c7 2013-14 bioclimatica1

21.01.2014

1

PROIECTAREA BIOCLIMATIC - principii bioclimatice n arhitectur

Terminologie

Metodologia de abordare a proiectului bioclimatic

Analize ambientale i bioclimatice

Principii bioclimatice n arhitectur

Forma arhitecturii

Tehnologia habitatului sustenabil/ disciplin la alegere/ UAUIM / anii IV-V/ 2013-14/ titular: conf. arh. Zina MACRI Este interzis publicarea de orice fel (inclusiv pe Internet) fr acordul autorului

Terminologie: Bioclimatologia - tiina care studiaz influena climei asupra fiinelor vii[1] i, implicit, distribuia pe globul pmntesc a vegetaiei i a faunei, n funcie de caracteristicile climei. Arhitectura bioclimatic - ansamblu de soluii de proiectare care permit asigurarea condiiilor de confort ntr-un edificiu prin adaptarea acestuia la condiiile climatice locale, utilizndu-se ct mai puin sisteme mari consumatoare de energie din resurse convenionale i ct mai mult caracteristicile favorabile ale amplasamentului. O astfel de abordare implic o bun capacitate de evaluare a caracteristicilor climatice locale i a resurselor disponibile/ la ndemn. [1] Institutul de lingvistic din Bucureti, DEX

PROIECTAREA BIOCLIMATIC - principii bioclimatice n arhitectur Tehnologia habitatului sustenabil/ disciplin la alegere/ UAUIM / anii IV-V/ 2013-14/ titular: conf. arh. Zina MACRI

Este interzis publicarea de orice fel (inclusiv pe Internet) fr acordul autorului

21.01.2014

2

Utilizarea n arhitectur a principiilor bioclimatice (pornind de la studiile lui Victor Olgyay*) presupune corespondena ntre caracteristicile zonelor climatice i edificii. Implicarea specialitilor ce cuprind ariile ecologiei, geografiei, climatologiei poate ridica gradul de complexitate a proiectului de arhitectur precum i, n cele din urm, calitatea acestuia. Arhitectura bioclimatic nu reprezint un stil de arhitectur sau o mod n proiectare ci un mod integrat de concepere a arhitecturii.

principii bioclimatice n arhitectur Tehnologia habitatului sustenabil/ disciplin la alegere/ UAUIM / anii IV-V/ 2013-14/ titular: conf. arh. Zina MACRI


* OLGYAY, Victor Design with climate. Bioclimatic approach to architectural regionalism; Princeton Univ. Press, 1963 (1st Ed.)

ANALIZA amplasamentului

STRATEGIA aleas

CONFIGURAIA SPAIAL / MIJLOACE TEHNICE

configuraia metodologiei de abordare a proiectului bioclimatic:

PRINCIPII ale proiectului bioclimatic



21.01.2014

3

principiile proiectului bioclimatic:

- utilizarea aportului solar direct + protecie solar

- climatizarea corect a spaiilor interioare

- folosirea ventilaiei naturale

- conservarea cldurii, utilizarea masei termice

- izolare termic

- iluminare natural

- colectarea i reutilizarea apelor

- distribuie funcional n raport cu activiti i factori climatici

- vegetaia folosit ca element de control microclimatic

- problema proteciei acustice (muli autori o includ ca strategie

bioclimatic)



STRATEGIA PROIECTULUI BIOCLIMATIC Ansamblul de principii de proiectare bioclimatic este corelat cu evaluarea ambiental a amplasamentului. Strategia de funcionare a edificiului din punct de vedere bioclimatic se raporteaz la o perioad de timp cu trsturi constante (anotimp, perioade specifice) i pentru definirea acestei strategii vor fi luate n considerare doar acele principii compatibile.



21.01.2014

4

Analize ambientale, ale amplasamentului/ evaluare bioclimatic Orice intervenie uman asupra unui loc i produce acestuia modificri morfologice considerabile, care pot afecta n anumit msur, n funcie de caracteristicile originare, echilibrul ambiental. Considernd criteriile care stau la baza conceptului de sustenabilitate - valoarea social, valoarea economic i cea ambiental - rolul ce trebuie conferit fiecreia dintre cele enumerate are pondere egal n cazul proiectului de arhitectur.



