva York

117 - 15993

Moscou 127 -

Montreal 99 52

Budapest 43 46

Osaka 26 -

Vancouver 19 -

West Berlín 21 57

El calor antropogénico en el centro de una gran ciudad puede crear una isla de calor de más de 2- 3ºK durante ambos día y noche. El impacto del calor antropogénico es más alto en ambientes de bajas temperaturas.

3 Radiación y viento en el medio ambiente urbano

3.1 Radiación

El balance de radiación R en el medio ambiente urbano es la suma de las radiaciones de onda corta y larga incidentes absorbidas menos la radiación de onda larga emitida por la superficie de la Tierra. La siguiente ecuación describe el balance de la radiación:

R = (Ib + Id) (1 – a) – Il + I↑ l↓ (2) dondeIb la radiación solar directa que incide en la superficie de la Tierra.Id la radiación solar difusa que incide en la superficie de la Tierra.a el principal albedo de la ciudad a la radiación solar. Il↑ la radiación de onda larga emitida por la superficie de la TierraIl↓ la radiación de onda larga absorbida por la superficie de la Tierra.

La radiación solar y las horas de sol en el medio ambiente urbano son reducidos como resultado del aumento de sombras y la absorción por parte de partículas de la atmósfera. La contaminación urbana afecta a la radiación solar incidente, aumentando la radiación difusa y reduciendo la visibilidad. Concretamente, la radiación ultraviolada se encuentra más afectada que la radiación visible y el infrarrojo.


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Tal como se muestra en la ecuación (2), el factor R es función del principal albedo de la ciudad. El uso de la altura – los materiales del albedo reducen la cantidad de radiación solar absorbida por las envolventes de los edificios y mantiene las superficies frías.

3.2 Distribución del viento y velocidades de viento características.

Como el terreno urbano es muy complicado la distribución del viento encima de las ciudades también lo es. Generalmente la velocidad del viento en la capa celeste es significativamente baja en comparación con la inalterable velocidad del viento. También, la distribución vertical del viento es dividida en dos capas. La capa urbana celeste, que se extiende desde el suelo hasta alcanzar la altura de los edificios, y l a capa de límite urbano, que existe a partir de los tejados para arriba.La velocidad del viento estimada en una ciudad és de alta importancia para la ventilación natural en los edificios y para aplicaciones de refrigeración por sistemas pasivos. Se ha demostrado teórica y experimentalmente que la velocidad del viento a cualquier altura es más baja en una zona urbana que en zonas de campo abierto de alrededores. La velocidad en áreas urbanas puede ser más alta que los alrededores bajo condiciones específicas. La primera se produce cuando las capas de aire de alta velocidad son desviadas hacia abajo debido a los edificios altos o conducidas como “jets” a través de cañones en la misma dirección que la corriente. La segunda se produce cuando la corriente de bajo nivel inducida del campo es suficientemente fuerte para vencer y superar la fricción arrastrada de las paredes del cañón. Por lo tanto, la corriente de aire en áreas urbanas aparece inestable, debido a que las temperaturas en el medio ambiente urbano cambian rápidamente en distancias muy cortas en altura, sobretodo durante la noche. Generalmente, cuando se observa una convergencia de corriente de aire en una ciudad y esta llega a incrementarse en el corazón de la ciudad, seguidamente se genera un nivel alto de corriente desde la ciudad hacia las zonas rurales.

4 El efecto isla de calor

4.1 Definición

Las temperaturas del aire en zonas urbanas densamente construidas son más elevadas que en zonas rurales de los alrededores. Este es el fenómeno bien conocido como “isla de calor”.Los factores más importantes, que influyen en la creación de una isla de calor, son:

• El denso ambiente construido : la geometría en forma de cañón disminuye las pérdidas de la radiación de onda larga proveniente de las calles. Los edificios sustituyen el cielo frío con superficies cálidas, las


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cuales reciben la radiación infrarroja que el suelo emite y la radían de vuelta en grandes cantidades.

• Las propiedades térmicas de los materiales : los materiales urbanos más usados, como el asfalto y el hormigón, almacenan el calor sensible durante el día y lo liberan hacia la atmósfera durante la noche.

• El calor antropogénico : El calor antropogénico está principalmente relacionado con los sistemas de transporte, la generación nuclear y otras fuentes de calor.

