Materiales para la arquitectura sostenible : aplicación de criterios de sostenibilidad en revestimientos

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación. Curso: 2010-2011 Alumno: Puertas Duque, Ruben JUNIO 2011 PROYECTO FINAL DE GRADO MATERIALES PARA LA ARQUITECTURA SOSTENIBLE. APLICACIÓN DE CRITERIOS DE SOSTENIBILIDAD EN REVESTIMIENTOS. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 2 INDICE DEL PROYECTO 1. ANTECEDENTES. 2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO. 3. OBJETIVOS DEL PROYECTO. 4. FASE TEÓRICA DEL PROYECTO. 4.1. CONFIGURACIÓN ARQUITECTÓNICA DEL EDIFICIO. 4.2. ARQUITECTURA SOLAR PASIVA. 4.3. APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE ENERGÍA SOLAR PASIVA. 4.4. MATERIALES EN LA CONSTRUCCIÓN. 5. FASE PRÁCTICA DEL PROYECTO. 5.1. PROPUESTA. 5.2. MURO TROMBE. 5.3. ASPECTOS DE FUNCIONAMIENTO. 5.4. CONSIDERACIONES DE DISEÑO. 5.5. CALCULO Y DIMENSIONADO. 5.6. CALCULOS DE RENDIMIENTO. 5.7. BUSQUEDA DE LOS MATERIALES A EMPLEAR. 5.7.1. ACRISTALAMIENTO 5.7.2. MURO 6. CONCLUSIONES. 7. BIBLIOGRAFÍA. 8. ANEXO I: ENERGIA SOLAR TÉRMICA. 9. ANEXO II: GLOSARIO DE TÉRMINOS. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 3 1. ANTECEDENTES. En 1973, con la crisis del petróleo se empieza a valorar la necesidad del ahorro energético. En los años 80 surge el concepto de desarrollo sostenible y se convierte poco a poco en un término renombrado en las políticas de desarrollo económico ya que se plantea satisfacer nuestras necesidades actuales sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras de satisfacer las suyas. Sin embargo y a pesar de la necesidad que hoy tenemos de acuñar ese término, el desarrollo sostenible ha estado presente desde los inicios de nuestra historia como especie. A lo largo de la historia de la construcción, nos encontramos con que el ser humano, ha ido adaptándose al medio ambiente practicando algo muy parecido a la arquitectura sostenible que hoy conocemos. Al no disponer de recursos tecnológicos para modificar el medio ambiente, el hombre debía adaptarse a él para conseguir condiciones térmicas de habitabilidad. Así pues, la arquitectura tradicional incorporaba de forma eficiente recursos bioclimáticos. Hay que constatar que la mayor parte de las soluciones formales que presenta la arquitectura tradicional o están motivadas directamente por una estrategia de carácter pasivo, para alcanzar el confort térmico, o son compatibles con otras motivaciones de tipo económico, cultural, etc. Ante la inexistencia de una técnica capaz de resolver toda una serie de cuestiones –entre ellas, el acondicionamiento climáticoaquellas arquitecturas no pudieron abstraerse del medio en que se localizaban, de modo que tuvieron otra alternativa, la de dialogar con él, entendiéndolo primero y aprovechando después las posibilidades que éste ofrecía. Este diálogo fue sostenido durante generaciones y generaciones, en las que el método de ensayo “prueba y error” y las tradiciones constructivas heredadas fueron destilando toda una serie de tipologías llenas de sabiduría adaptativa e integración en el entorno, muy cercanas también al concepto actual de sostenibilidad. Como ejemplo, no muy lejos de la comarca de Ayllón, en la Sierra de Francia, se encuentran pueblos con tipos edificatorios que atienden a una lógica de austeridad e inteligencia en la explotación de los recursos. Los habitantes de esta comarca, cuando querían construir una casa cortaban un castaño de los montes comunales para preparar la “viga madre”, elemento estructural que simbólicamente aguantaba las dos plantas habitables de la casa sobre la cuadra de la planta baja. El árbol del que se sacaba esta viga era repuesto por otro castaño para permitir que la siguiente generación pudiera a su vez construirse su casa. Este es sólo un ejemplo, pero nos permite afirmar que el funcionamiento de los asentamientos preindustriales se ajustaba bastante bien a la lógica de lo que hoy denominamos sostenibilidad, pues estaba perfectamente asumida la idea que los recursos son limitados y por tanto, si se utilizan, hay que reponerlos. PRO YECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Si tomamos como ejemplo el caso de La Alberca, podemos comprobar que l estrategias bioclimáticas pasan por la protección de las abundantes lluvias. Estas casas constan de tres plantas, la planta baja está construida con muros de carga de piedra y las dos superiores en entramado de madera con forjado de lajas de granito de posterior encalado. Este sistema permite volar una planta sobre otra, de modo que la sección de la calle se convierte en un falso soportal que protege de la lluvia al viandante. La disposición del programa dentro de la vivienda también es coheren esta estrategia de adaptación un clima lluvioso y frío. Los animales se guardan en la planta baja de piedra alejado de plantas primera y segunda), de las zonas húmedas del suelo. La zona de noche se encuentra en primera planta, a la que rara vez llega el sol y que se puede recalentar con las ganancias internas que aporta el ganado y las reacciones exotérmicas de la oxidación de sus excrementos. En la planta segunda se alojan la cocina y la sala, a la que da un balcón de significativo nombre, la “Solana” siempre orientado a Sur y si no es posible a Este, protegido de los vientos húmedos del Oeste. Sobre esta planta se ubica el bajocubierta o “sobrado” conectado directamente con el hogar por medio del “ sequero”, entramado de madera situado horizontalmente sobre el forjado de la cocina donde se ahúman los productos de la matanza del cerdo. El sobrado al acumular aire caliente se convierte en una magnífica cámara aislante en la superficie de la casa que es tá más expuesta a la intemperie Otro buen ejemplo de cómo la arquitectura tradicional se adaptaba y aprovechaba los recursos del medio ambiente es Torralba de Calatrava. El caserío tradicional de la zona está formado por viviendas con patio y dependenc parcelas de mil o mil quinientos metros cuadrados de media con edificaciones de dos plantas máximo. La entrada a cada propiedad se realiza por un portalón (que puede tener algún tipo de habitación auxiliar por encima de él) proporciones generosas. En general la edificación destinada a vivienda se encuentra a Sur ocupando el resto del perímetro de la parcela los edificios de servicio cuyo uso es YECTO FINAL DE GRADO Página 4 Si tomamos como ejemplo el caso de La Alberca, podemos comprobar que l estrategias bioclimáticas pasan por la protección de las abundantes lluvias. Estas casas constan de tres plantas, la planta baja está construida con muros de carga de piedra y las dos superiores en entramado de madera con forjado de lajas de granito de posterior encalado. Este sistema permite volar una planta sobre otra, de modo que la sección de la calle se convierte en un falso soportal que protege de la lluvia al viandante. La disposición del programa dentro de la vivienda también es coheren esta estrategia de adaptación un clima lluvioso y frío. Los animales se guardan en la alejado de las partes habitables de la casa, (situadas en las plantas primera y segunda), de las zonas húmedas del suelo. La