Arquitectura y energía natural

384 Pages·2004·5.27 MB·Spanish

Arquitectura
y
energía natural
Rafael Serra Florensa
Helena Coch Roura
Esta obra fue galardonada por la UPC en 1991
Politext 40
La presente obra fue galardonada en el primer concurso
"Ajuts a l'elaboració de material docent" convocado por la UPC en 1991.
Primera edición:septiembre de 1995
Diseño de la cubierta: Antoni Gutiérrez
 Los autores, 1995
 Edicions UPC, 1995
Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya, SL
Jordi Girona Salgado 31, 08034 Barcelona
Tel.: [phone] Fax: [phone]
Edicions Virtuals: www.edicionsupc.es
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Producción: Servei de Publicacions de la UPC
y CBS – Impressió digital
Pintor Fortuny 151, 08224 Terrassa (Barcelona)
Depósito legal: B-7.167-95
ISBN: 84-7653-505-8
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Introducción 5
Presentación
A menudo tenemos que referirnos a las diversas crisis que hoy afectan a la arquitectura, ecos
relativamente descontextualizados de algunas crisis culturales más generalizadas. Aquella relativa
claridad estilística y aquella unanimidad de contenidos que se mantuvo quizás hasta los últimos años
70, ya no son referencias válidas, lo cual seguramente no indica una decaida cultural , pero sí un
desconcierto que de alguna manera reclama nuevos esclarecimientos puntuales. También a menudo
hemos indicado que, sin perder las ansias de investigación - y hasta los alardes menos sinceros de
novedad a ultranza - conviene repuntualizar algunas categorías trascendentes en la evolución de la
arquitectura, sin las cuales sería difícil situar esta disciplina en una validez histórica. Entre estas
categorías destacan fundamentalmente tres: la concepción servicial en términos ampliamente sociales,
la adecuación a una idea de ciudad y la capacidad de expresar compositivamente la realidad tangible
de la buena construcción.
Al hablar de la última de esas tres categorías solemos referirnos a los materiales, los sistemas de
construcción y, en general, a los temas de carácter tectónico. Pero, a veces, olvidamos otros elementos
que tienen la misma trascendencia y que estan también en la base de los procesos compositivos de la
arquitectura, especialmente la de los últimos años, durante los cuales se ha ampliado considerablemente
el concepto de confortabilidad y se ha exigido mayor atención a las cuantificaciones energéticas. La
exigencia de la construcción ya no se plantea solamente en términos tectónicos, sino también en los
específicamente ambientales: lo visual, lo acústico y lo climático. La lógica de la forma de la
arquitectura viene, por lo tanto, determinada también por los parámetros
objetivos del ambiente, los cuales entran ya a formar parte de las propuestas para un nuevo orden
arquitectónico.
Desgraciadamente, estos temas suelen ser estudiados según contextos científicos demasiado abstractos,
de manera que son dificilmente traducibles directamente a las opciones arquitectónicas y urbanísticas.
Este libro de Rafael Serra Florensa logra establecer - seguramente por primera vez en nuestro ámbito
cultural - aquella traducción directa, aquella interpretación arquitectónica de los parámetros físicos y
psicológicos del ambiente.
6 Arquitectura y energía natural
Por esta razón va a ser un libro de consulta indispensable para los que entendemos que la arquitectura
debe responder prioritariamente a las realidades sociales, contextuales y constructivas si queremos
reencontrar una nueva normalidad histórica. Sobre todo para los que interpretamos la lógica de la
construcción más allá de las condiciones tectónicas.
Pero, además, va a ser un libro que abrirá definitivamente la polémica sobre la calidad del ambiente y,
consecuentemente, sobre la utilización lógica adecuada de las fuentes energéticas y la reinterpretación
de los medios naturales en la construcción del habitat humano. La larga experiencia docente y la
solvencia profesional del profesor Serra lo acreditan sobradamente.
Oriol Bohigas
Introducción 7
Introducción
El libro que presentamos es el resultado de la fusión de dos libros ya publicados ; "Les energies a
l'arquitectura" y "El disseny energètic a l'arquitectura". Dichos libros, concebidos didacticamente,
creemos que presentan además, un interés general para profesionales de la arquitectura, que justifica
su publicación como un conjunto único.