Analize ambientale. -Analiza ecosistemelor: Un studiu prealabil amnunit ar trebui s previn dereglarea acestora sau, mai mult dect att, atingerea ulterioar a unui echilibru local, precar n situaia anterioar interveniei:

- utilizarea materialelor/tehnologiilor cu impact redus de mediu - limitarea polurii, la orice scar - buna gestionare a deeurilor, pentru construire dar i pentru

utilizarea ulterioar

- Se studiaz prezena diverselor specii (vegetale i animale), prevzndu-se toate msurile pentru a nu afecta sistemul acestora de existen

- Conservarea speciilor existente - Asigurarea dezvoltrii lor ulterioare - Intervenii antropice pentru restabilirea unui echilibru ecologic

analize bioclimatice Tehnologia habitatului sustenabil/ disciplin la alegere/ UAUIM / anii IV-V/ 2013-14/ titular: conf. arh. Zina MACRI


21.01.2014

5

Analize bioclimatice pentru un amplasament dat:

Clima

- Temperatura

- Umiditatea/ Precipitaiile

- Curenii de aer, vntul

- Vegetaia

Orientarea

Nebulozitatea

nsorirea / Radiaia solar

Albedoul

Morfologia terenului

Solul



CLIMA Harta mondial de clasificare climatic Wladimir Kppen (1884), n funcie de temperatur, umiditate, vegetaie



21.01.2014

6

CLIMA Harta mondial clasificare climatic Wladimir Kppen Romnia: Grupa D Clim Temperat continental de tranziie

Tehnologia habitatului sustenabil/ disciplin la alegere/ UAUIM / anii IV-V/ 2013-14/ titular: conf. arh. Zina MACRI Este interzis publicarea de orice fel (inclusiv pe Internet) fr acordul autorului analize bioclimatice

Romnia: D climat continental cold moderate climate - medie peste 10C n cea mai cald lun - media sub 3C (sau 0C) n cea mai rece lun - Iarna i vara bine definite, complet diferite

f climat umed, precipitaii semnificative n toate anotimpurile, nu exist anotimp arid/ uscat - a veri calde - media lunii celei mai calde peste 22C - b veri moderate - media lunii celei mai calde sub 22C, dar cel puin 4 luni cu medii peste 10C - c veri scurte i rcoroase - media lunii celei mai calde sub 22C, mai puin de 4 luni cu medie peste 10C, temperatura medie a celei mai reci luni mai mare de -38C warm summer humid continental climate/ cold continental without dry season

Tehnologia habitatului sustenabil/ disciplin la alegere/ UAUIM / anii IV-V/ 2013-14/ titular: conf. arh. Zina MACRI

Este interzis publicarea de orice fel (inclusiv pe Internet) fr acordul autorului analize bioclimatice

21.01.2014

7

diferene mari de temperatur ntre sezoane/ anotimpuri, cu veri calde sau foarte calde, umede, cu ierni reci, uneori severe

- separare clar interior/ exterior: termoizolare eficient - strategii pasive pentru climatizare (rcire/ nclzire)

precipitaii distribuite pe parcursul ntregului an

- materiale speciale/ eficiente cu care se pot controla parametrii de confort interior (cldur, umiditate, micarea aerului)

- managementul apelor pluviale (i menajere)


TEMPERATURA AERULUI

Temperatura variaz n funcie de mai muli factori:

Romnia. Harta temperaturilor medii anuale (www.inmh.ro)

- Latitudine

-Altitudine

-Variaia anotimpurilor

-Variaia zi noapte

- nclzirea diferit a zonelor cu ap fa de suprafeele terestre (uscat)

-Cureni de aer (marini, vnturi sezoniere, etc.)



21.01.2014

8

Pentru a studia temperatura pe lungi perioade de timp se folosesc valori medii: -Valori medii maxime -Valori medii minime -Valori medii -Valori extreme (pozitive sau negative)

Romnia. Harta temperaturilor medii anuale (www.inmh.ro)


extras NORMATIV PRIVIND CALCULUL TERMOTEHNIC AL ELEMENTELOR DE CONSTRUCIE ALE CLDIRILOR, Indicativ C 107/ 3-1997 (harta temperaturilor de calcul pentru perioadele de iarn)



21.01.2014

9

Termoizolare nsoit de pachet cu strategii pentru design pasiv pentru a fi eficient 2 categorii de materiale termoizolante: - Termoizolaii n mas materiale cu pori nchii, rezist la

transferul cldurii prin conducie i convecie. Aceleai performane indiferent de direcia transferului termic, dependente doar de caracteristici intrinseci de material (conductivitate)