zona de noche se encuentra en primera planta, a la que rara vez llega el sol y que se puede recalentar con las ganancias internas que aporta el ganado y las reacciones exotérmicas de la oxidación de sus excrementos. En la planta segunda se alojan la cocina y la sala, a la que da un balcón de significativo nombre, la “Solana” siempre orientado a Sur y si no es posible a Este, protegido de los vientos húmedos del Oeste. Sobre esta planta se ubica el bajocubierta o “sobrado” conectado directamente con el hogar por medio del sequero”, entramado de madera situado horizontalmente sobre el forjado de la cocina los productos de la matanza del cerdo. El sobrado al acumular aire caliente se convierte en una magnífica cámara aislante en la superficie de la casa que tá más expuesta a la intemperie Otro buen ejemplo de cómo la arquitectura tradicional se adaptaba y aprovechaba los recursos del medio ambiente es Torralba de Calatrava. El caserío tradicional de la zona está formado por viviendas con patio y dependenc ias de uso agropecuario ocupando parcelas de mil o mil quinientos metros cuadrados de media con edificaciones de dos plantas máximo. La entrada a cada propiedad se realiza por un portalón (que puede tener algún tipo de habitación auxiliar por encima de él) dando acceso a un patio de proporciones generosas. En general la edificación destinada a vivienda se encuentra a Sur ocupando el resto del perímetro de la parcela los edificios de servicio cuyo uso es Alumno: Puertas Duque, Rubén Si tomamos como ejemplo el caso de La Alberca, podemos comprobar que l as estrategias bioclimáticas pasan por la protección de las abundantes lluvias. Estas casas constan de tres plantas, la planta baja está construida con muros de carga de piedra y las dos superiores en entramado de madera con forjado de lajas de granito de la zona y posterior encalado. Este sistema permite volar una planta sobre otra, de modo que la sección de la calle se convierte en un falso soportal que protege de la lluvia al viandante. La disposición del programa dentro de la vivienda también es coheren te con esta estrategia de adaptación un clima lluvioso y frío. Los animales se guardan en la de la casa, (situadas en las plantas primera y segunda), de las zonas húmedas del suelo. La zona de noche se encuentra en primera planta, a la que rara vez llega el sol y que se puede recalentar con las ganancias internas que aporta el ganado y las reacciones exotérmicas de la oxidación de sus excrementos. En la planta segunda se alojan la cocina y la sala, a la que da un balcón de significativo nombre, la “Solana” siempre orientado a Sur y si no es posible a Este, protegido de los vientos húmedos del Oeste. Sobre esta planta se ubica el bajocubierta o “sobrado” conectado directamente con el hogar por medio del sequero”, entramado de madera situado horizontalmente sobre el forjado de la cocina los productos de la matanza del cerdo. El sobrado al acumular aire caliente se convierte en una magnífica cámara aislante en la superficie de la casa que Otro buen ejemplo de cómo la arquitectura tradicional se adaptaba y aprovechaba los recursos del medio ambiente es Torralba de Calatrava. El caserío tradicional de la zona ias de uso agropecuario ocupando parcelas de mil o mil quinientos metros cuadrados de media con edificaciones de dos plantas máximo. La entrada a cada propiedad se realiza por un portalón (que puede dando acceso a un patio de proporciones generosas. En general la edificación destinada a vivienda se encuentra a Sur ocupando el resto del perímetro de la parcela los edificios de servicio cuyo uso es PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 5 agropecuario. Las condiciones climáticas de la zona son las típicas de un clima continental mediterráneo: inviernos fríos y relativamente secos y veranos secos y calurosos, con varios días seguidos por encima de los 40 ºC. En este caso las estrategias bioclimáticas de las que echa mano la arquitectura del lugar son: En los meses fríos, la exposición a Sur y en mayor medida el uso de los cerramientos con alta masa térmica para conseguir el doble efecto de acumulador del calor de la cocina y de otras formas de calefacción convencional (braseros de carbón de encina, por ejemplo) y el aislamiento frente a las condiciones exteriores; todo en un mismo elemento constructivo. En los meses calurosos, la utilización del patio como espacio amortiguador en el que se genera un microclima con valores que marcan menor temperatura y mayor humedad relativa que los que existen en el ambiente exterior; esto es debido a la capacidad de sombrear su recinto y a la existencia de vegetación en él. Con aire de este patio se ventilan las dependencias de la vivienda gracias a las diferencias de presión entre fachadas Estos ejemplos nos muestran como verdaderamente el ser humano ha conseguido aprovechar los recursos del medio minimizando el gasto energético necesario para vivir en condiciones adecuadas. Paralelamente a esta adaptación al medio, el hombre ha ido seleccionando los materiales que mejor cubrían sus necesidades. En el ámbito de la construcción siempre ha buscado cubrir las necesidades mínimas que en función de la época, y del avance cultural se iban necesitando. La idea primaria fundamental, siempre ha sido la de conseguir un espacio protegido de la intemperie, en el que poder refugiarse, esto se conseguía con el limitado espectro de materiales que aportaba el entorno. En esta búsqueda descubrió que podía conseguir mejorar las cualidades originales de los materiales, gracias a la aplicación de diferentes procesos que de forma empírica iba descubriendo. El ingenio humano y su espíritu de progreso han conseguido que con el paso de los siglos se haya llegado a una especialización asombrosa en la que han aparecido infinidad de materiales cada uno con unas cualidades específicas buscando cubrir exigencias de alto rendimiento Antes de la revolución industrial, los materiales eran naturales, propios de la biosfera, procedentes del entorno inmediato (la piedra, la tierra, la madera, arena y cal), de fabricación simple y adaptada a las condiciones climáticas del territorio donde se llevaba a cabo la edificación. A partir de ahí, la gran demanda de materiales de construcción comporta la necesidad de extraer y procesar gran cantidad de materias primas, elaborar nuevos materiales y el tratamiento de una elevada cantidad de residuos de construcción y demolición. Esto provoca la necesidad de estudiar cada vez mejor los condicionantes de partida, en la búsqueda de un material, para de esta forma, poder obtener el material ideal que cubra todas las necesidades de una aplicación concreta. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 6 Debido a la problemática de tener que buscar los materiales desde sus exigencias más representativas, estudiosos en este campo han desarrollado bases de datos que ayudan en el arduo trabajo de identificar el material idóneo. En estas plataformas se dispone de multitud de materiales con sus características, lo cual, nos sirve para poder condicionar la búsqueda a unos parámetros concretos. 