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Es la arquitectura que es adaptada al medio ambiente y trata de minimizar el consumo energético y la contaminación ambiental.

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Comodidad térmica

Uso de materiales inteligentes

Diseño adaptado al usuario

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Se sigue una metodología de estudio en donde se destacan:

El medio natural

El medio artificial

Análisis del usuario

Necesidades y requerimientos

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Su núcleo de pensamiento empieza por el respeto por a naturaleza, la disminución de la dependencia de las energías contaminantes y la sostenibilidad. A raíz de los inventos producidos por la industrialización.

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Ofrece espacios o construcciones de buena calidad y tiempo de vida considerable además de ahorros energéticos.

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Se ofrece a los usuarios espacios con dimensiones y características acordes a la vida de cada región y clima

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Son espacios que tienen considerado los requerimientos del aire, iluminación y temperatura adecuados para que el ser humano se sienta bien y trabaje mejor.

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Se implementan sistemas limpios, disminuyendo la dependencia a la iluminación y ventilación artificial.

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Aprovechando los materiales aislantes y accesorios de protección como toldos y pérgolas, se busca que la temperatura interior sea independiente a temperaturas extremas del exterior evitando gastos en calefacción y refrigeración.

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Los materiales tienen características como la durabilidad, son contra la humedad y proliferación de ácaros, otros funcionan como sistemas de aislamiento térmico acústicos para una mayor comodidad.

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Además de tomar en cuenta las características climáticas hay materiales inteligentes que también nos funcionan como decoración que tiene una vista similar a los naturales y que se adecua al gusto de los usuarios.

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Análisis del sitio donde se va a construir desde una perspectiva climáticas y ambiental, tomando en cuenta las características edafológicas, de vegetación, etc.

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Se estudian los materiales ocupados en la zona, las características socio-económicas de la zona y analizar antecedentes e infraestructura.

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Se analiza desde tres aspectos que son el área física, psicológica y socio-cultural.

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Se hacen tablas de confort donde se pone usos del espacio, datos climáticos horarios y el programa arquitectónico.

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De Baruch Givoni

De los hermanos Olgyay

De Ken Yeang

De Szokolay

De Morillón

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Aunque dentro del texto se mencionan algunas de las metodologías más destacables de algunos autores, logramos englobar algunas de ellas en puntos clave de partida. Ya que comparten aspectos fundamentales. Entre estos se destacan:

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Análisis primordial de aspectos climáticos y ambientales como radiación, temperatura y humedad.

Recopilación, diagnóstico y análisis de datos como la selección del sitio, orientación, forma de la casa, diseño que incluye; planos, detalles y especificaciones, estrategias, evaluaciones, etc.

Anteproyectos: donde se incluye la gran totalidad de los aspectos mencionados en el punto anterior.

Toma de decisiones

Proyecto: A partir de la toma de decisiones

Evaluación final

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Hay diferentes tipos de edificaciones:

Edificios de balance energético global; se consideran todas las etapas de los materiales, priorizando materiales reciclados

De alta eficiencia energética; prioriza la energía sin considerar otros aspectos ambientales.

Hay edificios que combinan la sostenibilidad energética, adaptación al entorno preservando recursos.

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Se refieren al control de las variables climáticas en el interior mediante el uso racional de las formas y de los materiales utilizados en arquitectura. Fundamentalmente en las condiciones climáticas como la radiación solar y materiales inteligentes.

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Aplican las nuevas tecnologías de aprovechamiento de las energías renovables. Con el objetivo de generar un “edificio bioclimático”, es decir, que se autorregula térmicamente sin necesidad de agentes externos. Para lograrlo con decisiones puramente arquitectónicas se buscan tres objetivos fundamentales con estrategias arquitectónicas:

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1. Generación de calor (y fresco): con el fin de que un edificio se caliente o se refresque por sí mismo.