• El efecto invernadero urbano : Es un fenómeno donde la atmósfera terrestre atrapa la radiación solar, causada por la presencia de gases como el dióxido de carbono y el vapor de agua permitiendo a la radiación solar incidente pasar a través de ella pero ésta a la vez absorbe la radiación de calor de la superficie de la Tierra. El fenómeno físico del efecto invernadero urbano es similar al que pasa en un invernadero, donde el cristal atrapa la radiación infrarroja y calienta el aire.

• La reducción de superficies evaporativas: durante el proceso natural de la evaporación del agua, el aire se enfría porque el calor latente es usado. En zonas urbanas, las superficies evaporativas han perdido importancia y esto repercute en temperaturas del aire más altas.

El efecto isla de calor puede ocurrir tanto de día como de noche y pueden obtenerse diferencias de temperatura entre 1.1 y 6.5ºK.

Tabla 2. Efecto isla de calor en algunas ciudades

CiudadIncremento de temperatura

(ºC)

30 ciudades en US 1.1

New York 2.9

Moscu 3- 3.5

Tokyo 3.0

Shangai 6.5

4.2 Estudios de islas de calor

Las temperaturas del aire en áreas urbanas densamente edificadas son más altas que en las áreas rurales de los alrededores. La diferencia entre la máxima temperatura urbana y la temperatura rural de fondo es definida como la intensidad de isla de calor urbana. Son numerosos los estudios que se han llevado a cabo sobre la intensidad de la isla de calor para muchas ciudades. La tabla 3 contiene la intensidad de calor de isla para varias ciudades.


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Tabla 3. Intensidades de isla de calor en algunas ciudades

Ciudad Continente Intensidad de isla de calor (ºK)

Nueva Delhi

Calcutta

Madras

Kuala Lumpur – Petaling Jaya

Kota Kinabalu

Asia

6.0

6.5

4.0

6.0 – 7.0

3.0

Atenas

Goteborg

Malmo

Essen

Stolberg

Fribourg

París

Zurich

Europa

2.0 – 15.0

3.5 – 6.0

7.0

3.0 – 4.0

6.0

10.0

14.0

7.0

Atlanta

Buenos Aires

América 2.2

7.4

Johanessburg África 2.0

La información sobre los aumentos de las temperaturas superficiales en ciudades suele obtenerse a partir de satélites. Desafortunadamente no están disponibles más datos cuantitativos diferentes a éste, que las temperaturas de las áreas urbanas son mucho más altas que en sitios rurales.

4.3 El efecto cañón

El espacio ambiental encima las ciudades puede ser dividido en “albedo urbano” o “urban air canopy” y una capa límite encima de la ciudad llamada “bóveda de aire urbana” o “urban air dome”. La capa del albedo urbano incluye un ilimitado número de microclimas que vienen determinados por la naturaleza de los alrededores, sus geometrías, materiales y propiedades. La capa límite superior del albedo urbano varía debido a las diferentes alturas de los edificios y la velocidad del viento. La diferente distribución de temperaturas en el alvedo urbano se ve afectada ampliamente por el balance de la radiación. La radiación solar incide en los tejados, paredes verticales y solo una pequeña cantidad alcanza el suelo. Estos


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elementos emiten radiaciones de onda larga pero una gran parte de esta radiación es bloqueada por otros edificios, de esta manera no hay pérdidas significativas. El balance térmico neto es más positivo que en áreas rurales y las temperaturas son más altas. Un cañón urbano se define por tres parámetros principales, tal y como se indica en la Figura 1: H la altura máxima de los edificios en el cañón, W la anchura del cañón y L la longitud. Una vez establecidos los tres parámetros (H, W, L) la descripción geométrica del cañón se limita a tres simples medidas: el ratio H/W, el ratio L/H y la densidad edificada j = Ar / Al, donde Ar es el área aproximada plana de cubierta edificada y Al el área “lot” o área de suelo ocupada por cada edificio.