2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO. La selección de materiales consiste primordialmente en la búsqueda de las exigencias que un material debe cubrir para poder resolver los condicionantes de partida en una aplicación específica. Hasta hace relativamente poco, siempre se han tomado las decisiones finales atendiendo solo a una restricción económica, pero cada vez más se está viendo la necesidad de atender a otro condicionante, el impacto ambiental del producto considerando su ciclo de vida. El impacto del sector de la construcción en el medio ambiente es muy grande. Este se produce tanto en el momento de la ejecución con el perjuicio físico de la zona, como en la vida útil del edificio utilizando grandes cantidades de energía para abastecer a los ocupantes en sus quehaceres, y también en el momento de la demolición del edificio creándose grandes cantidades de residuos. La construcción es un gran consumidor de recursos no renovables y una importante fuente de residuos y contaminantes para el aire, el suelo y el agua. Unos 22 millones de toneladas de escombros se producen cada año en España, por encima del total de residuos urbanos que no llegan a los 15 millones. Estos residuos se depositan habitualmente en escombreras ilegales o son mal gestionados. Sabemos que gran parte de estos materiales pueden reciclarse. Como ejemplo, algunos países con poca disponibilidad de áridos penalizan el vertido de residuos de la construcción, es el caso de Holanda y Dinamarca. En términos estadísticos, se puede decir que el sector de la Construcción es responsable del 50% de los recursos naturales empleados, del 40% de la energía consumida (incluyendo la energía en uso) y del 50% del total de los residuos generados. Los materiales de construcción inciden en el medio ambiente desde la primera fase (extracción) hasta la última (su tratamiento como residuos). La fase de extracción y procesado es la etapa más impactante pues la extracción de rocas y minerales se lleva a cabo a través de las canteras y las graveras. Esto implica una modificación topográfica del paisaje, pérdida de suelo, así como la contaminación atmosférica y acústica. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 7 La fase de producción o fabricación. Aquí los problemas ambientales derivan de dos factores: de la gran cantidad de materiales pulverulentos que se emplean y del gran consumo de energía necesario para alcanzar el producto adecuado. Esto se traduce en emisiones a la atmósfera de CO2, polvo en suspensión, ruidos y vibraciones, vertidos líquidos al agua, residuos y el exceso de consumo energético. La fase de empleo de los materiales. Los contaminantes y toxinas van desde gases como ozono y radón, monóxido de carbono, hasta compuestos orgánicos volátiles como organoclorados (PVC). Fase de tratamiento como residuo. Es la fase final del ciclo de vida de los materiales de construcción. La mayor parte de estos residuos se trasladan a vertederos, que si bien en principio no contaminan, sí producen un gran impacto visual y paisajístico, amén del despilfarro de materias primas que impiden su reciclado. Debido a todo esto la Comisión Europea propone a todos los estados miembros elaborar y poner en práctica un Programa Nacional de Construcción Sostenible (ya existente en países como Finlandia, Suecia, Holanda y Reino Unido), así como la adopción de medidas complementarias en orden a establecer tanto las nuevas exigencias de eficiencia medioambiental de carácter no energético, como el etiquetado medioambiental de los materiales de construcción utilizando normas europeas y el Eurocódigo. Para su empleo en la edificación, los materiales con menor impacto ambiental, deben incorporar criterios de sostenibilidad ambiental, como alta eficiencia energética, durabilidad, recuperabilidad, recursos renovables, empleo de tecnología limpia y valorización de residuos. Asimismo, se echa en falta un Plan Nacional de Edificación Sostenible que recoja tanto los criterios relativos al empleo de materiales de bajo impacto ambiental, como otros bloques temáticos referidos, entre otros, a la eficiencia energética y a la gestión de los residuos de construcción y demolición. Al hilo de la gestión de estos residuos, resulta necesaria la elaboración de normas que exijan en todos los proyectos de obras la incorporación de materiales reciclables procedentes de plantas de tratamiento instaladas a tal efecto. Por ello, se hace imprescindible potenciar, simultáneamente, un mercado de materiales adecuado que supere, de un lado la baja aceptación de los productos reciclados, y de otro el precio final del producto o material reciclado, superior al de los materiales elaborados con materias primas Esta incidencia en el medio ambiente que hemos visto hasta ahora es debida a los materiales y a los residuos que se producen en los momentos de construcción de un edificio y en su derribo final. Sin embargo es necesario también centrarse en el uso del edificio y las necesidades energéticas del mismo así como de los propios usuarios. De esta manera encontramos la necesidad de intentar conseguir una gran meta; la eficiencia energética. Para llegar a ella es necesario por una parte reducir las necesidades energéticas de los edificios mediante el ahorro de energía y por otra aumentar la capacidad de capturar la energía del sol o de generar su propia energía. Para conseguir esto hay diversos recursos como: datos bioclimáticos (temperatura, humedad, radiación solar) enfriamiento eficiente, aislamiento térmico de la envolvente, refrescamiento pasivo, calefacción eficiente, orientación del edificio, dispositivos solares PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 8 o generadores eólicos. Y por supuesto la coherente y acertada elección de los materiales con los que va a construirse el edificio. Así como en muchas ocasiones no se puede decidir el lugar del emplazamiento de la construcción, si que podemos elegir adecuadamente un material más o menos eficiente, más o menos durable, más o menos aislante o más o menos apropiado si tenemos a nuestro alcance una determinada información y una aceptable variedad de materiales contrastados y ordenados de manera que la búsqueda sea acertada y productiva. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 9 3. OBJETIVOS DEL PROYECTO. Los objetivos fundamentales que vamos abordar en este proyecto son los que vamos a enumerar a continuación: • Profundizar en el estudio de los diseños arquitectónicos que aprovechan la energía procedente del sol, y como estos consiguen resultados más sostenibles. • Identificar los principales problemas ambientales que presenta la construcción de edificios. • Buscar las restricciones fundamentales de los materiales en una aplicación concreta, permitiéndonos condicionar la búsqueda y alcanzar un resultado óptimo. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 16 La refrigeración de viviendas mediante la utilización pasiva de energía solar es una técnica que surge de la necesidad de mantener los sistemas de calefacción funcionando continuamente durante todo el año, y también para evitar los sobrecalentamientos que en verano se podrían producir al tenerlos parados. • Ventilación nocturna. Por la noche durante el verano cuando la temperatura exterior es inferior a la de la casa, una ventilación adecuada permitirá disipar el calor desde el interior de la vivienda y enfriar la masa térmica para el día siguiente. La ventilación puede realizarse tanto por circulación natural (convección natural), como por convección forzada mediante un ventilador. Toda ventilación nocturna debe ser apoyada durante el día por aleros, toldos y persianas para evitar una ganancia directa solar de la casa. • Pared Acumuladora de Calor. Mediante este sistema se produce una ventilación natural de la vivienda durante el día. Para ello se abre una ventana en la parte superior de la superficie colectora, lo que permitirá que el aire caliente se escape y éste, dejará un hueco para que el aire frío entre por debajo de la pared. Para dejar entrar el aire frío, se practica un orificio en la cara norte de la vivienda. • Techo Acumulador de Calor. Este sistema absorbe el calor de la vivienda durante las horas del día, cediéndolo al ambiente durante la noche. Esto se consigue mediante un aislamiento móvil que mantiene el techo protegido de los rayos solares durante el día, y por la noche se quita, dejando el techo al descubierto, permitiendo que se enfríe. Normalmente la masa térmica es agua colocada en recipientes de plásticos cerrados. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 17 La iluminación de los recintos ayuda a reducir el consumo de electricidad, puesto que disminuye el consumo de luz artificial. Proporcionar luz a una vivienda, es la aplicación más extendida de la energía solar pasiva. Para aprovechar la iluminación natural es preciso tener en cuenta diferentes aspectos, tanto en el diseño de las estancias como de las aberturas: • La forma y dimensión de los locales: las habitaciones profundas y con poca superficie de fachada son más difíciles de iluminar. • La orientación, situación y tamaño de las aberturas. Las orientaciones norte proporcionan una iluminación más uniforme, las ventanas altas iluminan mejor los locales profundos. • El acabado superficial de los materiales exteriores e interiores, determinan el grado de reflexión de la luz en alféizares, jambas, techos, y suelos consiguiendo que la luz se disperse por las estancias consiguiendo mayores intensidades en el interior. Al tratarse de aprovechar la luz solar, se debe tener en cuenta que el sol a lo largo del año presenta diferentes intensidades y ángulos de incidencia. Por ello será necesario la utilización de elementos de control lumínico, como persianas, toldos, cortinas, voladizos, celosías, lamas, o cualquier otra clase de oscurecimiento artificial, que permitan filtrar la luz de forma controlada para evitar posibles deslumbramientos. La consideración de todas las características de la arquitectura solar pasiva no supone un sobrecoste muy elevado en la construcción, por lo general alrededor del 10%, pero el ahorro energético puede llegar a ser de hasta un 70 u 80% durante el tiempo de utilización. En el futuro se prevé que este coste se reduzca aún más. Es de notar que este tipo de energía ayuda notablemente a reducir el uso de otras energías fuertemente contaminantes. Se estima que se podrá duplicar el aprovechamiento de la energía solar pasiva en los próximos años, y por lo tanto podrá suponer una reducción de 50% de las emisiones de CO2 y ahorrar mucha energía. En edificación, y pese al avance que ha supuesto la aparición en el año 1998 del nuevo Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE), en el que se introducen aplicaciones de la energía solar térmica, existen ciertas lagunas. Los diseñadores no prestan especial cuidado en la integración de las instalaciones solares en los edificios, lo que ha provocado un cierto rechazo a las mismas en la sociedad y en el colectivo de arquitectos por motivos estéticos. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 18 4.4. MATERIALES EN LA CONSTRUCCIÓN. El proceso de fabricación de los materiales y productos de la construcción tiene un fuerte impacto que afecta negativamente al medio ambiente, provocando la disminución de los recursos naturales y el aumento del gasto energético. La extracción del material natural, su transformación en materia prima, el proceso de fabricación del producto y el consumo de energía derivada del petróleo, originan emisiones de todo tipo, muchas tóxicas, contaminantes y potencialmente peligrosas para la salud. La herramienta de trabajo más utilizada en el estudio de la repercusión ambiental de materiales y soluciones constructivas es el Análisis de Ciclo de Vida (ACV). Este método analiza los diferentes procesos a qué están sometidos los materiales (producción, transporte, utilización, etc.) y establece indicadores que los penalizan: efecto invernadero, ozono, energía, residuos, etc. En general, las soluciones constructivas más correctas son las que tienen unas dimensiones ajustadas al cálculo (para reducir el volumen del material y por tanto, el consumo de energía) y están realizadas con elementos fácilmente separables, mediante capas no adheridas que permitan la deconstrucción. Esta medida facilita el reciclaje posterior del material y minimiza la generación de residuos. Por otra parte la utilización de sistemas prefabricados disminuye la generación de residuos en la obra y garantiza la recuperación de los generados en fabricarlos. Pese a que todos los materiales de construcción provocan un impacto sobre el medio ambiente, cada uno lo hace de forma diferente. Los de origen pétreo, por ejemplo, repercuten principalmente en el lugar de extracción, afectando al paisaje y originando emisiones de polvo. Los metales, por su parte, consumen grandes cantidades de energía en el proceso de transformación, debiéndose también considerar las prestaciones y las posibilidades de reciclaje. Los plásticos tienen como impacto adicional las emisiones tóxicas que producen al ser incinerados. La madera es un recurso natural renovable (si su producción es correctamente gestionada), que consume poca energía en los procesos de transformación más usuales pero que, para algunos usos, puede requerir tratamientos de protección que a menudo originan emisiones y residuos tóxicos. En resumen, es conveniente la utilización de materiales y sistemas de construcción durables, que garantice un impacto ambiental tan bajo como se pueda (fabricado con componentes reciclados, con consumo energético bajo, reutilizable o reciclable en el futuro), fácilmente desmontables, estandarizados y de procedencia próxima, para disminuir el gasto energético añadido por el transporte. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 19 5. FASE PRÁCTICA DEL PROYECTO. 5.1. PROPUESTA En la parte práctica vamos a profundizar en el estudio y análisis de una de las técnicas estudiadas en el apartado anterior, el muro Trombe. De esta manera nos adentraremos en el estudio de su funcionamiento, y de su dimensionamiento. Para ello debemos plantearnos un problema práctico de una vivienda en una ubicación concreta, para poder analizar los condicionantes relativos al clima que son necesarios a la hora de buscar una solución óptima. Esta definición formal del emplazamiento nos deberá servir para diseñar una vivienda teórica con un gasto energético por calefacción nulo, gracias al dimensionado correcto, y a la selección de materiales apropiados. Por facilidad de obtención de datos e interés en conocer las posibilidades de la aplicación a nivel regional, hemos elegido como enclave Valencia. 