Arquitectura Sustentable
Edificios y espacios urbanos sustentables
 
 

Algunos Ejemplos

 

 

 

AUDITORIO PARA LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PAMPA EN GENERAL PICO

Arq. Alicia Beascochea

Arq. Celina Filipín

Antecedentes del edificio construido.

Durante el año 2004 se realizó el diseño arquitectónico de un Auditorio para la Facultad de Ciencias Veterinarias de la Universidad Nacional de La Pampa en General Pico, ciudad ubicada hacia el NE de la provincia de La Pampa con un clima templado cálido.

Además de su función académica, el edificio podría ser usado para actividades culturales. La propuesta debía ser económica y térmicamente aceptable para un edificio no-residencial, con alta densidad de ocupación, de uso intermitente, cuyo horario de ocupación está en fase con la radiación solar.

A partir de lo expuesto el comportamiento térmico de invierno no fue considerado preocupante y estaría garantizado según un diseño solar pasivo (ganancia solar directa e indirecta a través de colectores solares).

Con estos argumentos la decisión fue pre-diseñar para verano a partir de la concepción de un edificio semi-liviano, decisión que no implica minimizar la importancia de la masa térmica necesaria en el interior para lograr una fluctuación aproximada de 5ºC.

La superficie de la sala para 200 personas es de 252 m2 con un Ic (Indice de compacidad) del 88%. La envolvente vertical es una pared tri-capa con un valor R= 2.13 m2ºC /W. Está formada por una pared exterior de ladrillo cerámico de 0.18m de espesor, aislamiento térmico y revestimiento interior de madera machihembrada. La envolvente superior es una cubierta parabólica de chapa galvanizada, aislamiento térmico y cielorraso interior de madera (R=2 m2ºC /W). La carpintería es de perfilería de aluminio y vidrio doble (R=3.5 m2ºC/W).  Fue construido durante 2005.

Resultados destacables de las mediciones realizadas

 Invierno

La temperatura media interior se obtuvo promediando hora por hora las temperaturas de los once sensores ubicados en el interior del Auditorio. La temperatura interior (mantenida constante mediante un sistema de control para el sistema de calefacción) fue de 20°C, con una media exterior de 12°C.

La irradiancia solar sobre superficie horizontal del periodo fue baja, con máximas de 470W/m2 en el mediodía solar del quinto día. El análisis para este periodo indica que, debido al termostato automático, la temperatura interior nunca descendió de los 20°C, siendo prácticamente independiente de las condiciones climáticas exteriores. Para este periodo se midió un consumo de energía diario de 0.94kWh/m2día (3.4MJ/m2día). El consumo estimado durante la etapa de prediseño fue de 1.09kWh//m2día (3.9MJ/m2día), calculado para una media interior de 20°C y una media exterior de 8°C.

 

 

 

 


El aporte de los colectores solares mostró los siguientes resultados: Durante las horas de sol, en la entrada al colector la temperatura es de alrededor de 24°C. El aire se calienta mientras circula por el colector, alcanzando temperaturas de hasta 50°C en el mediodía solar, cuando la irradiación solar es máxima. Este aire caliente reingresa al Auditorio por convección natural y calienta el espacio interior, convirtiéndose en un importante aporte para disminuir la carga de calefacción.

Las mediciones durante una semana de invierno en que el edificio estuvo desocupado y el sistema de calefacción apagado (16 al 22 de Julio) muestran que la temperatura media exterior durante el periodo normal de uso  (8:00AM to 19:00PM) fue de 9°C, mientras que la media en el Auditorio fue 6 o 7°C más alta, de alrededor de 15°C. Si bien aún no se alcanza la temperatura de confort, cuando se consideran las ganancias de origen metabólico, la temperatura media se encuentra dentro de la zona de confort durante todo el periodo de ocupación.

Para completar el análisis, se hizo un estudio de la zonificación térmica dentro del auditorio, en base a los datos monitoreados por los sensores, promediados a lo largo de una semana. Se estudiaron dos situaciones: con y sin el aporte del sistema de calefacción auxiliar automático.

Cuando funciona el sistema de calefacción, la distribución de temperatura es simétrica respecto del eje Este-Oeste del edificio, debido a la ubicación de los conductos de aire caliente en ese sentido y a la orientación de las bocas de salida. La temperatura media en el eje central del Auditorio se ubicó en 18.5°C, mientras que en los laterales noroeste y suroeste la media interior alcanzó los 20.5°C. Se midió una estratificación térmica promedio de 2°C entre los sensores a mayor altura (en el acceso oeste, a +0.8m) y a menor altura (delante del escenario, a –0.8m).