2. Almacenamiento de calor (y fresco): partiendo del aprovechamiento de la inercia térmica, aumentando la masa de algunos de los componentes del edificio para por consiguiente aumentar la inercia térmica. Teniendo cuidado y teniendo en cuenta aspectos como sistemas estructurales que supongan el menor coste energético y que se puedan construir con la mayor rapidez y sencillez posible.

3. Transferencia de calor (y fresco): a partir del análisis cuidadoso de la tipología y estructura arquitectónica del edificio.

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Para hacer uso adecuado de las estrategias mencionadas anteriormente debe realizarse un diseño previo para una correcta toma de decisiones, asegurando la mayor eficacia energética y el menor coste económico posible. Lo cual implica lo siguiente:

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La máxima información climatológica de un determinado lugar, teniendo en cuenta: vientos dominantes, intensidad de la radiación solar, variación térmica, humedad ambiental diaria y las horas de iluminación natural durante el día. Posterior a esto, se pueden observar y presentar los primeros problemas a resolver y el tipo de edificio más adecuado.

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2.- Obtención de la inclinación de la radiación solar

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2.- Obtención de la inclinación de la radiación solar

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La máxima información climatológica de un determinado lugar, teniendo en cuenta: vientos dominantes, intensidad de la radiación solar, variación térmica, humedad ambiental diaria y las horas de iluminación natural durante el día. Posterior a esto, se pueden observar y presentar los primeros problemas a resolver y el tipo de edificio más adecuado.

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Sobre diagramas se grafía la variación de temperatura y humedad a lo largo de los días más representativos de cada estación térmica del año. Dicha información sugiere las necesidades de ventilación, inercia térmica, aireación, calefacción y deshumectación.

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4.- Obtención de los parámetros generales del edificio

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4.- Obtención de los parámetros generales del edificio

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Se establecen los parámetros más importantes del edificio junto con los requerimientos funcionales, simbólicos, económicos y sociales que brindan la información para dichos parámetros.

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5.- Identificación de la tipología arquitectónica más adecuada

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5.- Identificación de la tipología arquitectónica más adecuada

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El arquitecto debe proponer una determinada tipología arquitectónica tentativa. Con el objetivo de poder encajar los diferentes espacios, y elementos constitutivos del edificio a diseñar.

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6.- Refinamiento progresivo de la tipología arquitectónica.

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6.- Refinamiento progresivo de la tipología arquitectónica.

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El arquitecto evalúa la eficacia medioambiental de las diferentes etapas intermedias, con ayuda de indicadores sostenibles. Así los diferentes elementos van encajando conformando la solución formal del edificio.

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7.- Cálculo de las protecciones solares.

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7.- Cálculo de las protecciones solares.

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Una vez con la solución aproximada para el diseño, se opta por comenzar un proceso de dimensionado general de todos sus espacios y componentes. Especialmente de las protecciones solares.

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8.-  Diseño de las soluciones constructivas más adecuadas.

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8.-  Diseño de las soluciones constructivas más adecuadas.

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Se diseñan todas las soluciones constructivas del proyecto. Prestando atención a su eficiencia energética.

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9.- Correcta elección tecnológica, y correcto dimensionado de los artefactos.

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9.- Correcta elección tecnológica, y correcto dimensionado de los artefactos.

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No en todos los casos es necesario, ya que depende del diseño obtenido y las condiciones climatológicas. Aunque cuando llega a ser necesario, el proyecto debe

completarse con artefactos tecnológicos.

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Dicha gestión es necesaria para comprobar el correcto funcionamiento de los artefactos

utilizados en el proyecto. En el mismo deben tenerse en cuenta varios factores.

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Se habla de los núcleo de la arquitectura y sus principales conceptos, características, estrategias que se usan en este tipo de arquitectura.

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Los materiales que se ocupan se eligieron después de hacer una análisis de la zona, tomando en cuenta las características del lugar y de los materiales.

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El contenido energético de los materiales se refiere a la cantidad de energía que requiere cierto material para su fabricación.

