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Analizando la orientación y disposición de nuevos bloques

Creada el 16 de enero de 2014 a las 11:34 por jafs - jmtz - Salva

Proyecto: Urban Games 2013
Tema: Recursos
Coordinadores: abarca dacama

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Descripción

Tras la charla que tuvimos ayer con el profesor Abarca, nos pareció interesante esta publicación encontrada en la web

BLOQUES EN L FRENTE A BLOQUES CERRADOS

Resumen de un análisis de condiciones para la ejecución de unos bloques en Torrejón de Ardoz que hemos encontrado buscando información para tratar la disposición de los bloques de nueva planta en el proyecto final de Urban Games 2013 "EL PULMÓN DE LA HABANA"

Fuente: http://habitat.aq.upm.es/boletin/n44/afcel.html

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Figura 1: Posibilidades de ocupación de la parcela

 

 

La solución en L supone un bloque con unidades de vivienda con una sola orientación (la inclusión de patios de manzana, supondría introducir algo de ventilación e iluminación cruzadas, pero dadas las dimensiones de los patios, en realidad sólo aportarían ventajas significativas a las últimas plantas), por lo que aproximadamente el 50% de las viviendas no tendrían una buena orientación.

La solución en manzana cerrada implica cierta mejora de las condiciones, puesto que en este caso puede optarse por una solución de crujía única, con lo que puede garantizarse la ventilación cruzada. Sin embargo, la normativa de volumetría compromete esta solución, al supeditar la altura de cada uno de los bloques a su situación con respecto a linderos, por lo que en realidad se trataría de desarrollar una falsa manzana, en cuanto que la altura de los bloques no sería equivalente. La cantidad de núcleos de comunicación necesaria para resolver la edificación, así como la desproporción entre longitud de fachada y ancho de crujía, hace esta opción muy costosa desde el punto de vista económico. La disminución de este ratio, aumentando el ancho de crujía hasta una opción viable (9-10m), implica una disminución de anchura del patio de manzana, lo que haría inviable la inclusión de zonas comunes soleadas dentro de la manzana, como los espacios de piscina y solarium (una de las condiciones del promotor).

Las soluciones arquitectónicas que se realizaron en parcelas análogas del mismo plan se decantaron por una solución en L, ya que significaba la opción con más compacidad, a pesar de su mal comportamiento desde el punto de vista de la orientación y ventilación. Por el contrario, nuestro equipo se decantó por una solución en peine de bloque abierto, disponiendo cuatro bloques paralelos de cuatro plantas más ático, de 42 metros de longitud separados unos 16 metros entre ellos; y un bloque transversal de dos plantas, perpendicular a los bloques paralelos que los une entre sí a lo largo de la calle. Las sucesivas plantas van volando y retranqueándose sucesivamente unas sobre otras, desarrollándose en una crujía de entre 10 y 12 metros. Las plantas inferiores del bloque se comportan prácticamente como viviendas adosadas de acceso por urbanización (en duplex con jardín y/o terraza), y las superiores se adaptan a una estructura de vivienda que aprovecha la mayor longitud de crujía de las plantas inferiores para aterrazarse. Los áticos, por último, se comportan como las plantas bajas pero de modo inverso, con una estructura de duplex invertido. Esto permite que todas las viviendas tengan, al menos, doble orientación (algunas triple), lo que facilita la ventilación cruzada; y que el 75% de ellas (el 100% de las de tres dormitorios) tengan jardín o terraza superior a los 16m2.

Los bloques paralelos no son simétricos con respecto a los ejes de acceso (otra solución tipológica habitual en los desarrollos residenciales en manzana), sino que se repiten, con el fin de optimizar las buenas orientaciones. Se orientan de tal manera que las zonas de día y terrazas se encuentran mayoritariamente orientados al SE o al SO, y las zonas de noche al NO y NE. Las únicas viviendas que alteran esta repetición son los duplex de planta baja de los bloques paralelos, que alternan su orientación, situación que se compensa con la diafanidad de las plantas bajas. Los tendederos y cocinas están colocados en las fachadas orientadas al NO, detrás de los núcleos de comunicación vertical.

