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III JORNADAS ABULENSES DE ENERGÍAS RENOVABLES
3ª Mesa: Bioclimatismo y eficiencia energética en Urbanismo y Edificación.
EXPERIENCIAS EN AMBIENTECTURA,
STELLA FEUGA (Santiago de Compostela)
TRASLUZ (Madrid)
TORRE LAMINAR (Barcelona)
D. Emilio Miguel Mitre, Arquitecto y Consultor Energético
Director red AMBIENTECTURA
Emilio m. Mitre y Asociados, S.L. (EMMA, S.L.)
Paseo Zorrilla 98, 7º. 47006 Valladolid
EDIFICIO BIOCLIMÁTICO DE LA
FUNDACIÓN EMPRESA – UNIVERSIDAD GALLEGA (STELLA FEUGA),
SANTIAGO DE COMPOSTELA
1. PROGRAMA
El STELLA es un proyecto promovido por la Fundación Empresa - Universidad Gallega para
albergar varias funciones: 1. la nueva sede de FEUGA, con sus oficinas administrativas y de dirección, 2.
un centro de formación continua y, 3. el centro de experimentación empresarial. Estas funciones se
desarrollan de modo independiente en el edificio (1. en la planta intermedia, 2. en la planta inferior y 3. en
las plantas intermedia y superior), aunque se comunican interiormente por medio del hall de la planta
intermedia, que las relaciona a su vez con el auditorio principal. En conjunto el edificio cuenta con 2812
m2 de superficie construida. Se encuentra en el Campus Universitario Sur de Santiago de Compostela.
2. EL EDIFICIO
El requerimiento de elevada eficiencia energética con el que se acomete este proyecto entraña
imprescindiblemente la explotación de las posibilidades del edificio en sí mismo como aparato
acondicionante.
Nuestro edificio acondicionante tendrá que serlo además gracias a la utilización de soluciones
cuya imagen responda a la cultura arquitectónica local. Como es obvio, no existe una única solución
arquitectónica a un problema dado. En este caso, se ha optado por el desarrollo y mejora de soluciones
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constructivas de aspecto tradicional, como son la galería o mirador acristalado para la fachada sur y la
fachada ciega de granito para el resto de las fachadas.
En términos de respuesta climática (protección y aprovechamiento), en invierno el edificio
deberá protegerse de la lluvia, evitando pérdidas de calor ocasionadas por la combinación lluviaviento. Sus paredes exteriores deberán contar además con un elevado nivel de aislamiento para minimizar
las pérdidas por conducción. El edificio tendrá que estar capacitado también para beneficiarse de los
aportes de calor solar cuando se produzcan. El nivel de ventilación de invierno podrá reducirse al mínimo
necesario por razones de calidad de aire interior.
En verano el edificio habrá de protegerse del sol, minimizando las ganancias de calor, y de
la excesiva humedad, por medio de la ventilación. Un alto nivel de masa interior expuesta al habitante
en combinación con una elevada ventilación permitirá reducir las temperaturas interiores y la amplitud de
su curva. Estos son los o bjetivos que el edificio debe alcanzar.
Arquitectónicamente, desde el punto de vista de las orientaciones, la fachada sur presenta sin
duda las mayores y mejores posibilidades de ganancia de calor en invierno y de adecuado
sombreamiento en verano, por la propia geometría el acristalamiento vertical sur. El resto de las
fachadas proporcionan al edificio sobre todo protección frente al exterior, siendo mayormente ciegas, con
pocos huecos acristalados.
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2.1. AHORRO
Los resultados de la monitorización
indican que el consumo del edificio es del
orden del 55% del edificio convencional de
referencia.
Aunque estos resultados no son tan
extraordinarios como los anticipados en la
simulación, que apuntaban a un ahorro del
78%, pueden considerarse buenos.
El coste del edificio STELLA
FEUGA no es superior al de un edificio
convencional.
3. CARACTERÍSTICAS
3.1. ENERGÍAS RENOVABLES
En el Edificio FEUGA podemos encontrar un uso elevado de las energías renovables.
El edificio utiliza la energía solar a través de su instalación de 60 m2 de colectores térmicos
planos y de colectores fotovoltaicos de 2.5 kWatios pico. Su uso es el siguiente:
•
•
•
conversión térmica de invierno: la radiación solar se transforma en calor en los colectores
solares, calor que es utilizado como aporte básico de acondicionamiento, con un apoyo
convencional.