5.2. MURO TROMBE Desde la antigüedad, la gente ha utilizado gruesos muros de piedra o adobe para captar el calor del sol durante el día y liberarlo lentamente durante la noche para mantener calientes las casas. Las viviendas bioclimáticas han recogido y mejorado esta vieja técnica incorporando un sistema de almacenamiento y distribución del calor que se denomina Muro Trombe-Michel. El muro Trombe fue diseñado y patentado por Edward Morse en 1881 (US Patent 246626), pero este fue ignorado hasta 1964. En los años 60 el diseño fue popularizado por las construcciones que usaban los principios de la casas solares pasivas en FontRomeu-Odeillo-Via, Francia, por el ingeniero Félix Trombe y el arquitecto Jacques Michel. Es un sistema pasivo de recolección de energía solar de forma indirecta, que se utiliza para el calentamiento interno de casas, utilizando transferencia de calor, por conducción, convección y radiación. Es un sistema indirecto porque la captación la realiza un elemento dispuesto entre el cristal y el interior de la vivienda, y pasivo porque no hay elementos mecánicos en funcionamiento. El muro debe estar orientado al sol, preferentemente al norte en el hemisferio sur y al sur en el hemisferio norte, debe estar construido con materiales que puedan acumular gran cantidad de calor durante el día, para paulatinamente transmitirlo por la noche cuando se necesita. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 20 Las ventajas que aporta son varias; por una parte las estancias calentadas mediante muros Trombe se perciben como mucho más confortables que aquellas que se calientan mediante radiadores o calefactores de aire, precisamente por la gran superficie radiante que ofrecen; por otra al ser un sistema pasivo no tiene partes móviles, precisando poco o ningún mantenimiento. Finalmente cabe destacar que su construcción es sencilla y no supone un excesivo aumento del presupuesto material de la obra, rentabilizándose su ejecución en la vida útil del edificio. 5.3. ASPECTOS DE FUNCIONAMIENTO. El muro de Trombe trabaja básicamente absorbiendo radiación solar en la cara exterior y transfiriendo este calor a través de la pared por conducción. Es posible añadir orificios de ventilación en la pared para distribuir el calor dentro de una habitación, por convección (termocirculación). Consiste básicamente en una pared gruesa de entre unos 20 a 40 centímetros, enfrentada a un vidrio simple o doble. El vidrio se coloca a una distancia comprendida entre 20 y 150 cm de la pared para generar un espacio pequeño o cámara de aire. Durante el día, los rayos del sol atraviesan la lámina de vidrio calentando la superficie oscura del muro y almacenando el calor en la masa térmica de este. Por la noche, el calor se escapa del muro tendiendo a enfriarse principalmente hacia el exterior, pero como se encuentra con la lámina de vidrio (es semiopaca a la radiación infrarroja) el calor es entregado al interior del local. Debido a esto la temperatura media diaria del muro es sensiblemente más alta que la media exterior. Si la superficie vidriada es mejorada en su aislamiento térmico (mediante doble o triple vidrio) la pérdida de calor hacia el exterior es mucho menor elevando la temperatura del local a calefactar. Esto permite que mientras en el exterior hay bajas o muy bajas temperaturas el interior del local se encuentre en confort higrotérmico y adecuadamente diseñado y calculado se puede lograr una temperatura constante de 18 a 22 °C en el interior de la casa. Dotar de una superficie selectiva al muro Trombe sirve para mejorar su rendimiento ya que reduce la energía infrarroja que es irradiada hacia el exterior. La superficie selectiva también puede potenciarse superponiendo y pegando al muro una chapa de metal pintada de negro. Esta plancha absorberá casi toda la radiación visible y emitirá muy poca radiación en el rango infrarrojo del espectro. La alta absortancia convierte la luz en calor en la superficie del muro y la baja emisividad evita que el calor escape a través del cristal. Los arquitectos suelen combinar muros Trombe con ventanas, voladizos y otros elementos constructivos para regular el flujo de radiación solar. Los ventanales, estratégicamente situados, permiten la entrada de la luz y el calor del sol mediante PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 21 ganancia solar directa. Al mismo tiempo, los muros Trombe absorben y almacenan el calor para su uso al finalizar el día, por lo que su uso combinado resulta perfecto. Los voladizos protegen los muros Trombe de la radiación solar en los meses calurosos, cuando el sol está más alto, evitando que estos acumulen calor cuando no es necesarios, esta medida en combinación con la apertura de la cámara de aire entre el vidrio y el muro, nos protegen de posibles sobrecalentamientos en verano. En las siguientes imágenes se puede observar las dos posiciones, de verano y de invierno. Existen otras posibles variaciones en el diseño del muro Trombe que pasamos a mencionar a continuación; colocación de cortinas que permiten reducir las pérdidas de calor nocturnas, así como la posibilidad de sombrear el muro en los meses veraniegos; aprovechamiento del calor del muro pasando tuberías de agua caliente sanitaria; y uso de una superficie selectiva para incrementar la absorción de la radiación solar por la masa térmica. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 22 5.4. FACTORES IMPORTANTES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO. Para un buen dimensionamiento del muro hay que tener en cuenta el clima, la latitud y obviamente las necesidades de calefacción, que se pueden definir como los factores externos. Además, los elementos que en este intervienen: el muro (espesor y material), la superficie de vidrio, el número y dimensiones de los orificios, ya que de esto dependerá la eficiencia del muro forman los factores internos. Factores externos: Con la explicación de estos factores se verá posteriormente un criterio sencillo para dimensionar el muro. -El clima: La cantidad de calor perdido por el muro depende necesariamente de la diferencia entre la temperatura externa e interna del cuarto. Cuanto más grande sea la diferencia mayor serán las pérdidas, por eso, para climas muy fríos se deberá sobredimensionar el muro. -Latitud y orientación: La energía solar incidente sobre la fachada sur en invierno para latitudes por encima del ecuador , y sobre la fachada norte para las latitudes por debajo del ecuador, cambia según la latitud, por eso, como regla general es preciso incrementar el tamaño del muro a medida que se aumenta de latitud, ya que se recibe menos calor. Es importante también tener en cuenta la trayectoria del sol durante las diferentes épocas del año. La orientación del muro, para las zonas del hemisferio norte, debe estar ubicada, de forma ideal, a 5 ° del verdadero sur, aunque a 15° funciona bien, pero no es tan efectivo. A 15° en verano reduce los problemas de sobrecalentamiento. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 23 Otros factores a considerar en el diseño de la envolvente del edificio son; el tipo y colocación de las ventanas de la casa, ya que estas contribuyen al mantenimiento de la temperatura, no debiendo superar el 4% de la superficie las orientadas al Norte y al Este; la hermeticidad de la estructura, igual de importante es la cantidad de energía que almacene el muro, como que esta energía almacenada no se pierda por la envolvente. 5.5. CALCULO Y DIMENSIONADO. El criterio básico para dimensionar un muro de Trombe es que éste transmita a lo largo del día suficiente energía térmica (calor), esto supone que la energía trasmitida por el muro debe ser suficiente para mantener una temperatura media en el interior de 18°C a 22°C durante 24 horas. A partir de este criterio se puede establecer proporciones necesarias por unidad de superficie útil. Entendiéndose superficie útil como aquella superficie en contacto con la habitación o cuarto a calentar. La siguiente tabla proporciona diferentes valores de área para diferentes climas. Temperatura Media Exterior Invierno Superf. Pared necesaria /Unidad Superf. útil Climas Fríos -10ºC 0.72>1.0 -7ºC 0.60-1.0 -4ºC 0.51-0.93 -1ºC 0.43-0.78 Climas Templados +2ºC 0.35-0.60 +5ºC 0.28-0.46 +7ºC 0.22-0.35 En cada margen se elegirá el coeficiente según la latitud. Para latitudes bajas, se debe tomar el valor menor del margen y para latitudes altas el valor mayor del margen. También es importante tener en cuenta el tipo de aislante que tenga el muro perimetral. Para nuestro PRO YECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 caso en concreto hemos obtenido la determinación de la zona climática para Valencia, analizando la severidad climática de invierno y de verano. La ubicación de Valencia está en zona climática B3, con una relación de temperaturas medias y humedad relativa en cada mes del año que se muestra a continuación: Enero Feb Marzo T Media 10,4 11,4 12,6 HR Media 63 61 60 Estos datos han sido obtenidos analizando la normativa de referencia en España en esta materia, el Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico de Ahorro Energético (DB-HE-CTE). En el edificio propuesto, nuestra superficie útil es de 156m superficie de techo y paredes, no así la superficie de pavimento con el terreno, el cual al estar enterrado presenta una temperatura constante de confort. La localización como hemos apuntado antes es en Valencia, con una temperatura media en Invierno (considerando los tres meses más severos, Dicie Febrero) de 10,9ºC. Con este dato podemos obtener extrapolando el valor que nos relaciona la superficie útil en contacto con la estancia, con la superficie necesaria de muro, siendo este de 0.12214. Así pues, para una superficie útil en contac estancia de 156 m 2 necesitaremos 19,05 m al Sur. En la perspectiva observa la distribución planteada, colocando el muro en combinación con ventanas para aprovechar con ellas la energía directa de distribución interior diáfana conseguimos a priori una vivienda ideal sin necesidad de aporte de energía por calefacción. YECTO FINAL DE GRADO Página 24 caso en concreto hemos obtenido la determinación de la zona climática para Valencia, analizando la severidad climática de invierno y de verano. La ubicación de Valencia está en zona climática B3, con una relación de temperaturas medias y humedad relativa en cada mes del año que se muestra a continuación: Abril May o Juni o Julio Agos t Sep t 14,5 17,4 21,1 24,0 0 24,5 22,3 62 64 66 67 69 68 Estos datos han sido obtenidos analizando la normativa de referencia en España en esta materia, el Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico de Ahorro En el edificio propuesto, nuestra superficie útil es de 156m 2 , considerando solo la superficie de techo y paredes, no así la superficie de pavimento por estar en contacto con el terreno, el cual al estar enterrado presenta una temperatura constante de confort. La localización como hemos apuntado antes es en Valencia, con una temperatura media en Invierno (considerando los tres meses más severos, Dicie Febrero) de 10,9ºC. Con este dato podemos obtener extrapolando el valor que nos relaciona la superficie útil en contacto con la estancia, con la superficie necesaria de muro, siendo este de 0.12214. Así pues, para una superficie útil en contac necesitaremos 19,05 m 2 de muro Trombe en la fachada orientada perspectiva siguiente, obtenida mediante soprte informatico CAD observa la distribución planteada, colocando el muro en combinación con ventanas para aprovechar con ellas la energía directa de l Sol durante el día. Con esta solución y una distribución interior diáfana conseguimos a priori una vivienda ideal sin necesidad de aporte de energía por calefacción. Alumno: Puertas Duque, Rubén caso en concreto hemos obtenido la determinación de la zona climática para la localidad de Valencia, analizando la severidad climática de invierno y de verano. La ubicación de Valencia está en zona climática B3, con una relación de temperaturas medias y humedad Oct Nov Dic 18, 3 13, 7 10, 9 67 66 64 Estos datos han sido obtenidos analizando la normativa de referencia en España en esta materia, el Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico de Ahorro , considerando solo la por estar en contacto con el terreno, el cual al estar enterrado presenta una temperatura constante de confort. La localización como hemos apuntado antes es en Valencia, con una temperatura media en Invierno (considerando los tres meses más severos, Dicie mbre, Enero, Febrero) de 10,9ºC. Con este dato podemos obtener extrapolando el valor que nos relaciona la superficie útil en contacto con la estancia, con la superficie necesaria de muro, siendo este de 0.12214. Así pues, para una superficie útil en contac to con la fachada orientada mediante soprte informatico CAD , se observa la distribución planteada, colocando el muro en combinación con ventanas para l Sol durante el día. Con esta solución y una distribución interior diáfana conseguimos a priori una vivienda ideal sin necesidad de PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 25 Una vez calculada la superficie necesaria de muro pasamos a calcular la superficie de los orificios por los cuales se va a producir la convección. Para esto no hay un parámetro especial pero, básicamente el área de estos debe ser suficiente para garantizar un flujo uniforme y constante, sin producir movimientos fuertes del aire en su circulación. Debe tomarse como superficie total de las perforaciones de una hilera, aproximadamente 1 dm2 por metro cuadrado de muro. En nuestro caso particular hemos obtenido una superficie de orificios de 9,5cm 2 cada orificio, habiendo dos superiores y dos inferiores. A 1 + A 2 = (LxH)/100; Siendo la dimensión de nuestro muro de 3x4m. A 1 + A 2 = (6,3 x 3)/100; A 1 + A 2 = 0,19 m 2 ; obteniendo finalmente; A 1 = A 2 =0.095m 2 => 9,5cm 2 Una