En la primera parte del texto, tratamos los aspectos básicos o principios científicos de lo que representan
las energías en la arquitectura y, a continuación, en la segunda parte, desde las técnicas más generales
del diseño hasta las más particulares; acústicas, lumínicas y climáticas que, permiten el mejor
aprovechamiento de las energías naturales en los edificios.
La primera parte consideramos que es la base introductoria para el estudio de los sistemas, naturales
o artificiales, de control ambiental en los edificios. En esta parte se plantean los principios físicos,
fisiológicos y psicológicos que, permiten comprender los sistemas de iluminación natural y artificial,
la acústica y los sistemas de calefacción, de acondicionamiento, etc.. A partir de estos principios se
podría acceder a algun sistema de control ambiental aplicable en la arquitectura.
En la segunda parte, penetramos en el estudio del aprovechamiento de las energías naturales en los
edificios. Primero analizando cómo las diferentes decisiones generales del proyecto arquitectónico
influyen sobre su comportamiento ambiental y, a continuación tratando los sistemas específicos,
climáticos, lumínicos y acústicos que aprovechan estas energías naturales.
Hoy en día, los problemas medioambientales y la escasez, siempre latente, de los recursos energéticos
posibles hacen muy importante el aprovechamiento de las energías naturales. En este contexto la
arquitectura oficial tiende a apoyarse, cada vez más, en el uso de sistemas artificiales, sofisticados hoy,
con controles informatizados que no consiguen esconder la básica contradicción de su diseño, que los
hace consumidores desmesurados de energía, bajo la pretensiosa simplicidad de su piel austera.
8 Arquitectura y energía natural
En estas circunstancias, creemos que tiene sentido estudiar los sistemas naturales de control ambiental
desde un enfoque arquitectónico global, estudiando el comportamiento energético de un edificio desde
sus condiciones de implantación y su forma, el tratamiento de su envolvente y, la construcción y
acabados de su interior. De esta forma, los sistemas específicos lumínicos, acústicos y climáticos y, en
especial, cuando estos sistemas son artificiales, los entendemos como componentes ortopédicos que
intervienen corrigiendo defectos básicos del diseño que se podrían haber resuelto a menudo con un
proyecto adecuado.
La parte final del libro complementa la información con la presentación de los programas de ordenador
que lo acompañan y, que permiten evaluar el comportamiento lumínico, acústico y climático de los
edificios.
Tratandose de sistemas naturales de control ambiental y de uso arquitectónico, los programas son de
fácil utilización y, presentan resultados aproximados con rapidez. Con ello se pretende facilitar su
utilización ágil, desde los inicios del proceso de proyección, cuando son más importantes las decisiones
que se toman.
Los autores
Índice 9
Índice
1ª parte: El ambiente arquitectònico, visual, acústico y climático
Capítulo 1 El entorno humano y el papel de la energía
1.1 El cuerpo y el ambiente ..................................................... 15
1.2 El proceso perceptivo ...................................................... 17
1.3 Acción en el ambiente ...................................................... 18
1.4 Principios de la acción ambiental colectiva ...................................... 19
1.5 Evolución del espacio como relación........................................... 19
1.6 Constricciones en el diseño ambiental a nivel de agrupación ......................... 23
1.7 Justificación del análisis del entorno en la arquitectura ............................. 25
Capítulo 2 Definición física del ambiente
2.1 Principio físico de los fenómenos ambientales .................................... 28
2.2 Producción de los fenómenos ambientales ....................................... 30
2.3 Medición de los fenómenos ambientales ........................................ 34
2.4 Propagación de los fenómenos ambientales ...................................... 44
2.5 Comportamiento general frente a obstáculos ..................................... 46
2.6 Difracción de los fenómenos ambientales ....................................... 49
2.7 Reflexión en los fenómenos ambientales ........................................ 50
2.8 Absorción de los fenómenos ambientales ....................................... 54
2.9 Transmisión de los fenómenos ambientales ...................................... 59
10 Las energías en la arquitectura
Capítulo 3 Definición fisiológica del ambiente
3.1 Principios de la sensación y de la percepción .................................... 67
3.2 Los sentidos humanos...................................................... 69
3.3 Reacción de los sentidos al nivel energético y la longitud de onda .................... 72
3.4 Sensibilidad de los sentidos al espacio ......................................... 77