Existe una correlación entre la intensidad de la isla de calor y el factor de visión celeste, la cual está relacionada con los parámetros del cañón. El factor de visión celeste es la fracción de bóveda celeste visible desde una superficie.La corriente de aire alrededor de los edificios aislados es considerable. Se caracteriza por un vórtice de remolino generado en la fachada a barlovento que se desliza hacia abajo. Detrás de ésta fachada, se genera otro remolino a sotavento debido a las aristas de las fachadas laterales y de la parte superior del edificio.El conocimiento de los diferentes tipos de corrientes en cañones urbanos proviene de numerosos estudios o de experimentos en cañones reales. La corriente dentro del cañón puede ser perpendicular, paralela o a cierto ángulo respecto el eje longitudinal del cañón.En caso de un cañón profundo y una corriente perpendicular al eje del cañón, según datos medidos, parece que se genera un solo vórtice y es conducido por la corriente de aire ambiental. La dirección de la velocidad del viento medida a lo largo del cañón es casi siempre opuesta a la dirección del viento en el exterior del cañón. Los valores de las medidas tomadas suelen ser normalmente pequeñas. Las corrientes paralelas generan un viento dominante a lo largo del eje del cañón, con posibles elevaciones, subidas a lo largo de las paredes del cañón.El caso más común se da cuando las corrientes de aire se suceden a cierto ángulo relativo al eje del cañón. La principal investigación ha sido llevada a cabo teniendo en cuenta que la corriente encima de los tejados se produce a cierto ángulo del eje del cañón y una espiral o remolino es inducido a lo largo de la longitud del cañón. La corriente de aire que se produce en el cañón es el producto de ambas componentes, la transversal y la paralela, del vórtice conducido inicialmente por el cañón y del estrechamiento del vórtice que se sucede a lo largo del cañón. La distribución de la temperatura ambiental del aire en un cañón urbano afecta al consumo de energía de los edificios. Si la temperatura en el cañón es elevada, aumentan las corrientes convectivas de aire caliente hacia los edificios, favoreciendo las aportaciones de aire frío gracias a la ventilación. La temperatura del aire en un cañón es influenciada por: • El balance de radiación urbana


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• La temperatura de las superficies del cañón

Figure 1. Altura, anchura y longitud de un cañón urbano

El balance de radiación urbano: La radiación solar incidente en superficies urbanas es absorbida y luego transformada a calor sensible. La mayoría de la radiación solar incide en tejados y en las fachadas verticales de los edificios. Solo una pequeña cantidad alcanza el nivel del suelo. La piel de los edificios y el suelo emiten radiación de onda larga hacia el cielo. La intensidad de la radiación emitida depende del factor de visibilidad de cada superficie en relación al cielo. El balance neto entre las ganancias solares y las pérdidas de calor determina el balance térmico en áreas urbanas. Diferentes estudios han demostrado que a pesar del hecho que en un cañón, la temperatura se haya influenciada por la geometría éste, existe una estrecha conexión entre la geometría y la temperatura del aire.


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Las temperaturas de las superficies del cañón: Las características ópticas y térmicas de los materiales usados en ambientes urbanos y especialmente el albedo causado por la radiación solar y la emisividad por la radiación de onda larga, tiene un alto impacto en el balance energético de una área urbana. El albedo de una superficie se define como la reflectividad de esta superficie integrada encima del hemisferio completo y encime de la longitud de onda. El uso de materiales de alto albedo reduce la cantidad de radiación solar absorbida en las envolventes de los edificios y estructuras urbanas, y mantiene sus superficies más frías.Los materiales con emisividades altas son buenos emitidores de radiaciones de onda larga y liberan la energía que ha sido absorbida como radiación de onda corta, dando lugar a superficies más frías. Las temperaturas superficiales más bajas provocan valores de intensidad de isla de calor más bajos.Las temperaturas urbanas altas, tienen diferentes efectos en el consumo de energía de los edificios durante los períodos de invierno y verano. Durante el verano, las altas temperaturas urbanas aumentan la demanda de electricidad para refrigeración y aumenta también la producción del dióxido de carbono y otros agentes contaminantes, mientras que las temperaturas altas reducen las cargas de calefacción durante el invierno.La intensidad de la isla de calor afecta al potencial para una ventilación natural y la posibilidad de usar técnicas de refrigeración pasivas en lugar del aire acondicionado.

5 La luz natural

La luz natural es la parte del espectro de la radiación electromagnética emitida por el sol entre el banda visible de onda (380 – 770 m) que incide sobre laμ superficie de l a Tierra después de la absorción y difusión. Normalmente, el uso de luz natural en edificios situados en núcleos urbanos puede:• reducir el consumo de energía por iluminación• mejorar los logros en confort térmico puesto que las lámparas actúan como

fuentes de calor• reducir el consumo de energía en refrigeración, debido a aportaciones

interiores menores.

