Arquitectura Ecoeficiente (Tomo I

340 Pages·2012·26.2 MB·Spanish

E D I T O R E S
R U F I N O J A V I E R H E R N Á N D E Z M I N G U I L L Ó N
O L A T Z I R U L E G I G A R M E N D I A
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Editores
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Diseño
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Fotografía en portada de Eirik Johnson

Comité Científico
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Edita
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I. S. B. N. 978-84-9860-688-1

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T. + 34 943 018 406
www.masterconstruccionsostenible.org

© Citar como: Hernández_Minguillón, R., Irulegi, O., Aranjuelo_Fernández-Miranda, M. (Eds.). (2012). Arquitectura Ecoeficiente (Tomo I, 338 págs.). San Sebastián, España. Servicio Editorial de la UPV/ EHU
A R Q U I T E C T U R A E C O E F I C I E N T E T O M O I
2012
Prólogo
El libro que tiene en sus manos responde a la voluntad de los profesores del Máster en Construcción Sostenible y
Eficiencia Energética de la Universidad del País Vasco UPV/EHU de ofrecer un conjunto integrado de visiones relativas al
estudio, diseño y ejecución de edificios ecoeficientes.
No hemos pretendido crear la falsa impresión de un pensamiento coherente por uniformado; sino poner de manifiesto
conjuntamente conocimientos y experiencias adquiridas por cada uno de los autores a lo largo de su vida académica y
profesional, que pueden ayudar al lector a profundizar en el ámbito de la arquitectura ecoeficiente.
A la dificultad de asimilación de los profundos cambios exigidos en todos los ámbitos como consecuencia del desarrollo
humano: cambio climático, crisis energética, generalización de la movilidad y la migración, globalización cultural, material y
tecnológica, comunicación instantánea, etc., se añade una gran confusión en los conceptos y los términos relativos a dichos
cambios y en los métodos para utilizarlos con éxito.
Ya han existido en la historia de la humanidad momentos de cambio intensamente convulsos que transformaron la vida y
el entorno. Incluso podemos observar como los puntos críticos de esa evolución se corresponden con desequilibrios
acumulados a partir de los puntos críticos anteriores. Sin embargo la línea evolutiva no exhibe discontinuidades, sino giros e
inflexiones más o menos pronunciados que se inician de forma lenta, casi imperceptible, se aceleran y se complican, para
posteriormente volver a suavizarse una vez que se ha consolidado un cauce, que resulte satisfactorio y estable durante un
tiempo.
Se acepta de forma general que estamos en uno de esos momentos críticos; pero debemos también entender que nuestro
futuro tiene continuidad con nuestro pasado y que nuestras creaciones de mañana evolucionarán a partir de las que hemos
realizado recientemente y de las que estamos construyendo. Las cuatro décadas de vida activa de los actores de los cambios
aseguran la continuidad del proceso.
El edificio ecoeficiente que construiremos mañana se parecerá mucho al edificio que construimos ayer y es posible que
incluso los que construyan en la siguiente generación tampoco resulten radicalmente diferentes; aunque su concepción y
tecnología difieran profundamente de los que utilizamos en la actualidad.
Nos atrae lo extraordinario, especialmente cuando aparece ante nosotros como superación de un límite, como sublimación
de una idea que actúa como instigadora de cambio y expresión real de su propia posibilidad de existencia; pero justamente la
sorpresa que produce el objeto extraordinario reside en la dificultad de crearlos a partir de los medios disponibles, que
progresivamente se harán más accesibles y sus resultados ordinarios, porque en otro caso resultarán metabolizados y sus
restos aprovechados por órganos diversos.
El edificio ecoeficiente es un estadio más del edificio eficiente, que responde con rapidez o lentitud a cada cambio de
paradigma, recicla ideas y materiales, reutiliza el conocimiento y la tecnología acumulados y sobre todo optimiza cada paso
para mantener la supervivencia; sin preocupación por las etiquetas, sin nostalgia del pasado; pero sin vértigo por el futuro.
Sólo algunos edificios de los que se muestran como paradigmas del futuro constituirán ejemplos de un cambio que quizá
comenzó tiempo atrás y no concluirá pronto, que es reciente, o que deberá esperar para ser creado.
En los capítulos de este libro se citan algunos edificios modélicos y en volúmenes posteriores se ofrecerán ejemplos; pero
siempre como muestra de las visiones parciales que deben contribuir a generar el nuevo cuerpo del edificio ecoeficiente.
Puesto que se trata de un volumen con textos de varios autores, discontinuo y diverso, hemos optado por una organización
única, clara y fácilmente reconocible. Debemos agradecer a los autores el esfuerzo de ajustarse al protocolo establecido.
Consideramos que incluso esta decisión participa del objetivo del libro, que pretende estimular la evolución edificatoria a
partir de criterios objetivos, cuantificables, definibles a través de la experimentación y la experiencia.
Transmitimos con este libro el conocimiento de profesionales e investigadores con una amplia trayectoria profesional en
Arquitectura ecoeficiente junto con aportaciones de investigadores noveles formados a su vera y pretendemos hacerlo de
forma muy sencilla: exposición del material con aplicación práctica; dependiendo del caso: ejercicios matemáticos o físicos,
proyectos de arquitectura y proyectos urbanos.
Esperamos que el protocolo utilizado facilite la comprensión, de forma que la lectura resulte cómoda y agradable.