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Materiales como las rocas naturales, adobes y agregados como gravas y aglutinantes son efectivos para la construcción si se busca contribuir a la protección del ambiente y conservar la imagen tradicional.

Se debe a su contenido energético tan bajo, tanto por peso como por volumen. Y que difieren de materiales como el aluminio, el hierro o el cemento que tienen un consumo energético es alto.

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Los elementos constructivos pueden modificar las condiciones de confort del interior de edificios a través de sus características térmicas (Evans y De Schiller, 1991, p. 105), una buena elección de materiales podrá reducir la amplitud térmica interior evitando demasiada temperatura en verano y reduciendo la condensación superficial en invierno, permitiendo aprovechar la radiación solar o el uso de combustibles convencionales (Evans y De Schiller, 1991, p. 105).

Los materiales empleados absorben, transmiten y acumulan energía.

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Es una característica de la superficie de cada material que determina la proporción de la radiación incidente absorbida; el resto no absorbido es reflejado.

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Se refiere al flujo de calor que atraviesa un material o elemento constructivo según su superficie. Una condición para este proceso es que los cuerpos tengan temperaturas diferentes y, el flujo de calor será siempre del más caliente al más frío.

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La capacidad de un material para acumular calor se puede medir de dos maneras: por su calor específico y por su capacidad calorífica (Reif, 1981, p. 170).

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La absorción y transmisión del calor se lleva a cabo por conducción, convección y

radiación.

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La conducción es el paso del calor a través de moléculas de un material sólido (Deffis, 1999, p. 138).

Varía dependiendo del material, incluyendo propiedades de los mismos como la conductividad térmica. La densidad se relaciona directamente, a mayor densidad del material habrá una alta conductividad y viceversa.

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La transmisión del calor de los elementos constructivos se lleva a cabo a través de la transmitancia térmica, y se refieren al flujo de calor que atraviesa un elemento constructivo según su superficie. La característica recíproca de la conductividad térmica es la resistividad (Evans y De Schiller, 1991, p. 105). Y remete a la condición de la transmisión.

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La capacidad de un material para acumular calor se puede medir de dos maneras: por su calor específico y por su capacidad calorífica. Ambas se refieren al número de Kcal necesarias para elevar en 1 °C la temperatura de un material, difiriendo en que el calor específico es de un kilogramo y la capacidad calorífica de un metro cúbico del material.

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La transmitancia térmica K es la cantidad de calor que se transmite en la unidad de tiempo a través de la unidad de superficie de un elemento constructivo, cuando la diferencia de temperatura entre las masas de aire es igual a la unidad.

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La inercia térmica “indica el tiempo que tarda en fluir el calor almacenado en un muro o en una techumbre” (Deffis, 1999, p. 140). Depende estrictamente de la masa, el calor específico y el coeficiente de conductividad térmica del material. Expresa la magnitud del efecto para amortiguar y retardar la temperatura máxima en el interior respecto con la del exterior.

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La convección es la transmisión de calor a través del movimiento de los líquidos y gases (normalmente aire). El flujo de calor por convección depende de la cantidad de ventilación.

Este flujo de calor por convección se le denomina pérdidas de calor por convección y será el volumen de aire por calentar x la diferencia de temperaturas x la capacidad calorífica del aire. Esta última es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un metro cúbico de material a 1 °C.

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En el caso del aire, debido a su ligereza, solo requiere de 0.29 Kcal para elevar en 1 °C la temperatura de un metro cúbico.

Nota: el volumen de aire por calentar no es lo mismo que el volumen del aire, ya que este se renueva varias veces durante el día.

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Calcularemos las pérdidas de calor por convección para un departamento estándar en Polanco de 15 x 5 x 2.5 m, es decir, 187.5 m^3

Datos:

Número de renovaciones de aire por hora: 1 1⁄2

Temperatura exterior: 10 °C (aproximadas)

Temperatura interior: 23 °C (aproximadas)

Pérdidas de calor por convección: 25424.88 Kcal.