vez calculado la superficie del muro necesario, así como la superficie de los orificios, nos tenemos que centrar en obtener el grosor del muro. Existe un grosor óptimo para cada material, debido a que si se sobredimensiona puede producirse un sobrecalentamiento de la pared. Como referencia, cabe destacar que usualmente se han utilizando espesores de entre 20 y 30 cm en muros de adobe, de 25 a 35 cm en muros de ladrillo, y de 30 a 45 cm en muros de hormigón. El espesor óptimo para un muro se incrementa cuando la conductividad también aumenta, así pues, un muro con un valor de conductividad muy alto transfiere rápidamente el calor de la superficie exterior a la interior de la estancia, y por esto se debe sobredimensionar para que el transporte de calor sea utilizado en el momento requerido (en la noche), es decir cuando el muro entra en operación. Al contrario, si un muro tiene una conductividad baja, lo que nos interesa es que su espesor sea inferior. Más adelante profundizaremos en la búsqueda del material idóneo mediante las opciones de búsqueda avanzada de la base de datos, buscando el material que mejor se adapte a las restricciones de partida. Otro factor muy importante a la hora de emplear este sistema y que también necesita de una búsqueda del material idóneo, es la superficie de vidrio. El vidrio debe tener un buen comportamiento en invierno, no dejando escapar el calor del muro, y permitiendo ingresar toda la radiación posible para que esta caliente el muro. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 32 amortiguamiento de 0.5 (oscilación interior / oscilación exterior). Mientras más pequeño sea el valor del factor de amortiguamiento más estables tenderán a ser las temperaturas interiores. Al actuar de manera conjunta, estos dos factores provocan tanto una reducción de los flujos de calor como un desf ase de los momentos en que se alcanzan las máximas temperaturas superficiales. El efecto global es una estabilización de las temperaturas en el interior de los edificios respecto a las temperaturas exteriores. En condiciones estándar un muro de fábrica de ladrillo de 10cm podría presentar un desfase de 1 hora y un amortiguamiento de 0.90, mientras que otro de 30cm podría presentar un desfase de 5 horas y un amortiguamiento de 0.70. Los materiales de elevada masa térmica ofrecen el mayor potencial de aprovec hamiento en los lugares cuyas temperaturas presentan variaciones diarias significativas. En los edificios con cerramientos de elevada masa térmica (con un retraso térmico de entre 8 y 12 horas) los aportes calóricos diurnos pueden llegar a los espacios int eriores durante la noche, es decir, cuando son necesarios para contrarrestar el descenso de la temperatura exterior. Por otro lado, al haber descargado gran parte de su energía calórica durante la noche, los cerramientos son capaces de “absorber” aportes c alóricos durante el día, contribuyendo a reducir las temperaturas interiores. Este último fenómeno es especialmente efectivo cuando se aprovecha la ventilación natural durante el periodo nocturno. El aporte que podemos obtener para la innovación del sistem a constructivo analizado, es buscar un material el cual por su gran masa térmica necesite de un espesor menor para conseguir el mismo resultado que los muros convencionales. Para ello restringimos la búsqueda a rangos operativos más exigentes. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 33 En esta b úsqueda avanzada se puede apreciar cómo se han eliminado grupos de materiales, como las maderas, y las espumas. Esto nos permite observar mejor la distribución del gráfico. Cabe destacar que los metales y los cerámicos presentan un gran calor específico, p ero al mismo tiempo penalizan por su alta conductividad (inversa de la resistividad). Por ello pasaremos a descartarlos. Después de haber comenzado desde el análisis de todas las familias, y habiendo descartado aquellas que no cumplían las restricciones solicitadas, hemos llegado a la conclusión de que los materiales habitualmente empleados aportan altas prestaciones en su aplicación concreta como muros acumuladores. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 34 Finalmente cabe destacar el material que se ha seleccionado como alternativa, a los materiales tradicionales; el butil rubber o caucho de butilo es un caucho sintético, es producido por la polimerización de alrededor del 98% de isobutileno con un 2% de isopreno. Caucho butilo (IIR) son materiales sintéticos que se asemejan a caucho natur al (NR) en las propiedades. Tienen buena resistencia a la abrasión, desgarro y flexión, con permeabilidad a los gases excepcionalmente baja y propiedades útiles de hasta 150 Ellos C. tienen una baja constante dieléctrica y la pérdida, que las hace atractivas para aplicaciones eléctricas. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 35 6. CONCLUSIONES. Los objetivos fundamentales que nos planteamos al inicio del proyecto se han cumplido, pasmos a enumerarlos: • Se ha profundizado en el estudio de los diseños arquitectónicos que aprovechan la energía procedente del sol, y como estos consigue n resultados más sostenibles. • Se han identificado los principales problemas ambientales que presenta el sector de la construcción. • Se han encontrado las restricciones fundamentales de los materiales en una aplicación concreta, permitiéndonos condicionar la búsqueda y alca nzar un análisis exhaustivo. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 36 7. BIBLIOGRAFÍA • Tecnología energética, G. Verdú, J.L. Muñoz-cobo, J. Sancho, J.Ródenas, R. Sanchis. • “Energía Solar Térmica de Baja Temperatura”. M. Castro y A. Colmenar. Ed. Progensa. 2000. • “Tecnologías energéticas e impacto ambiental”. P.L. García. Ed. McGraw-Hill. 2001. • García Mercadal, Fernando, La casa popular en España. Madrid: Espasa Calpe, 1930. • David Wright. (2008). The Passive Solar Primer. Sustainable Architecture. Edit Schiffer. Atglen, Pa. ISBN: 978-0-7643-3070-4. • Marzia, Edward. El libro de la energía solar pasiva. Ediciones G. Gili, S.A. México 198. • "Arquitectura y aprovechamiento solar". Editorial Era Solar WEBS • http://www.oei.es/noticias/spip.php?article682 • http://www.psicogeometria.com/arquitectura.html • http://www.ugr.es/~arqueologyterritorio/PDF4/Gallardo.pdf • http://www.arquitecturasostenible.org/www.arquitecturasostenible.org.html • http://www.arquitecturasostenible.es/index.php?option=com_content&view=articl e&id=3&Itemid=2 PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 37 8. ANEXO I: ENERGÍA SOLAR TÉRMICA Distribución espectral de la radiación solar La radiación solar está constituida por conjuntos de ondas electromagnéticas con diferentes frecuencias y, por tanto, con distintas energías. La representación de la energía de la radiación en función de la longitud de onda, o de la frecuencia, se denomina espectro. Radiación directa y difusa No toda la radiación emitida por el sol llega a la superficie de la Tierra, puesto que cuando la radiación solar atraviesa la atmósfera, una parte es absorbida, mientras que otra fracción es dispersada por los constituyentes atmosféricos y las partículas en