Rufino Javier Hernández Minguillón
Director del Máster en Construcción Sostenible y Eficiencia Energética de la UPV/EHU

A R Q U I T E C T U R A E C O E F I C I E N T E T O M O I P R O L O G O
Indice
Listado de Autores vi
1 El Edificio Ecoeficiente 1
The Ecoefficient Building
R U F I N O J A V I E R H E R N A N D E Z M I N G U I L L O N
Introducción. Hacia la Arquitectura Ecoeficiente 1
Arquitectura pasiva o sostenible / lujo o necesidad 3
Factores determinantes de la Arquitectura Ecológica 6
Sistemas constructivos ecocompatibles 18
Conclusiones 31
2 Transmisión de Calor en Edificios 33
Heat Transfer in Buildings
J O S É M A R Í A P. S A L A L I Z A R R A G A
Introducción 33
La Termodinámica y los fenómenos de transporte en edificios 34
Mecanismos de Transmisión de Calor 38
Transmisión de Calor en cerramientos opacos y semitransparentes 46
Casos prácticos de transmisión de calor y humedad en edificios 55
Conclusiones 61
3 Fundamentos de Ventilación Natural en Edificios 63
Fundamentals of Natural Ventilation in Buildings
M A N U E L R U I Z D E A D A N A S A N T I A G O
Introducción 63
Ventilación natural debida al viento 64
Ventilación natural debida a diferencia de densidades 71
Ventilación natural combinada. Modelos de cálculo 74
Estrategias empleadas en ventilación natural. Casos prácticos. Proyectos 82
Estrategias de diseño en ventilación natural en edificios 90
Conclusiones 92

A R Q U I T E C T U R A E C O E F I C I E N T E T O M O I I N D I C E ৷ i
4 Herramientas de Análisis Climático y Estrategias de Proyecto 97
Climate Analysis Tools and Design Estrategies
O L A T Z I R U L E G I ৷ A N T O N I O S E R R A
Introducción 97
Clasificación climática 99
El confort higrotérmico 101
Climogramas 109
Cartas solares 115
Casos prácticos 117
Conclusiones 127
5 Materiales de Cambio de Fase (PCMs) para almacenamiento térmico y su empleo en Edificación 129
Phase Change Materials (PCMs) for Thermal Energy Storage and their Use in Buildings
A N A G A R C I A – R O M E R O ৷ G O N Z A L O D I A R C E
Introducción. La energía térmica 129
El Almacenamiento Térmico, TES 130
El Almacenamiento Térmico Latente. Materiales de Cambio de Fase 131
Requisitos para los Materiales de Cambio de Fase 132
Familias de Materiales de Cambio de Fase 135
Funcionalidad de los Materiales de Cambio de Fase (PCMs) en construcción 137
PCMs comerciales 139
Proyectos realizados con PCMs 143
Conclusiones 145
6 El Vidrio en Arquitectura 147
Glass in Architecture
J O S É P A B L O C A L V O B U S E L L O
Introducción 147
¿Qué es el Vidrio? 148
Historia y evolución del Vidrio en Arquitectura. Nuevas tendencias 151
Comportamiento mecánico del Vidrio 172
Proyectos 179
Conclusiones 181
7 Eficiencia Energética de Edificios 184
Energy Performance of Buildings
S E R V A N D O Á L V A R E Z D O M Í N G U E Z ৷ R A F A E L S A L M E R Ó N L I S S É N
Introducción 184
Fundamentos de los Edificios de Alta Eficiencia Energética 188
Proyectos. Ejemplos de Edificios de Alta Eficiencia 199
Conclusiones 205