Conversión térmica de verano: el calor solar suministrado por los colectores se utiliza como
“motor térmico” de un sistema de refrigeración por absorción, con apoyo convencional.
conversión fotovoltaica: producción de electricidad directamente de la luz del sol.
Como instalación de apoyo de calefacción, caldera de gas de alto rendimiento a baja temperatura
con distribución por suelo radiante.
3.2. DEFINICIÓN CONSTRUCTIVA
La definición constructiva del edificio condiciona el comportamiento térmico del mismo. Por
medio de la configuración arquitectónica y constructiva podemos conseguir que el edificio mejore o
empeore una situación climática dada (siempre en relación con nuestro objetivo que es el confort
interior). Una “mejora” de clima interior representará una menor necesidad de climatización
convencional, mientras que lo contrario derivará inevitablemente en una mayor necesidad de la misma y,
por lo tanto, en un mayor consumo. Un diseño desacertado puede consumir diez veces lo que un buen
diseño de ahorro energético.
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Como las situaciones climáticas son cambiantes a lo largo de las horas del día y de los días del
año, el edificio de mayor eficiencia será el que mejor se climatice a sí mismo en el mayor número de
situaciones climáticas. Este es el objetivo que se ha perseguido con el proyecto del STELLA en el doble
aspecto de configuración arquitectónica y constructiva.
Constructivamente, esto conduce a un desarrollo de la solución de galería acristalada en la
fachada sur que incorpora ventana, parasol, repisa de luz, aislamiento nocturno y colector solar de aire.
La solución de pared ciega es un aparejo complejo compuesto de una hoja exterior de chapa de
granito sobre estructura metálica, a modo de impermeable. Entre esta hoja y la hoja interior del
cerramiento hay una cámara de aire ventilada. La hoja interior del cerramiento está compuesta a su vez de
un aislamiento exterior y de una pared interior pesada.
El resto de las paredes exteriores del edificio (cubiertas, forjados sobre espacios exteriores y
soleras) presentan una configuración similar con masa al interior, aislamiento al exterior de la masa y otra
capa más exterior de protección frente a la intemperie.
En el caso de la cubierta esta última puede ser una chapa, grava ligera blanca o terreno vegetal.
Estas configuraciones de pared permitirán al edificio, en una operación adecuada, alcanzar la respuesta
climática deseada.
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3.3. OPERACIÓN DEL EDIFICIO
La operación del edificio viene definida por un conjunto de estrategias de climatización natural y
de baja energía, que pueden englobarse en las categorías de aislamiento, masa constructiva, ventilación,
soleamiento / sombreamiento, e iluminación natural.
Por lo que respecta al aislamiento, se trata, como se ha visto, de minimizar el efecto del frío
exterior en invierno y del sol en verano. Esto incluye aislamientos fijos en las paredes y la utilización de
acristalamientos dobles con revestimiento de baja emisividad.
Una elevada masa constructiva nos permitirá regular las fluctuaciones térmicas en toda época del
año, pero será especialmente interesante en verano porque nos permitirá reducir la necesidad de un
sistema convencional de aire acondicionado, si se combina con un elevado nivel de ventilación natural
nocturna (de 15 a 20 renovaciones por hora), manteniendo un moderado nivel de ventilación natural
diurna.
Las estrategias de soleamiento y sombreamiento son obviamente distintivas según la estación. El
edificio cuenta con una extensa superficie acristalada en combinación con parasoles en todas los huecos
acristalados de la fachada sur, que permiten un máximo soleamiento en invierno y mínimo en verano.
Igualmente protegida se encuentra la única ventana oeste frente a un excesivo soleamiento en verano.
En cuanto a la iluminación natural, se ha seguido el principio de difundir la iluminación natural
desde el perímetro del edificio al interior del mismo, evitando zonas iluminadas en exceso y alcanzando
una mayor regularidad de iluminación y un nivel suficiente en la mayor parte de los casos. Esto, en
combinación con sistemas de iluminación artificial con control de presencia e intensidad variable, permite
asegurar una notable reducción del consumo.
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3.4. MONITORIZACIÓN
La monitorización también ha proporcionado otros datos de interés en cuanto a la operación del
edificio, demostrándose que, cuando la operación es correcta, puede prescindirse del sistema de
acondicionamiento una parte importante del año gracias a sus cualidades bioclimáticas.
El edificio FEUGA (STELLA) ha sido subvencionado por el PAEE (Plan de Ahorro y
Eficiencia Energética), y por el Programa THERMIE de la Unión Europea.