La iluminación natural necesita ser diferente según el uso específico de cada edificio y su diseño arquitectónico. La primera prioridad durante el proceso de diseño arquitectónico, será asegurarse que la luz natural puede percibirse en el exterior y en el interior del edificio. Los parámetros principales que afectan a la disponibilidad de la luz natural de los edificios en áreas urbanas son: 1. La distancia entre edificios2. La altura de los edificios colindantesLa geometría del cañón urbano provoca niveles de iluminación más bajos, debido a las zonas de sombra de los edificios de alrededor.3. La orientación y reflectancia de los edificios colindantes


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La geometría del cañón urbano, orientación, el material que cubre la piel de los edificios y calle, pueden ser muy importantes para los niveles interiores de iluminación. Bajo condiciones de cielo despejado y claro, el efecto de la luz reflejada del suelo en los niveles de iluminación de una determinada zona es menor, mientras que el impacto de las superficies verticales en los niveles de iluminación interiores es importante. Ocurre exactamente lo contrario en condiciones de cielo nublado.4. El tamaño de las aberturas y el tipo de cristalEl tamaño de las aberturas es crítico según los niveles de iluminación interior aceptables que se quieran alcanzar. El tipo de cristal utilizado también es crítico debido a los diferentes valores de transmitancia de cada cristal. Existen en el mercado, cristales especiales con valores de transmitancias selectivas. 5. Sistemas de protección solarEl objetivo de los sistemas de protección solar es reducir las ganancias por radiación solar en periodos calurosos y/o mejorar el confort visual evitando el deslumbramiento. En muchos casos, reducir la radiación y disponer de luz natural son contradictorios. La utilización de sistemas de protección solar puede reducir el factor de visibilidad del cielo y evitar la luz del sol durante un cierto tiempo. Otro aspecto es el color de la luz natural. Bajo condiciones de cielo azul claro, el color de la luz natural se haya afectada por cuatro factores: el cielo azul, La luz casi amarillenta del sol, la cobertura del suelo y cualquier otro factor exter no de las superficies.

6 Ventilación y calidad del aire en el interior de los edificios

La ventilación es la acción más importante para mejorar la calidad del aire en el interior de un edificio. Hay que tener en cuenta las características específicas del medio ambiente de una área urbana, para asegurarse una calidad de aire interior óptima.Hay dos tipos de ventilación:

1. La ventilación Natural , que incluye el movimiento del aire exterior hacia las aperturas del edifico. Para asegurar una correcta ventilación natural, hay que tener en cuenta diferentes elementos: a. El contorno del edificio deber de ser lo más herméticamente posible para

evitar ventilaciones no deseadas. b. El volumen del espacio es importante para la ventilación natural. El

edificio puede jugar el papel de depósito de aire, asegurando la calidad del aire exterior sin una ventilación constante.

c. Las aberturas del edificio deben garantizar el número de renovaciones necesarias para asegurar una óptima calidad del aire interior.

La ventilación natural es uno de los sistemas pasivos de refrigeración más efectivos. Puede refrigerar tanto de día como de noche. La ventilación nocturna es una de las estrategias más efectivas en zonas cálidas. A continuación se describe el efecto de el medio ambiente en zonas urbanas sobre la ventilación natural.


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I. Durante el día, cuando la velocidad del viento en el ambiente exterior es superior a la velocidad del viento en el interior del cañón, el potencial de la ventilación natural en ambos lados así como la ventilación cruzada dentro del cañón, es muy reducida.

II. Durante el día, cuando la velocidad del viento en el ambiente exterior es inferior a 3- 4m/s, la diferencia entre las velocidades interior y exterior del cañón no es significativa y no afectará mucho a la ventilación, especialmente en disposiciones de una sola fachada. Durante la noche, la velocidad del viento en el ambiente exterior se reduce considerablemente y es comparable a la velocidad del viento en el interior del cañón. En ese caso, la corriente de aire tanto en el interior como en el exterior del cañón es la misma.

III. Las reducciones de las corrientes de aire en el interior de un cañón están calculadas en función de la dirección del viento en el interior de éste.

2. La ventilación mecánica, consiste en una ventilación provocada intencionadamente por ventiladores eléctricos, generalmente incluidos en los sistemas de aire acondicionado HVAC de los edificios.