A R Q U I T E C T U R A E C O E F I C I E N T E T O M O I I N D I C E ৷ ii
8 Bombas de Calor. Tecnología Renovable y Energéticamente Eficiente en Edificios 207
Heat Pumps. A Renewable and Energy-Efficient Technology in Buildings
F R A N C I S C O J A V I E R R E Y ৷ C R I S T I N A C A N O ৷ S E R G I O L. G O N Z Á L E Z
Introducción 207
Tecnología de las Bombas de Calor 209
Eficiencia (COP) de una Bomba de Calor 210
Tipos de Bombas de Calor y sus aplicaciones en edificios 213
Proyecto de una Bomba de Calor Geotérmica 219
Conclusiones 222
9 Materiales Edificatorios en una Construcción Industrializada Ecológica 224
Building Materials in an Ecological Industrialized Construction
J O A N – L L U Í S Z A M O R A I M E S T R E
Introducción 224
Contextualización 226
Bases 227
Habitabilidad 228
Industrialización 229
Construcción Sostenible 231
Prescripción 235
Constructibilidad 237
Prospectiva de los materiales 239
Proyecto de referencia 242
Conclusiones 246
10 Industrialización y Sostenibilidad en la Tecnología de la Arquitectura 250
Industrialization and Sustainability in the Technology of Architecture
J O S É M A R Í A G O N Z Á L E Z B A R R O S O
Introducción 250
El ciclo de los materiales y de los residuos 251
La desconstrucción 253
Proyectar para desconstruir o la construcción de la desconstrucción 255
Ámbitos complementarios entre industrialización y sostenibilidad 256
Casos prácticos. Proyectos 258
Conclusiones 264
11 Enfriamiento Gratuito y Recuperación de Energía en instalaciones todo Aire 266
Free Cooling and Energy Recovery in Building All Air Systems
E L O Y V E L A S C O G Ó M E Z৷ A N A T E J E R O G O N Z Á L E Z ৷ M A N U E L A N D R É S C H I C O T E
Introducción 266
Recuperación de energía del aire de expulsión 267
Enfriamiento gratuito o free cooling 280
Proyectos 290
Conclusiones 293

A R Q U I T E C T U R A E C O E F I C I E N T E T O M O I I N D I C E ৷ iii
12 El Urbanismo Ecológico: su aplicación en el diseño de un Ecobarrio en Figueres 295
Ecological Urbanism: its Implementation in the Design of an Eco-neighbourhood in Figueres
S A L V A D O R R U E D A P A L E N Z U E L A
Introducción 295
Marco teórico del Urbanismo Ecológico 296
El modelo de ciudad más sostenible 300
Validación del Urbanismo Ecológico: el sistema de Indicadores 301
Instrumentos de Ordenación del Urbanismo Ecológico 319
La Gestión y la Gobernanza 324
Conclusiones 324
Agradecimientos