El patio interior sirve de distribuidor de los accesos a los dúplex de planta baja y de las escaleras y ascensores, siendo una superficie que alterna elementos solados, gravas y vegetación. Los portales se encuentran en la fachada que da a la vía pública, con los cuartos destinados a portería y los dos accesos a las parcelas para bomberos. En el frente SO se encuentra la rampa de acceso al garaje de la planta sótano.

Cada bloque cuenta con dos cajas de escaleras, con luz directa desde la calle. Desde ella, o desde el ascensor situado justo enfrente, se accede a las viviendas, una a cada lado de las escaleras, de tal manera que cada núcleo de comunicación vertical sirve de acceso a unas seis o siete viviendas, ya que los dúplex de planta baja tienen su acceso por el patio interior de la parcela.

La solución así propuesta implica que todas las plantas son distintas, generándose así situaciones diversas, multiplicando la oferta y adaptándose a las distintas orientaciones y vistas (véase figura 2 y figura 3).

 

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Figura 2: Planta general de organización, planta baja y accesos.

 

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Figura 3: Planta tipo

 

 

Comportamiento bioclimático de la propuesta

La propuesta incorpora exclusivamente elementos de acondicionamiento ambiental pasivos; lo cual ha hecho particularmente intenso el trabajo de proyecto; y ha afinado el grado de respuesta a las solicitaciones climáticas mediante la adopción simultánea de criterios de diseño de variada significación y escala; atendiendo a la posición y forma del edificio, a la composición de las fachadas, entrantes y salientes, al diseño de huecos o al uso de materiales o colores.

Los aspectos sobre los que se han desarrollado las estrategias pasivas de diseño se refieren, básicamente, a las siguientes cuestiones:

  1. Disposición de los volúmenes:
    • Disposición paralela en orientación principal SE-NO, y transversal en orientación SO-NE, para mayor captación solar pasiva en invierno.
    • Ubicación preferente de salones en orientación SE o SO, para mayor captación diurna.
    • Ubicación preferente de dormitorios en ubicación NE o NO, para minimizar los sobrecalentamientos en verano.
  2. Orientación de las viviendas:
    • Doble orientación en todas las viviendas paralelas SE-NO, y en las viviendas paralelas a la calle principal, en orientación SO-NE. Ventilación cruzada en todas las viviendas.
  3. Soluciones constructivas de aprovechamiento de energías renovables:
    • Dimensionado de huecos para captación solar pasiva. Definición constructiva de forjados de alta inercia (losa de hormigón y forjados de bovedilla de hormigón) para captación solar invernal.
    • Parasoles en las ventanas de orientación SE y SO para evitar insolación en verano y sobrecalentamientos en las fachadas sur.
    • Utilización de acabados en paramentos de tonos claros para evitar sobrecalentamientos.
  4. Sistemas de aprovechamiento de agua:
    • Utilización de red separativa de pluviales y aguas sucias en edificación y urbanización.
  5. Utilización de materiales no contaminantes, de bajo costo energético o reciclables:
    • Se utilizan materiales tradicionales de bajo costo de producción (cerámicos, pétreos, ...), laminados de maderas que no estén en peligro de extinción, y soluciones constructivas económicas y testadas.
  6. Integración en el diseño de soluciones constructivas que racionalicen las canalizaciones:
    • Utilización de patinillos de ventilación para la conducción de canalizaciones.
  7. Previsión de incorporación de nuevas mejoras:
    • Aunque no se han introducido sistemas activos de energías renovables, la configuración plana de las cubiertas y la utilización de patinillos registrables permiten la introducción de sistemas de energía solar o fotovoltaica sin que sea necesaria una intervención excesiva en el edificio.

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Figura 4: Funcionamiento climático de la propuesta

 

 

Las decisiones de proyecto se han generado a partir de un detallado estudio de las condiciones climáticas de partida. Se desarrolla a continuación un resumen de las condiciones de entorno analizadas.

El viento

El análisis de las condiciones impuestas por el régimen de vientos en la zona se realizó según datos del Instituto Nacional de Meteorología para la región de Madrid y teniendo en cuenta la disposición geográfica. No existen en la proximidad obstrucciones geográficas importantes que alteren sustancialmente los valores de velocidad, dirección y frecuencia reflejados en el cuadro 1 y el cuadro 2.