Cuando no hay calefacción auxiliar la zonificación térmica es diferente, debido a que el movimiento de aire en el interior del Auditorio es exclusivamente por convección natural (y no forzada, como en el caso anterior). El área sur, con una media de 14°C, está 1.2°C por debajo del área Norte, con una temperatura media de 15.2°C. Esto se explica por el aporte de la ganancia directa (a través del área vidriada) e indirecta (a través de los colectores solares) que se ubican en la pared Norte. Otro detalle interesante es que el área norte está más caliente hacia la zona oeste, lo cual se explicaría por la geometría de los colectores de aire ya que el colector Este está sombreado durante las primeras horas de la mañana debido a la presencia de una columna de 1m de ancho que sostiene una pérgola, mientras que los colectores central y Oeste están permanentemente asoleados.

Verano

Los resultados para una semana de verano en que el edificio estuvo en pleno uso (14 al 20 de Noviembre), con los colectores solares cubiertos, muestran que la media exterior del periodo se ubicó alrededor de 20.8°C, con picos de 30°C en las horas de mayor temperatura, excepto para el último día en que la temperatura máxima alcanzó los 35°C. La media interior estuvo en 23.3°C, con valores máximos que raramente alcanzaron los 27°C, por lo que el edificio se encontró siempre dentro de la zona de confort. Este comportamiento es satisfactorio, sobre todo si tenemos en cuenta que el calor de origen metabólico proveniente de los alumnos está contribuyendo con 3°C a 5°C al aumento de temperatura interior.

Con temperaturas exteriores más altas, situación que es muy común en verano, es necesario el uso de un equipo de aire acondicionado si se quiere mantener la temperatura interior por debajo de los 28°C. En el periodo analizado, la diferencia entre la media exterior e interior es de 2.5°C.

La zonificación térmica medida en verano, es del orden de 1°C entre la zona más caliente y la más fría. Como es de esperar, existe una simetría según el eje Este-Oeste, siendo la zona Oeste la más cálida (1°C por encima de la zona Este), con una temperatura media de 23.5°C. Se midió una estratificación térmica promedio de 0.6°C entre los sensores a mayor altura (en el acceso oeste, a +0.8m) y a menor altura (delante del escenario, a –0.8m).

 

Algunas conclusiones

Mediante el monitoreo del edificio desocupado y en condiciones reales de uso, se ha podido corroborar la eficacia de las decisiones tomadas en el diseño del Auditorio

Para dicho diseño se utilizaron los resultados del monitoreo y simulación térmica de otro auditorio, de igual capacidad, emplazado en Santa Rosa en un clima templado frío.

Hubo una retroalimentación de información válida y necesaria, que permitió optimizar la performance energética y ambiental del nuevo edificio, acompañada por la alerta de los usuarios sobre la situación de disconfort en verano para el Auditorio de Santa Rosa

El Auditorio de General Pico, con una envolvente energéticamente eficiente, ganancia solar directa e indirecta, y masa de acumulación, garantiza el confort de invierno con un 50% de ahorro de energía en calefacción, tomando como base de referencia el mismo edificio en su formato convencional (sin aislamiento en la envolvente y sin aporte solar).

Durante el verano el Auditorio se comportó satisfactoriamente: para días con máximas exteriores de hasta 30°C, los valores máximos en el interior raramente alcanzaron los 27°C, por lo que el edificio se encontró siempre dentro de la zona de confort. Solamente para días con temperaturas exteriores más altas (mayores a 35°C), sería necesario el uso de un equipo de aire acondicionado si se quiere mantener la temperatura interior por debajo de los 28°C.

Finalmente, es importante destacar que el análisis de las mediciones indica que el flujo de aire se invierte durante la noche: el aire caliente que ingresa por la boca superior, al entrar en contacto con la placa absorbente se enfría y desciende, reingresando al auditorio por la boca inferior debido a que las rendijas no poseen compuertas de cierre. En promedio, el aire en su paso por el colector se enfría aproximadamente 4.5ºC, con lo cual se puede estimar una pérdida promedio de 14W/m2 de colector, valor comparable a la pérdida de una pared común. Debido a que el periodo de uso del auditorio es exclusivamente diurno, esta contribución al enfriamiento del aire durante la noche no es significativa.

 



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