A R Q U I T E C T U R A E C O E F I C I E N T E T O M O I I N D I C E ৷ iv
Listado de Autores
Rufino Javier Hernández Minguillón
E L E D I F I C I O E C O E F I C I E N T E C A P I T U L O 1
Rufino Javier Hernández Minguillón es Dr. Arquitecto, profesor titular de Construcción del Departamento de Arquitectura de
la Universidad del País Vasco. Investigador en los campos de: construcción ecoeficiente (cerramientos activos sensibles,
ambientes inteligentes, industrialización de procesos) y urbanismo ecoeficiente (calidad del ambiente urbano, regeneración
urbana, planificación participativa). Responsable del Grupo de Investigación “Calidad de Vida en Arquitectura (CAVIAR)”
de la UPV/EHU. Es autor de más de 30 artículos técnicos, 14 libros y monografías y 3 patentes. Ha participado en más de 25
proyectos de investigación nacionales e internacionales.
Es fundador y director del estudio profesional “Alonso, Hernández & asociados” (ah asociados). Ha obtenido más de 80
primeros premios en concursos de arquitectura y urbanismo y obtenido más de 30 premios por las creaciones y actividad
profesional. Su obra ha sido publicada en las revistas más prestigiosas.
José Mª P. Sala Lizarraga
T R A N S M I S I O N D E C A L O R E N E D I F I C I O S C A P I T U L O 2
José Mª P Sala Lizarraga es Dr. Ingeniero Industrial y Dr. en Ciencias Físicas. Ocupa la Cátedra de Termodinámica y
Fisicoquímica de la E.T.S. de Ingeniería de Bilbao (Universidad del País Vasco). Su actividad investigadora se ha
desarrollado en el campo de la eficiencia energética de procesos industriales, con aplicación de la termoeconomía y el análisis
exergético y en el del modelado y simulación de equipos e instalaciones energéticas. Durante ocho años simultaneó su
actividad académica con la de Director Técnico de una empresa de ingeniería dedicada a estudios y proyectos de
instalaciones energéticas. Ha escrito seis libros sobre Termodinámica y uno sobre Cogeneración y ha publicado setenta y
cinco artículos en revistas nacionales e internacionales, siendo autor de tres patentes de carácter nacional.
Manuel Ruiz de Adana Santiago
F U N D A M E N T O S D E V E N T I L A C I Ó N N A T U R A L E N E D I F I C I O S C A P I T U L O 3
Manuel Ruiz de Adana Santiago es Profesor Titular del Área de Máquinas y Motores Térmicos de la Universidad de
Córdoba. Es Dr. Ingeniero Industrial, con especialidad en eficiencia energética y climatización desde el año 2002 y miembro
de ASHRAE. Es Profesor responsable de asignaturas relacionadas con la eficiencia energética y la climatización en distintos
Másters y estudios de Postgrado de la Universidad de Córdoba y de la Universidad Internacional de Andalucía. También es
responsable de la sección de Ventilación Natural en el Máster de Construcción Sostenible y Eficiencia Energética de la
Universidad del País Vasco. Las líneas de investigación activas en las que está trabajando están relacionadas con sistemas de
ventilación natural mediante fachadas ventiladas así como con los sistemas de difusión aire y su relación con los problemas
de contaminación cruzada entre personas. Actualmente es responsable del Laboratorio de Ventilación y Calidad de Aire
Interior, LAVEC, de la Universidad de Córdoba, donde se desarrollan estudios numérico-experimentales relacionados con
estas líneas, cuyos resultados han sido publicados en revistas y en congresos internacionales.