Componentes del sistema:a. Ventiladores: se clasifican en espirales o de eje axiales, dependiendo

hacia donde direccionan la corriente de aire.b. Conductos: la resistencia del conducto al aire depende de su longitud,

tamaño de su sección, geometría y la rigidez de la superficie. Los conductos deben de estar bien aislados y bien sellados y sobretodo, hay que mantenerlos.

c. Los sistemas de difusión de aire: estos sistemas difunden aire en el espacio ventilado.

6.1 Agentes contaminantes en el interior y exterior y algunas de sus causas de origen

Los agentes contaminantes del aire interior, pueden proceder tanto del exterior como del propio interior del edificio y su origen puede ser por causa natural o ser fruto de la actividad humana. Una calidad de aire interior pobre, da lugar al “síndrome del edificio enfermo” SEE. El SEE se define como el síndrome dónde los ocupantes del edificio presentan problemas de salud o efectos de disconfort aparentemente proporcionales en función del tiempo que pasan en el edificio sin que ninguna causa o enfermedad específica puede ser identificada. El SEE provoca lo siguiente: • falta de fuerza, dolores de cabeza, falta de concentración, moqueo de nariz,

sequedad en la garganta e irritación de ojos y piel.• La causa de los signos anteriores, no están claramente identificadas• Los síntomas desaparecen frecuentemente tras abandonar el edificio.

A continuación se indican las fuentes de los agentes contaminantes que aparecen en el aire interior y exterior así como los principales agentes.


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Las mayores fuentes procedentes del exterior son: • los agentes de origen industrial (nitrógeno y óxidos de sulfuro, ozono,

componentes orgánicos volátiles – COVs, humo, partículas, fibras)• agentes contaminantes transportados (monóxido y dióxido de carbono,

óxidos de nitrógeno, polvo de carbón)• agentes contaminantes procedentes del suelo (radón, metano)• fuentes cercanas al edificio (cualquier contaminante procedente de una

combustión, torres de refrigeración localizadas cerca de la zona edificada)

Las principales fuentes procedentes del interior son: • el metabolismo de sus ocupantes y animales. (dióxido de carbono, vapor de

agua, mal olor)• actividades de sus ocupantes (monóxido de carbono, formaldehído, humo

del tabaco, vapor de agua, partículas)• materiales de construcción (dióxido de carbono, formaldehído, COVs)• Equipos, electrodomésticos – muebles (mal odor, ozono, COVs)

6.2 Como mejorar la calidad del aire interior

La mejora de la calidad del aire en el interior de un edificio, se logra si se controlan los agentes contaminantes del ambiente interior y/o exterior del edificio.

El control de los agentes contaminantes exteriores puede hacerse mediante:1. Filtracionesen caso de existir un sistema mecánico de ventilación, el uso de filtros puede reducir la concentración de dichos agentes en el ambiente interior. 2. Situar las entradas de aireDeben estudiarse las entradas de aire por si existen fuentes contaminantes en sus cercanías.3. Enfriamiento el aire por humidificadores, controlados según la calidad del

aire exterior. Los sistemas de ventilación podrían ser controlados por los niveles de contaminación exterior. El sistema proporciona aire fresco a la zona en caso de que el aire exterior sea aceptable. 4. Mejorar la estanqueidad del edificioMejorar la estanqueidad del edificio, es una medida de protección hacia altos agentes contaminantes que puedan proceder del exterior.

El control de los agentes contaminantes interiores puede hacerse mediante:1. Control de las fuentesLa mejora de la calidad del aire interior puede alcanzarse restringiendo la emisión de las fuentes contaminantes2. VentilaciónLa ventilación puede usarse para extraer el aire contaminado del interior y proporcionar aire fresco en la zona ventilada.