3.5 Sensibilidad de los sentidos en relación al tiempo ................................ 78
3.6 Principios generales del confort ambiental ...................................... 79
3.7 Confort visual............................................................ 80
3.8 Confort acústico .......................................................... 82
3.9 Confort climático ......................................................... 83
3.10 El confort global ......................................................... 91
Capítulo 4 Definición psicológica del ambiente
4.1 La sensación y la percepción ................................................ 95
4.2 El aprendizaje del proceso perceptivo.......................................... 96
4.3 Principios fundamentales del proceso percptivo .................................. 98
4.4 Los factores de la percepción y la Gestalt ....................................... 98
4.5 Las percepciones asociadas y las sinestesias .................................... 102
4.6 El lenguaje como base de la percepción ....................................... 104
4.7 La percepción del espacio y la reacción individual ............................... 105
4.8 Los tipos de carácter...................................................... 106
4.9 Percepción ambiental y estética ............................................. 107
Capítulo 5 Inicio del lenguaje, parámetros y definidores ambientales
5.1 El lenguaje ambiental ..................................................... 109
5.2 Necesidades y apetencias humanas ........................................... 110
5.3 Las voliciones ambientales ................................................. 111
5.4 Los definidores ambientales ................................................ 112
5.5 Valores típicos de los definidores ambientales .................................. 114
Índice 11
2ª parte: El control ambiental en el tiempo y en el espacio
Capítulo 6 Evolución del control ambiental en la arquitectura
6.1 Introducción, limitaciones del análisis ........................................ 121
6.2 Los tiempos primitivos, refugio básico ........................................ 124
6.3 Civilizaciones mediterráneas, forma y función .................................. 126
6.4 Crecimiento de Europa, el frío y la luz ........................................ 137
6.5 Tiempo de cambio hasta el industrialismo ..................................... 147
6.6 La modernidad y su contradicción ........................................... 152
6.7 El futuro y la utopía ambiental .............................................. 157
Capítulo 7 El clima y otras preexistencias ambientales
7.1 Macrofactores y microfactores del entorno ..................................... 165
7.2 Parámetros climáticos..................................................... 167
7.3 Otros parámetros ambientales ............................................... 182
7.4 Análisis general de preexistencias ambientales .................................. 187
Capítulo 8 Clima y la arquitectura popular
8.1 Diversidad climática y modelos básicos ....................................... 195
8.2 Arquitectura de los climas cálidos ........................................... 198
8.3 Arquitectura de los climas fríos ............................................. 207
8.4 Complejidad en los climas templados ......................................... 210
12 Las energías en la arquitectura
3ª parte. Los medios naturales de control ambiental
Capítulo 9 La acción microclimática
9.1 La elección de la ubicación ................................................. 221
9.2 Corrección del entorno .................................................... 232
Capítulo 10 Características generales del proyecto
10.1 Forma general del edificio ................................................. 236
10.2 El tratamiento de la piel .................................................. 244
10.3 El interior del edificio .................................................... 260
Capítulo 11 Las características específicas del proyecto
11.1 Las obstrucciones según las orientaciones ..................................... 272
11.2 La orientación de la forma general del proyecto ................................ 280
11.3 Los cerramientos según la orientación ........................................ 281
11.4 Topología del espacio interior del edificio ..................................... 286
Capítulo 12 Sistemas especiales de control ambiental
12.1 Sistemas de climatización natural ........................................... 294
12.2 Sistemas de iluminación natural ............................................ 321
12.3 Sistemas de control acústico ............................................... 342
Anexo A La evaluación del comportamiento ambiental
A.1 Dimensionado de la luz natural.................................................
A.2 Dimensionados acústicos .....................................................
A.3 Dimensionado climático ......................................................