A R Q U I T E C T U R A E C O E F I C I E N T E T O M O I A U T O R E S ৷ v
Olatz Irulegi ৷ Antonio Serra
H E R R A M I E N T A S D E A N Á L I S I S C L I M Á T I C O Y E S T R A T E G I A S D E P R O Y E C T O C A P I T U L O 4
Olatz Irulegi es Dra. Arquitecta y Profesora de Construcción Industrializada (en Grado) y de Herramientas de análisis
bioclimático (en Máster) en la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de San Sebastián (Universidad del País Vasco). Su
Tesis Doctoral se titula “Eficiencia energética de Fachadas Ventiladas Activas aplicada a edificios de oficinas en España”
(2011, EHU/ UPV). Fue becada por el Ministerio de Educación y Ciencia y realizó una estancia en el Group Building
Environmental Studies de la Universidad de Atenas (Grecia). Anteriormente cursó un Máster en Diseño Arquitectónico
(2007, UNAV), becada por “La Caixa”, y un Máster en Construcción Sostenible y Eficiencia Energética (2009, EHU/ UPV).
Entre los proyectos de investigación en los que ha participado se encuentran: Fachadas Ventiladas Activas (Financiado por el
Plan Nacional de Investigación) y el proyecto Ekihouse con el que ha participado en la competición Solar Decathlon Europe
2012.
Antonio Serra es Ingeniero Ambiental y Dr. Europeo por la Facultad de Arquitectura de Alghero, Universidad de Sassari,
Italia. Su Tesis Doctoral se titula “A decision support tool for preliminary design oriented to sustainability: a relational
approach” y ha sido desarrollada entre el Departamento de Arquitectura de Alghero y la Universidad de Atenas, Grecia,
Group Building Environmental Studies. Actualmente es Coordinador de Proyectos de Eficiencia Energética en la empresa
Alecop y Profesor en el Máster de Construcción Sostenible y Eficiencia Energética de la Escuela Técnica Superior de
Arquitectura de San Sebastián (Universidad del País Vasco). Ha trabajado en diferentes grupos y proyectos de investigación
nacionales e internacionales (CTO – Campaign for Take Off, ShMILE, etc.) y es autor de publicaciones, artículos y capítulos
en libros. Ha participado como consultor de Eficiencia Energética en concursos de arquitectura internacionales.
Ana García-Romero ৷ Gonzalo Diarce
M A T E R I A L E S D E C A M B I O D E F A S E P A R A A L M A C E N A M I E N T O T É R M I C O Y S U E M P L E O E N E D I F I C A C I Ó N C A P I T U L O 5
Ana García Romero es Licenciada en Ciencias Químicas por la Universidad del País Vasco (España), Máster en Ingeniería de
Materiales Aeroespaciales por la Universidad de Cranfield (Reino Unido) y Dra. en Ciencias por la Universidad Politécnica
de Catalunya (España). Su dilatada carrera investigadora ha estado centrada en el área de la Ingeniería de los Materiales.
Hasta el año 2006, contratada como investigadora y jefe de proyecto en el centro tecnológico Inasmet (actual Tecnalia),
donde su trabajo se centró en el desarrollo y caracterización de los materiales compuestos de matriz metálica. En el año 2006
se incorpora como Profesora al Departamento de Ingeniería Minera y Metalúrgica, y Ciencia de Materiales de la Universidad
del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea. La incorporación a la Universidad del País Vasco se acompaña de un cambio
en el área de investigación, dedicándose desde dicho año al desarrollo de materiales de cambio de fase, y aplicaciones y
tecnologías que los contengan.
Gonzalo Diarce es Ingeniero Químico por la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao (Universidad del País Vasco
UPV/ EHU), y Máster en Investigación en Eficiencia Energética y Sostenibilidad especialidad Edificación por la misma
Universidad. Posee experiencia en la industria dentro de los sectores metálico y energético. Desde el año 2010 se encuentra
trabajando como personal investigador contratado en la UPV/EHU (ENEDI) en aspectos relacionados con eficiencia
energética, más específicamente sobre materiales de cambio de fase (PCMs) y su aplicación en edificación.
José Pablo Calvo Busello
E L V I D R I O E N A R Q U I T E C T U R A C A P I T U L O 6
José Pablo Calvo Busello es Arquitecto en Edificación y en Urbanismo por la Universidad Politécnica de Madrid, E.T.S.A., y
Arquitecto Técnico por la EUAT de Madrid. Ha desarrollado su actividad profesional desde 1.973 en la Empresa Privada,
dedicado a la Industria de la fabricación y aplicación del vidrio en construcción, en la Dirección de Ingeniería General y en el
Centro de Información Técnica de Aplicaciones del Vidrio (CITAV) de CRISTALERÍA ESPAÑOLA, S.A., Su actividad se
ha centrado fundamentalmente en la asesoría a profesionales sobre la aplicación del vidrio en sus dos facetas térmica y
mecánica para proyectos singulares, aplicaciones y patologías impartiendo habitualmente charlas técnicas sobre el vidrio, su
historia, fabricación y aplicaciones en Escuelas Politécnicas públicas y privadas, así como en Colegios Profesionales y
Fundaciones, para Cursos de especialización y Máster, y Asociaciones de Fabricantes del Sector para divulgar y orientar
sobre materiales vítreos adaptados a criterios de eficiencia energética. También ha colaborado con el Instituto de Cerámica y
Vidrio (I.C.V.), del C.S.I.C., en el estudio de patologías de rotura.

A R Q U I T E C T U R A E C O E F I C I E N T E T O M O I A U T O R E S ৷ vi