 


 

Cuadro 1: Vientos dominantes y velocidades medias (datos de valores medios según estación del año, y en situación diurna y nocturna)

Fuente: Instituto Nacional de Meteorología

  

 

  

Primavera Verano Otoño Invierno

  

Día Noche Día Noche Día Noche Día Noche
Dirección SO NE SO NE SO NO NE NE
Velocidad 13,9 10,8 12,4 10,8 9,3 9,0 11,7 11,0

 

  

 


 

 


 

Cuadro 2: Datos de viento por meses

Fuente: Instituto Nacional de Meteorología

  

Meses

Calmas Velocidad media Dirección dominante Rachas
            Veloc. (km/h) Direcc.
Enero 39 15,5 SO 97 O
Febrero 31 16,2 SO 91 O
Marzo 25 17,7 SO 116 O
Abril 23 17,0 SO 86 O-NO
Mayo 22 15,8 SO 91 SO
Junio 27 14,5 NE 102 SO
Julio 26 14,3 NE 111 N
Agosto 25 14,2 SO 93 SE
Septiembre 38 13,2 SO 97 SO
Octubre 44 13,2 SO 85 O
Noviembre 39 15,8 NE 95 O
Diciembre 45 17,3 SO 106 SO

 

Datos de valores medios según meses, con la aportación de índice de calmas, y rachas de mayor incidencia

 

De estos datos se derivan las siguientes conclusiones iniciales:

  • Las mayores frecuencias anuales de dirección del viento corresponden a la orientación SO, seguida de la NE con escasa diferencia.
  • Las velocidades medias son más elevadas en la orientación SO, lo que implica una mayor facilidad para la penetración del aire en la zona. Las mayores velocidades medias mensuales por rumbo corresponden al N (26 km/h en noviembre) y al NO (25 km/h en enero).
  • Las velocidades medias menores se dan en la orientación E, en noviembre y diciembre (7 km/h).
  • Las rachas de vientos más elevadas son de orientación O, con valores de 117 km/h. El valor medio de las rachas es de 89 km/h.
  • Las calmas en la zona, considerando como tales los vientos entre los 0 y los 5,9 km/h, son del 49%.

Si se incorpora esta información al entorno físico de la parcela, podemos establecer las siguientes conclusiones de entorno próximo:

  • Las velocidades de viento son medias, y todas las medias quedan dentro de la denominada sensación débil; es decir, no suponen molestias.
  • El porcentaje de calmas es muy elevado, siendo entorno al 40% desde septiembre a enero (inclusive); por lo que en invierno es necesario un grado bajo de protección.
  • Existe la posibilidad de aprovechamiento del viento en verano para refrigeración.
  • Podemos considerar que las peores rachas son las procedentes del SE en agosto, ya que probablemente traigan aire recalentado, y no se dispone de protección otorgada por obstáculos edificados.

La disposición de los bloques, con orientación abierta SO, permite la ventilación de las fachadas opuestas de mayor longitud y la ventilación de la urbanización en los meses calurosos de verano. La permeabilidad entre bloques, sin considerarse una obstrucción del viento, permite su circulación de forma tangencial a la superficie, y es posible por tanto poder aprovechar su incidencia con la apertura de las ventanas en fachadas opuestas; permitiendo así ventilaciones cruzadas.

Interacción de Temperatura y Humedad. Diagramas de Givoni y Olgyay

Con los datos disponibles del Instituto Nacional de Meteorología, se prepararon sendos diagramas de interpretación de la situación climática y de las estrategias de adecuación de las edificaciones a las condiciones existentes a lo largo del año. El diagrama de Givoni aporta principalmente información relativa a las condiciones interiores de la edificación, mientras que el diagrama de Olgyay aporta la información relativa a circunstancias exteriores (véase figura 5) (Da Casa, 2000).

 

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Figura 5: Diagramas de Givoni y Olgyay

 

 

 

Conocidas las características climáticas y ambientales de la parcela en relación a su entorno próximo, se procedió a determinar las necesidades de climatización para alcanzar las condiciones de confort en el interior del edifico.

  • Necesidades de calefacción. Uso de calefacción convencional durante los meses de noviembre a marzo, adopción de estrategias de calefacción por aprovechamiento solar de forma pasiva, de mayo a septiembre, y de forma activa, en abril y octubre.
  • Necesidades de refrigeración. Se determinan solamente dos meses de incidencia real —julio y agosto— y las estrategias de adopción serían el aprovechamiento de la alta masa térmica, con y sin ventilación nocturna, y la refrigeración por evapotranspiración o por ventilación natural o mecánica.