Entró en funcionamiento a finales de 1999.
Edificio elegido como miembro del grupo español del Green Building Challenge 2003.
Los autores del proyecto son los arquitectos Emilio Miguel Mitre, José Antonio Hernando
Ezquerra y Benigno Jáuregui Fernández.
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO Y MODULAR DE OFICINAS,
LOCALES Y GARAJE EN ALQUILER,
EDIFICIO TRASLUZ
MADRID
1.
PROGRAMA
Funcionalmente, el edificio se distribuye en tres zonas de oficina en torno a un atrio central,
definiendo una planta en forma de T. La central, o tronco de la T tiene ocho plantas de altura y las alas
laterales cinco, arrojando un total de 6.500 metros cuadrados construidos.
Adicionalmente el edificio tiene dos plantas de aparcamiento subterráneo que ocupan todo el
solar, con una superficie total construida de 6.000 metros cuadrados y 255 plazas de aparcamiento.
Las zonas de oficinas se dejan diáfanas para permitir la habilitación interior que más convenga a
cada usuario, pudiendo modificarse en el futuro. El sistema de acondicionamiento se ha diseñado de
modo que no interfiera con la flexibilidad de utilización.
2.
EL EDIFICIO
El edificio TRASLUZ es un edificio diseñado para que alcance elevadas cotas de eficiencia
energética proporcionando al mismo tiempo un confort interior de mayor calidad.
Esta contradicción aparente, en la que simultáneamente se consigue ahorro y calidad ambiental
sólo puede alcanzarse gracias al modo de ser bioclimático del edificio:
Su diseño (tanto arquitectónico y constructivo como de instalaciones y control), ejecución,
puesta en marcha y optimización se orientan en este sentido, para que se haga el mejor uso posible del
clima exterior, a beneficio del clima interior.
Dado que el clima de Madrid tiene dos estaciones bien diferenciadas, una fría y otra caliente, con
necesidades térmicas opuestas, el diseño bioclimático consistirá en capacitar al edificio para que, según
convenga, capte o rechace el calor exterior, lo almacene en su interior y pueda distribuirlo en el
momento adecuado.
En la práctica esto se refleja en sus soluciones constructivas, en sus instalaciones y en su
sistema de control.
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Constructivamente el edificio está diseñado con elementos de protección solar y térmica en su
cerramiento y con elementos de masa en el interior del edificio para que:
•
en verano se proteja del calor del sol durante el día y evacue calor durante la noche
•
en invierno acepte y se beneficie de la radiación solar, minimizando las pérdidas de
calor al exterior.
Las instalaciones se diseñan para que el aporte fundamental proceda de las energías
renovables, fundamentalmente la solar, tanto en verano como en invierno.
El control permite ese funcionamiento diferenciado a lo largo de cada día y de cada estación,
otorgando prioridad a los sistemas de menor consumo energético y mayor calidad ambiental y
logrando que las condiciones interiores se encuentren dentro de la banda de confort el mayor tiempo
posible.
2.1. AHORRO
Se estima que el consumo del edificio TRASLUZ no superará el sesenta por ciento del consumo
de un edificio convencional, de la misma superficie en la misma ubicación.
Aparte de las ventajas económicas que esto reporta, cabe esperar una importante reducción del
impacto ambiental, en particular en lo relativo a emisiones de CO2.
El coste del edificio TRASLUZ no es superior al de un edificio convencional.
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3.
CARACTERÍSTICAS
3.1. ENERGÍAS RENOVABLES
En el TRASLUZ podemos encontrar un uso intensivo de las energías renovables.
Aparte de la Arquitectura Bioclimática (verdadera esencia del edificio que, si bien no suele
contemplarse como energía renovable, es en realidad su manifestación más pura al producir “negawatios
hora” o energía convencional no consumida), el edificio utiliza la energía solar, a través de su instalación
de colectores térmicos de vacío de 204 m2 de superficie y de colectores fotovoltaicos de 20 kWatios pico
de la siguiente manera:
•
conversión térmica de invierno: la radiación solar se transforma en calor en colectores
solares; este calor es utilizado como aporte básico de acondicionamiento, con un apoyo
convencional
•
conversión térmica de verano: el calor solar suministrado por los colectores se utiliza como
“motor térmico” de un sistema de refrigeración por absorción, con apoyo convencional
•
conversión fotovoltaica: producción de electricidad directamente de la luz del sol.