suspensión. Por término medio, únicamente el 53% de la radiación que incide sobre la parte superior de la atmósfera consigue alcanzar la superficie terrestre (radiación global). Esta radiación se clasifica en dos tipos en función de la interacción de la radiación con la atmósfera: radiación directa y radiación difusa. La radiación directa es la que tiene una trayectoria sin interrupciones. Esta componente de la radiación no ha sufrido variación direccional desde el Sol. Se puede distinguir porque es la que proyecta las sombras sobre los cuerpos en los que incide. La radiación difusa es la que procede del resto de la bóveda celeste y se produce como consecuencia de fenómenos de reflexión y refracción de la radiación por los componentes atmosféricos. Causas de la variación del flujo de energía solar Los factores ambientales de la tierra que afectan a la radiación solar son los siguientes: • Variación diurna de la luz solar directa: altura angular del sol, masa de aire a atravesar y la nubosidad. • La elevación del lugar • Zona geográfica del lugar Cuando la radiación solar atraviesa la atmósfera sufre un debilitamiento (atenuación) considerable, debido a los procesos de interacción que tienen lugar entre la propia radiación y los elementos constituyentes del medio atmosférico. Las principales causas de tal debilitamiento o pérdida de intensidad de la radiación son: • La absorción por los gases y vapores de la atmósfera • La dispersión molecular por parte de estos gases y vapores PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 38 • El debilitamiento debido a la presencia de partículas. La capacidad de captar energía en una determinada latitud depende principalmente de dos factores: La intensidad media de radiación diaria o anual y el número de horas de insolación con cielos despejados. En la imagen se observa el mapa solar de España. En él aparecen, para cada provincia dos cifras, la superior indica los valores de energía, en KWh, que incide por unidad de superficie horizontal, en m2, en un año, la inferior representa el número de horas de insolación anuales. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 39 Instalaciones solares térmicas de baja temperatura La aplicación más usual de las instalaciones solares de baja temperatura es la obtención de agua caliente sanitaria (ACS). La producción de ACS es quizás la aplicación práctica de la energía solar que mejor se adapta a las características de la misma pues, por una parte, los niveles de temperatura que son necesarios lograr (normalmente entre 40 ºC y 50 ºC) coinciden con los más apropiados para una buena eficacia del colector y, por otra, es una necesidad que debe ser satisfecha durante los doce meses del año, por lo que la inversión en el sistema solar se rentabilizará más rápidamente que en el caso de aplicaciones estacionales, como pueden ser la calefacción en invierno, o el calentamiento de piscinas y aire acondicionado en verano. También es importante la aplicación a calefacción y climatización de piscinas. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 40 9. ANEXO I: GLOSARIO DE TERMINOS. Arquitectura Solar Pasiva: es aquella diseñada mediante el uso de una correcta tecnología solar pasiva, que es el conjunto de técnicas dirigidas al aprovechamiento de la energía solar de forma directa, sin transformarla en otro tipo de energía, para su utilización inmediata o para su almacenamiento sin la necesidad de sistemas mecánicos ni aporte externo de energía, aunque puede ser complementada por ellos, por ejemplo para su regulación. Arquitectura Sostenible: es aquella con diseño concebido buscando aprovechar los recursos naturales, de tal modo que, minimicen el impacto de los edificios sobre el medio ambiente y sus habitantes. Los principios de la arquitectura sostenible son; consideración del entorno, estudiando las condiciones climáticas para obtener el máximo rendimiento; eficacia de los materiales empleados primando los de bajo contenido energético; incorporación de fuentes de energía renovables, que reduzcan el consumo de la red eléctrica; en definitiva minimización de balance energético, abarcando todas las fases del proceso edificatorio. Biocombustibles: son combustibles no fósiles, portadores de energía que almacenan de derivados de las materias orgánicas (biomasa), incluso materias vegetales y excrementos animales. Pueden ser sólidos (como la leña, y el carbón), líquidos (como el etanol, y el biodiesel) y gaseoso (como el biogás). Biomasa: Cantidad o masa de materia orgánica procedente de organismos vivos que se puede encontrar en un lugar y un momento determinados. Capacidad Térmica: representa una medida del calor que pueden almacenar las capas de material. Para cálculos simples, la capacidad térmica se puede determinar multiplicando la densidad del material por el espesor de la capa, y luego por su calor específico, de lo cual resulta la unidad Joule por metro cuadrado grado Celsius (J/m2°C). Calor específico: Es una propiedad simple de los materiales que se refiere, en términos generales, a la capacidad que tienen para acumular calor en su propia masa. PROYECTO FINAL DE GRADO Curso 2010-11 Alumno: Puertas Duque, Rubén Página 41 También se puede definir como la cantidad de calor que es necesario suministrar a una unidad de peso del material para incrementar su temperatura en un grado Celsius. Mientras mayor sea el calor específico, más energía tendrá que suministrarse para calentar el material. Calor específico volumétrico: representa la capacidad de almacenamiento de calor de un material, de acuerdo a su densidad. Se calcula multiplicando su densidad por su calor específico, lo que nos da como unidad de medida el Kilojoule por metro cúbico grado Celsius (Kj/m3°C). Combustible Fósil: término general para designar los depósitos geológicos de materiales orgánicos combustibles que se encuentran enterrados y que se formaron por la descomposición de plantas y animales que fueron posteriormente convertidos en petróleo crudo, carbón, gas natural o aceites pesados al estar sometidos al calor y presión de la corteza terrestre durante cientos de millones de años. Conductancia: La conductancia representa la capacidad de la capa de material para conducir el calor y es igual a la conductividad dividida por el espesor, expresándose en Watts por metro cuadrado grado Celsius (W/m2°C). Conductividad: La conductividad se refiere a la capacidad de un material para conducir calor a través de su estructura interna y se expresa en Watts por metro grado Celsius (W/m°C). Densidad: La densidad, o masa específica de un material, es el cociente que resulta de dividir la cantidad de masa (kg) de dicho material por su volumen unitario (m 3 ). Así, la densidad que caracteriza al material se mide en kilogramos por metro cúbico (kg/m 3 ). Durabilidad: concretando al mundo de la construcción es uno de los condicionantes más importantes a la hora de seleccionar un material. A mayor durabilidad, menor impacto ambiental. Eficiencia energética: se entiende a la obtención de un resultado minimizando el consumo de energía. Debe conducir a obtener el mismo resultado anterior, manteniendo