A partir del análisis conjunto de la situación climática y de las necesidades obtenidas, se plantearon los criterios básicos (estrategias) de actuación y adaptación bioclimática para adoptarlos en el diseño de la propuesta y en sus soluciones constructivas; de tal manera que se pudieran compatibilizar las respuestas frente a las solicitaciones de invierno (calefacción) y verano (refrigeración). Con respecto a las primeras, la opción más recomendable era el aprovechamiento de la energía solar pasiva, junto a la instalación de equipos de calefacción convencional en los meses más fríos. Con respecto a las segundas, lo más adecuado era el aprovechamiento de la ventilación natural cruzada e inducida. Complementariamente, se debían instalar parasoles en las fachadas SO y SE para minimizar el sobrecalentamiento en verano. La utilización de tonos claros en los revestimientos exteriores también incidía en la reflexión de la radiación en los meses cálidos. La alternancia en la colocación de aislamientos y masa según se tratase de elementos constructivos captadores o disipadores, podía mejorar el rendimiento térmico del conjunto.

Las soluciones adoptadas, a partir de estos análisis, fueron las siguientes:

  • Funcionamiento invernal.
    • Se dispusieron los espacios de captación y acumulación solar en las fachadas SE y SO. Debido a la orientación de los bloques todas las viviendas disponen de captación solar completa que permite la entrada de sol hasta una profundidad mayor. El uso de doble acristalamiento térmico en todos los huecos evita perdidas y permite la captación.
    • La acumulación se produce en los elementos más masivos, como los forjados (capa de compresión y bovedillas de hormigón en los forjados intermedios de piso). La localización de las zonas de acumulación se concentra en las zonas vivideras de día (salones).
    • La distribución del calor acumulado se produce de forma directa a las estancias captoras, y mediante la comunicación por el espacio superior de la banda central (falso techo técnico), se aporta aire precalentado a los espacios de orientación norte.
  • Funcionamiento estival.
    • Se aprovechan los vientos principales de dirección SO-NE, según el mes. Se facilita la entrada del viento existente por la situación oblicua y no tangente de la fachada a la trayectoria del viento, captado por las fachadas NO, durante mayo, agosto y septiembre, y por las fachadas SO durante junio y julio. Dada la tipología arquitectónica de las viviendas, todas las ventilaciones son cruzadas.
    • Dado que la acumulación del calor se produce principalmente en las fachadas SO y SE, en correspondencia con los salones, se disponen parasoles en estas fachadas para impedir o mitigar la radiación directa estival. Los forjados de dormitorios, orientados principalmente a NO y NE, actúan como elementos disipadores del calor, en colaboración con la ventilación nocturna.
    • La cubierta no transitable se trata como un elemento fuertemente aislado, con doble aislamiento: aislamiento general sobre el forjado y aislamiento interno realizado con bovedillas de poliestireno expandido de alta densidad. La utilización de grava como elemento de protección aporta retención de humedad por rocío.

Condiciones de soleamiento

 

De todos los condicionantes analizados, las necesidades de captación pasiva se convirtieron en uno de los más importantes, pues sin un soleamiento adecuado es imposible aprovechar ningún aporte solar efectivo. Aunque el cumplimiento de la normativa solar expuesto anteriormente era importante, más aún lo era que la mayor parte de la edificación cumpliera unos estándares bastante superiores al mínimo exigido. La organización y disposición de los bloques en la parcela responden a esta filosofía de máxima exigencia en lo referido al soleamiento de la edificación (véase figura 6).

 

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Figura 6: Análisis de las condiciones de soleamiento

 

 

 

La disposición de los cuatro bloques principales, con orientación SE, y del bloque lateral, con orientación SO, favorecen la disposición de una gran cantidad de superficie captora (véase figura 7).

 

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Figura 7: Superficie de captación solar de las fachadas

 

 

 

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Figura 8: Fachada más desfavorable

 

 

La fachada más desfavorable, como se indica en la figura 8, es la que tiene menor separación con el bloque anterior, y por tanto éste se comporta como la mayor obstrucción solar.