3.2. FACHADA
Uno de los aspectos novedosos del TRASLUZ es el diseño de su fachada. La fachada (y la
cubierta, por añadidura) es la superficie de intercambio entre el clima exterior y el clima interior.
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En el TRASLUZ, la fachada se construye con estructura de madera y acabado exterior de piedra.
Así se consigue, en un grosor muy reducido, una fachada muy ligera y de altísimo rendimiento térmico
con las siguientes características:
•
supresión de los puentes térmicos, por ser la madera un material poco conductivo
•
10cm de aislamiento continuo por el exterior de la estructura
•
cámara libremente ventilada entre el aislamiento y la hoja de piedra que se ve exteriormente
La fachada se completa con un conjunto de parasoles, que son móviles en las orientaciones Este
y Oeste, y fijos en la Sur.
3.3. FORJADO DE HORMIGÓN ALVEOLAR
La misión del forjado suele ser exclusivamente estructural en la mayor parte de los edificios. En
el TRASLUZ, el forjado cumple además una misión térmica, como acumulador y difusor de calor.
El tipo de forjado utilizado es el alveolar, en placas de 10,40 metros de luz que se apoyan en las
fachadas, sin soportes intermedios. La sección transversal de este tipo de forjado presenta una alternancia
de elemento estructural y hueco, permitiendo este último ser utilizado como parte de la conducción de
aire de climatización. Esto permite regular la temperatura del techo, calentándolo o enfriándolo según
convenga.
Debido a la elevada masa del forjado de hormigón, el techo se convierte en un acumulador de
calor de gran capacidad que limita las fluctuaciones térmicas interiores.
Particularmente interesante en este sentido es la posibilidad de acondicionamiento de verano por
medio de la refrigeración nocturna por impulsión de aire fresco no climatizado.
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3.4. CALIDAD DE AIRE INTERIOR
El diseño bioclimático, el uso de energías renovables y el modo de utilización del edificio
TRASLUZ favorecen una mayor calidad de aire interior que en un edificio convencional.
Adicionalmente, la instalación se diseña para que trabaje con un porcentaje máximo de aire
exterior, reduciendo al mínimo la recirculación del aire interior viciado. Esto puede lograrse sin un
consumo elevado gracias a:
•
la menor demanda térmica del edificio, consecuencia de su dis eño bioclimático y su
explotación energética
•
la recuperación de calor del aire de retorno por medio de una rueda isoentálpica
Una mayor calidad de aire interior tiene notables ventajas en el entorno de trabajo porque
beneficia la salud de los usuarios, mejorando el ambiente laboral y reduciendo el absentismo.
El edificio TRASLUZ ha sido subvencionado por el Comunidad Autónoma de Madrid, y
por el Programa ICO-IDAE.
Edificio elegido como miembro del grupo español del Green Building Challenge 2005.
Se encuentra en construcción actualmente. Se espera que esté terminado en el mes de julio
de 2004.
Los autores del proyecto son los arquitectos Emilio Miguel Mitre y Carlos Expósito Mora.
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
TORRE LAMINAR
BARCELONA
EL MODO DE SER BIOCLIMÁTICO DE LA TORRE LAMINAR
Implantación, orientación, forma y fondo del edificio, soluciones de piel, aparatos térmicos
integrados, operación energética gradual…
Todos estos conceptos intervienen en la consecución de los objetivos de alta calidad energética y
ambiental y confort superior. Unos son más propiamente arquitectónicos, otros pertenecen al mundo de
las instalaciones; los últimos en fin tienen que ver con la gestión.
Todos ellos, y más o menos en este orden de aplicación, se engloban dentro del concepto
AMBIENTECTURA .
La Torre Laminar se diseña extensa y estrecha, con la forma de un biombo, cóncavo al sur y
convexo al norte, que se protege lateralmente a sí mismo a este y oeste del sol de mañana y de tarde.
Su esbeltez, unida a la gran dimensión de sus fachadas principales (hemos denominado a la
fachada sur la “hectárea solar”), hacen que el edificio tenga a su disposición los principales recursos
energéticos ambientales para lograr una climatización lo más natural posible en un clima suave, soleado y
relativamente húmedo como el de Barcelona: un lado soleado, un lado umbrío; y, entre uno y otro,
posibilidades de ventilación cruzada en todos los espacios.
En otras palabras, calor, frío, aire y luz naturales. Y posibilidades de opción por uno u otro según
haga falta.