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7 Los espacios verdes

Los espacios verdes contribuyen favorablemente en la reducción de las cargas de refrigeración de los edificios situados en zonas urbanas. Los árboles no solo pueden proporcionar sombras muy útiles sino que mediante la evaporación y transpiración, liberan agua hacia la atmósfera, refrescándola y reduciendo la temperatura exterior. Durante un día de verano, un árbol, más o menos evapora 1460kg de agua y consume 860MJ de energía en su contribución en el enfriamiento del ambiente. Los árboles suelen aparecer en áreas urbanas donde las temperaturas son bajas.Esto es conocido como “fenómeno oasis”.Además, los árboles mitigan el efecto invernadero, filtran las partículas contaminantes, reducen y filtran también el ruido y previenien la erosión. El grado de efectividad de la vegetación depende de su intensidad, forma, dimensiones y localización.Los árboles también contribuyen a la reducción del consumo de energía de los edificios en las ciudades, reduciendo sus cargas de refrigeración, ya que las sombras de los árboles sobre las superficies de los edificios hacen disminuir la temperatura de éstas. Por otro lado, la aparición de vegetación puede desfavorecer el intercambio de radiación entre la piel del edificio y el cielo, aumentando consecuentemente la temperatura de la envolvente.

8 El consumo energético en medios urbanos

Datos estadísticos muestran que el consumo de energía para calefacción y refrigeración en edificios de oficinas y viviendas situados en zonas urbanas del sur y oeste de Europa, ha aumentado considerablemente en las últimas dos décadas. También se ha observado que debido a la densa malla edificada, la capacidad para conseguir ventilaciones e iluminación natural y utilizar sistemas pasivos, ha disminuido.El consumo en calefacción y refrigeración también está relacionada por las altas temperaturas exteriores. Cuanto más altas son las temperaturas en un entorno urbano, más alto es el consumo energético en refrigeración. Por otro lado, las altas temperaturas disminuyen el consumo en calefacción.

8.1 Pautas para el ahorro de energía

El ahorro de energía en calefacción, refrigeración e iluminación de los edificios en medios construidos urbanos, puede alcanzarse con la aplicación de según qué tecnologías y equipos, los cuales:• reducen las pérdidas de calor, controlan las ganancias por radiación solar y

controlan los índices de ventilación.• Incrementan las aportaciones de energía mediante la utilización de sistemas

pasivos o sistemas híbridos.• Mejoran el comportamiento de los sistemas mecánicos.


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Es aconsejable tener ya pensados con antelación, en la fase del proyecto arquitectónico, los equipos y tecnologías mencionados, para maximizar su rendimiento y asegurar su éxito de uso. A continuación de indican una breve descripción de pautas para el ahorro energético: Reducir las pérdidas de calor: La reducción de pérdidas de calor pueden lograrse mejorando el aislamiento de la envolvente del edificio, disminuyendo al mismo tiempo las infiltraciones.

Controlar las ganancias por radiación solar: el control de las aportaciones por radiación solar puede conseguirse mediante el uso fijo o móvil de sistemas de protección solar (tanto externos como internos), con vidrios especiales y otros sistemas que redireccionen los rayos del sol.

Controlar los índices de ventilación: La reducción del calor por ventilación puede alcanzarse con ventiladores especiales de recuperación, el uso de sistemas que controlen la demanda, uso de ventilación natural y técnicas de enfriamiento por ventilación nocturna.

Aumentar las aportaciones energéticas: las aportaciones energéticas pueden lograrse con el uso de sistemas pasivos o híbridos. Dichos sistemas pueden ser mediante tubos enterrados, paneles térmicos, chimeneas y colectores solares entre otros. Mejorar el rendimiento de los sistemas mecánicos: el consumo energético de un edificio puede reducirse con el uso de equipos de altas prestaciones.

PAUTAS DE DISEÑO

A. En lugares urbanos el riesgo de exceso de sombras procedentes de los edificios adyacentes puede suprimir de manera considerable el impacto positivo de la orientación sur. Hay que tener en cuenta, si es posible, la distancia mínima entre edificios para suprimir el exceso de sombras y permitir la penetración del sol de invierno. La visión del sol es obstruida cuando el ángulo de altitud del objeto obstruido excede del ángulo del altitud solar. Si algunas plantas orientadas a sur están sombreadas por otros edificios, pueden utilizarse para otros usos de poca actividad o necesidad de luz natural.

B. El edificio debe extenderse en eje de este a oeste para obtener máxima fachada a sur.

C. Evitar emplazamientos para edificios altos en calles estrechas.


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D. Crear zonas de vegetación alrededor del edificio para favorecer las condiciones microclimáticas que ayudaran en el balance térmico anual del edificio. La aparición de árboles y vegetación afecta en las sombras, tipos de corrientes de aire y a la velocidad del viento, ya que al crear sombras provocan zonas de alta y baja respectivamente.


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