El soleamiento mínimo exigido es de una hora en el 50% de la fachada. Si se comprueba en la fachada más desfavorable la sombra existente entre las 15 y las 16 horas del 22 de diciembre, se obtiene la sombra arrojada representada en el alzado en la figura 9. La superficie total de esta fachada es de 620,30 m2 y la superficie soleada de 15 a 16 h es de 508,02 m2, lo que se corresponde con un porcentaje de superficie soleada del 81,90%.

 

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Figura 9: Soleamiento de la fachada más desfavorable el 22 de diciembre entre las 15 y las 16 horas

 

 

 

El soleamiento mínimo exigido también es de dos horas en al menos una estancia vividera de cada una de las viviendas. Dado que la distribución de viviendas es tal que todas disponen de dos orientaciones, siempre hay estancias vivideras en fachadas captoras (en la planta de la figura 10 se puede observar la disposición de las estancias en cada una de las viviendas).

 

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Figura 10: Planta de distribución de las viviendas

 

 

 

Analizando las situaciones más desfavorables, se pueden determinar dos puntos problemáticos, a dos escalas distintas: el conjunto de la fachada SE del segundo bloque transversal; y la vivienda duplex de planta baja, situada junto al local comercial, en la fachada SO.

En el primer caso, hemos analizado la tendencia de evolución de la sombra a partir de las dos últimas horas del día 22 de diciembre. Como el sol se pone a las 16.40, se adjuntan dos alzados, uno con el análisis de la sombra a las 14:30 y otro a las 15:00 (véase figura 11).

 

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Figura 11: Análisis de sombra de la fachada SE del bloque transversal más desfavorable a las 14:30 y a las 15:30 del 22 de diciembre

 

 

En estos alzados se observa que las viviendas con mayor grado de sombra son las de planta baja y primera. Al tratarse de dúplex en todos los casos, el planteamiento se reduce a analizar la situación de la primera planta. Como se puede observar en la figura 11, a las 14.30, más del 80% de la superficie de todas las ventanas tiene radiación directa, evolucionando a medida que avanza la tarde hasta el 100% de la superficie. Solo un hueco queda fuera de este comportamiento, y es el ubicado en el extremo izquierdo junto al bloque de cierre (tramado como sección). Este hueco permanece casi constantemente en sombra, si bien pertenece a una vivienda con fachada SO, con permanente asoleo desde las 10.40.

Se analiza el soleamiento en las mismas circunstancias de luz que en el caso anterior para el otro punto más desfavorable, con el objetivo de determinar el grado de obstáculo que significa el local comercial para la vivienda duplex (véase figura 12).

 

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Figura 12: Análisis de sombra de la fachada del duplex contiguo al local comercial a las 14:30 y a las 15:30 del 22 de diciembre

 

 

Se observa un comportamiento similar al referido anteriormente, si bien la estancia extrema (a la izquierda en planta primera), tiene soleamiento permanente desde las 11.00.

La totalidad de las viviendas cumplía con la exigencia mínima de la norma, aunque lo más destacable es haber conseguido que la inmensa mayoría de las viviendas estén muy por encima de los estándares mínimos establecidos (en la figura 13 pueden observarse los parasoles en las fachadas SE y SO y la fachada NE, sin protección solar).

 

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Figura 13: Diferentes vistas de la urbanización

 

 

 

El edificio realizado se presenta como el resultado de la aplicación de una metodología y una lógica aprendida durante años de trabajo en este campo. Es en el fondo una consecuencia de todos los trabajos previos de documentación y análisis referidos al clima, a las condiciones de entorno y a las estrategias de diseño; aplicaciones de un sistema que prescinde a priori de posicionamientos estéticos o compositivos al uso o a la moda, y que trata de que la arquitectura se posicione críticamente frente a problemas reales de nuestro tiempo, y no frente a divagaciones especulativas. Esto no significa, ni mucho menos, negar una cultura arquitectónica de muchos siglos, de la que somos hijos y en alguna medida también deudores. Cultura de la cual debemos aprender críticamente y definir su valor en relación a las necesidades que solventaron en su día, continuando aquellos caminos que aún tienen recorrido, y abandonando otros que se agotaron hace tiempo.


Comentarios

abarca 24 de febrero de 2014 a las 01:54

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