Esta gran disponibilidad de recursos convierte a la Torre Laminar en una máquina
termodinámica capaz de conseguir extraordinarios resultados energéticos, pero también es exigente en el
sentido de que requiere un diseño y una regulación que haga el mejor uso de estos recursos, evitando que
se conviertan en problema en situaciones extremas.
Constructivamente, la fachada sur presenta una piel exterior de control solar: un parasol de tejido
de acero inoxidable que se selecciona para potenciar el soleamiento de invierno, suavizando el de verano.
La fachada norte utiliza materiales de aislamiento transparente, que permiten una combinación ideal de
luz y temperatura.
Los aparatos integrados con función térmica específica consisten básicamente en un sistema de
captación de calor al sur, accionado por energía solar y que también sirve como motor de ventilación
cruzada, y en una unidad de acondicionamiento al norte.
El esquema se completa con falso techo radiante que incorpora material de cambio de fase, capaz
de almacenar calor en tarifa nocturna, y ventiladores de techo, que desplazan un par de grados hacia
arriba la zona de confort de verano. La producción de frío proviene de una combinación de un 80% de
fuente convencional con bomb a de calor y un 20% de energía solar por medio de un frigorífico de
absorción abastecido por una superficie de 600 m2 de colectores solares de vacío dispuestos en pérgolas
en el jardín solar que se sitúa al sur, delante del edificio, que padece una importante reflexión de la
fachada.
La gestión energética debe entenderse de manera gradual, como un proceso dinámico en el que
hay que responder en todo momento a los requerimientos de confort, anticipándose si es necesario. El uso
de los recursos del propio edificio permite explotar al máximo las posibilidades de climatización natural,
retrasando la intervención de la climatización asistida.
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III JORNADAS ABULENSES DE ENERGÍAS RENOVABLES
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Los objetivos de ahorro energético que se han estimado como alcanzables de ahorro energético
son los siguientes: 75% en calefacción, 40% en refrigeración y 60% en iluminación. En resumen,
probablemente un ahorro global en torno al 50%.
El buen uso de los recursos de esta manera significará lograr un clima interior más saludable con
menor gasto y con menor contaminación. Buen ambiente, y más económico, hacia dentro y hacia fuera.
La operación se representa en las gráficas:
INVIERNO
1.
2.
3.
4.
5.
Mantenimiento nocturno de la temperatura interior de consigna con radiadores perimetrales
Ventilación matinal asistida con atemperamiento de aire previo a entrada de usuarios
Calentamiento solar por ganancia directa (frente sur), y
Calentamiento solar por ganancia indirecta, con transmisión de calor al norte
Ventilación natural cruzada con colaboración del colector solar; ventiladores de techo si es
necesario
VERANO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Acumulación de frío en tarifa nocturna en falso techo de cambio de fase
Ventilación de madrugada higiénica y térmica por circulación natural, con atemperamiento
matinal de aire previo a entrada de usuarios
Protección solar con moderación de ganancia solar; evacuación de calor por convección
Mantenimiento de las condiciones de confort por techo radiante frío
Adicionalmente, ventilación natural y ventiladores de techo en condiciones exteriores suaves
Techo radiante frío y ventiladores de techo
Cierre de las ventanas del edificio; climatización asistida integrada, utilizando todos los recursos
si es necesario
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III JORNADAS ABULENSES DE ENERGÍAS RENOVABLES
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CONCLUSIONES
Aunque resulte obvio, del MODO DE SER DEL EDIFICIO va a depender su
comportamiento térmico.
EL EDIFICIO ES, por lo tanto, LA PIEZA FUNDAMENTAL DE SU PROPIO SISTEMA
DE ACONDICIONAMIENTO, pudiendo participar simultáneamente de dos categorías: la de
beneficiario y la de consumidor del bien denominado acondicionamiento.
El objetivo fundamental, que es QUE EL EDIFICIO FUNCIONE COMO VERDADERO
SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO ES ALCANZABLE.
Resulta más que recomendable proceder a una verdadera INTEGRACIÓN DE LOS
CONOCIMIENTOS DE LOS DISTINTOS EXPERTOS EN ACONDICIONAMIENTO en el
proyecto del edificio.
EL CONCEPTO DE INSTALACIÓN no sólo no se excluye de la concepción, sino que
ahora SE EXTIENDE A TODO EL EDIFICIO.
La ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA constituye el primer y más importante modo de
explotar las ENERGÍAS RENOVABLES.
Emilio Miguel Mitre
Arquitecto y Consultor Energético
Director de la red AMBIENTECTURA 
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