- Termoizolaii reflexive reflective foil laminates / RFL materiale ce mpiedic transferul prin radiaie datorit reflexiei ridicate i a emisivitii sczute. Utilizate n climate calde. Se bazeaz pe prezena unui strat de aer de min 2,5 cm lng suprafaa reflectant de regul folie Al colat pe materiale plastice sau de hrtie. Rezistena termic variaz n funcie de direcia fluxului termic. Prfuirea suprafeei reflexive scade foarte mult capacitatea de termoizolare.



Termoizolare



21.01.2014

10

Laminata House in Leerdam, Netherlands; Kruunenberg Van der Erve Architecten,1995

Termoizolare



radiaia solar

Radiaia solar - radiaie emis de Soare avnd lungimi de und din ntregul spectru al undelor electromagnetice.

analize bioclimatice

Radiaia solar semnificativ pentru proiectarea de arhitectur:

radiaiile ultraviolete UV radiaiile cu lungime de und mic, invizibile, responsabile cu deteriorarea materialelor sub directa lor influen (efectul de mbtrnire).

radiaiile spectrului vizibil percepute ca lumin sub forma diferitelor culori, n funcie de lungimile de und asociate ROGVAIV

radiaiile infraroii IR, cu lungime de und mare, invizibile/ cldura

radiant, emis de orice corp din mediul nconjurtor terestru!



21.01.2014

11

radiaia solar

Intensitatea radiaiei solare - cantitatea de radiaie solar ce cade pe o anumit suprafa terestr n decursul unei perioade de timp. Nivelul radiaiei solare constituie valoare fundamental n calculul potenialului de instalare a diverselor sisteme solare active sau pasive.



Soarele este factorul cel mai important care contribuie la funcionarea unei construcii bioclimatice. Obiect de studiu al unei lungi perioade, aprecierea direciei razelor de soare este foarte clar stabilit.



nsorirea

21.01.2014

12

orientarea

ww

w.s

ola

rcom

.ro

orbita aparent a soarelui

Pentru proiectarea de arhitectur, aprecierea direciei razelor de soare este clar stabilit. Obiect de studiu al unei lungi perioade, Soarele este factorul cel mai important care contribuie la buna funcionarea unei construcii bioclimatice.

Sistemele uzuale de msurare a nivelului de nsorire sunt diagramele solare.



Sisteme solare pasive Ansambluri tehnologice integrate edificiului, care sunt n msur s controleze fluxurile de schimburi energetice ntre interior i exterior, dar i n spaii deschise, ce folosesc ca surs de energie radiaia solar iar ca elemente de captare i acumulare componentele construciei n sine. Sunt pasive pentru c nu necesit n mod normal mecanisme cu pri n micare i nu au nevoie de energie electric pentru a funciona. Trei categorii: - Mase de acumulare termic - Colectori de cldur - Echipamente de control


Este interzis publicarea de orice fel (inclusiv pe Internet) fr acordul autorului principii bioclimatice n arhitectur

21.01.2014

13

Serele bioclimatice, Masa de acumulare termic

Materiale de acumulare: Betonul, zidria de crmid, piatra n blocuri, piatra spart, pietri, apa, ...

BIOTECTURE_earthships

Tehnologia habitatului sustenabil/ disciplin la alegere/ UAUIM / anii IV-V/ 2013-14/ titular: conf. arh. Zina MACRI Este interzis publicarea de orice fel (inclusiv pe Internet) fr acordul autorului principii bioclimatice n arhitectur

Colectori de cldur - Faadele duble

Telus William Farrell Building, Vancouver, BC (Original Construction 1947) Renovation 2000

ww

w.g

reenbuild

ing.c

a

Post Office Tower, Bonn, Murphy/Jahn (Chicago)


Este interzis publicarea de orice fel (inclusiv pe Internet) fr acordul autorului principii bioclimatice n arhitectur

21.01.2014

14

DEBIS Headquarters, Renzo Piano, Potsdamer Platz, Berlin

SISTEME SOLARE PASIVE Colectori de cldur - Faade duble

Tehnologia habitatului sustenabil/ disciplin la alegere/ UAUIM / anii IV-V/ 2013-14/ titular: conf. arh. Zina MACRI Este interzis publicarea de orice fel (inclusiv pe Internet) fr acordul autorului principii bioclimatice n arhitectur