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Es la transferencia de calor entre un determinado cuerpo y las superficies que lo rodean a través del ambiente. (Hernández, 1991, p. 22). Todos los materiales funcionan como emisores y receptores.

Hay una doble transformación de energía, una parte del calor se convierte en energía radiante que llega a otro cuerpo donde se absorbe en una proporción que depende de las características de la superficie, y es nuevamente transformada en calor.

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Se clasifican en:

1. Metálicos; E= 0 -0.30

2. No metálicos; E= 0.85 - 1.00

3. El intervalo entre ellos (0.30 - 0.85) corresponden ha una combinación de los mismos

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La energía radiante absorbida (onda larga) se transforma en energía térmica o calor y la reflejada (onda corta) se mantiene.

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1. Generalmente los cuerpos no metálicos tiene un coeficiente de absorción alto. Las superficies metálicas son malas absorbentes.

2. La superficie blanca teórica tiene el máximo valor del coeficiente de reflexión, r=1 y la mínima absorción, a=0.

3. La superficie negra teórica tiene el mínimo valor de reflexión, r=0 y la máxima absorción, a=1.

4. Las superficies claras, pulidas y brillantes tienen una alta reflexión.

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Los materiales de construcción responden diferente a la radiación térmica y a la radiación solar. Para el primer caso la mayoría son cuerpos negros independientemente del color de su superficie (exceptuando los metales). Para el segundo caso dependen del color de su superficie.

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Para calcularla se inicia a partir del valor de la temperatura sol-aire, que combina los efectos de la temperatura caliente del aire y la radiación solar incidente.

Puede utilizarse para los cálculos del flujo de calor cuando se trate de superficies que reciben la radiación solar. Se expresa por la fórmula que propone Barcelo Pérez:

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Es la cantidad de radiación solar transmitida a través de la envolvente de la construcción; depende de la radiación disponible, el área, la orientación y las características de transmisión de calor de la envolvente expuesta (Brown, 1994, p. 54). Independiente a la temperatura del aire.

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Y se calcula a partir de la temperatura sol-aire, junto con la transmitancia térmica del elemento. Con el fin de calcular el flujo de calor para materiales expuestos como techos y paredes.

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Se define como la demora, esta diferencia de la relación se denomina “amortiguamiento térmico” o “factor de disminución” (d), entre los picos de temperatura (exterior e interior de las caras), la diferencia en tiempo (horas) de estos picos se denomina “retraso térmico” (oI), cuando un elemento constructivo está sujeto a fluctuaciones periódicas de temperatura.

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Materiales como tierra, adobe, piedras, tabicón de cemento y ladrillos. Funcionan como perfectos retardantes térmicos debido a su gran cantidad de masa térmica. Este retraso permite calentar o enfriar una construcción durante el día y calentarla en la noche.

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Una alta admitancia, durante el día, disminuye el aumento excesivo de temperatura. Por la noche, el flujo de calor desde las superficies evita la caída excesiva de temperatura.

La cantidad de admitancia que debería de tener un material que será usado para techos, paredes o pisos, dependerá del tipo de clima.

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Bajo contenido energético

Arena: 500 MJ/t

Alto contenido energético

Vidrio: 12,000 MJ/t

MJ/t=Mega Jule por tonelada

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Para un muro de ladrillo macizo con un aplanado en ambas caras de 1,5 cm de mortero cal, sus coeficientes de transmisión serían:

Para 0,82 metros de espesor: K1=0,73 Kcal/m2 °C

Para 0,65 metros de espesor: K1=0,91 Kcal/m2 °C

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En un clima cálido húmedo, los elementos del techo, pared y piso deberán tener una baja admitancia

Techo a base de hoja de palmera de espesor de 6 a 10 cm que tendría una admitancia de 2 W/m2 °C.

Las paredes de un tejido de hojas de palmera protegido por amplios aleros, con la misma admitancia

Piso: A base de tablones de madera con juntas abiertas, elevadas sobre el nivel del suelo, tendría una admitancia de 3 W/m2 °C.