Strategii de design solar pasiv pentru subansamblurile vitrate: - Selectarea tipului potrivit de vitraj pentru situaii radical diferite:

pentru ncurajarea/ diminuarea aportului solar la interior i a ventilrii naturale, admind aer proaspt i/sau rece

- Orientarea i poziionarea ferestrelor, permiterea umbririi golurilor cu parasolare cu unghi reglabil (fr de care ferestrele spre sud vor avea aport solar iarna i efect advers de supranclzire vara)

- Stocarea cldurii n masa termic - Termoizolare a subansamblului pentru evitarea pierderilor

instantanee de cldur - Pentru utilizare pe timpul verii masa termic nu trebuie s

fie direct nsorit ci s preia cldura din mediul interior - Umbrirea vitrajelor i utilizarea sticlei speciale pot determina nevoia

de iluminat suplimentar zenital



21.01.2014

15

Vitrajele: - Legtura vizual cu exteriorul - Iluminarea natural a interiorului - Reducerea transferului de cldur interior-exterior - Aport solar (n anotimpul rece) - Controlul ventilrii naturale



Vitrajele: - Legtura vizual cu exteriorul - Iluminarea natural a interiorului calitatea sticlei - Reducerea transferului de cldur interior-exterior - Aport solar (iarna)/ diminuarea aportului solar (vara) - Controlul ventilrii naturale



21.01.2014

16

Vitrajele: - Legtura vizual cu exteriorul - Iluminarea natural a interiorului calitatea sticlei - Reducerea transferului de cldur interior-exterior - Aport solar (iarna)/ diminuarea aportului solar (vara) - Controlul ventilrii naturale

Aport solar/ Solar Heat Gain Coefficient (SHGC) - procentul de energie solar ce ajunge la interior, direct ca lumin i indirect sub form de cldur (o foaie de geam clar de 3 mm grosime are un SHGC de 0,86)



Aport solar: - Sticl colorat n mas absorbie mare, re-radiaie interior dar i exterior. Pelicula Low-E pe faa dinspre interior limiteaz transferul radiant de cldur.

The smart window 0:50 ventilated reversible frame ... improves visual and thermal comfort



21.01.2014

17

Aport solar: - Sticl reflexiv crete proporia radiaiei solare incidente

reflectate napoi spre exterior - Sticla cu selecie spectral permite trecerea unei cantiti

maxime de lumin, reflect UV i IR



Aport solar: - Sticl reflexiv crete proporia radiaiei solare incidente

reflectate napoi spre exterior - Sticla cu selecie spectral permite trecerea unei cantiti

maxime de lumin (spectrul vizibil), reflect UV i IR

- Poziia i dimensiunile vitrajului



21.01.2014

18

Echipamente de control solar Parasolare fixe / mobile Tmplrii speciale: - cu diverse materiale ntre foile de geam - mobile Persiene Veneiene Suprafee textile

Paris, Centrul Cultural Coreean



Echipamente de control solar Parasolare fixe / mobile Tmplrii speciale: - cu diverse materiale ntre foile de geam - mobile Persiene Veneiene Suprafee textile

Berlin, Ambasada rilor Nordice



21.01.2014

19

Watermark place development, Londra, 2007-2009:

The triple skin of the south east building encloses motorised sun-tracking timber louvers which reduce solar gain.

protecia la supranclzire i strlucire



www.koolshade.com - the smartlouvre

Aport solar:




21.01.2014

20

www.koolshade.com - the smartlouvre

Aport solar:




Prismatic shading elements, acrylic schimbarea direciei radiaiei luminoase incidente

Aport solar/ protecia la supranclzire i strlucire



21.01.2014

21

Prismatic shading elements, acrylic:

-Minimizarea aportului solar caloric n timpul verii

-Controlul strlucirii fr diminuarea luminozitii

-mbuntirea distribuiei luminoase n interior

- Recomandate ca sisteme de protecie solar pentru vitraje zenitale.

- n interior ajunge un nivel maxim de lumin difuz, provenit nu din nsorirea direct ci din alte surse, incidente din orice alt direcie

Aport solar/ protecia la supranclzire i strlucire



Okasolar panel: is an example of the fixed, between-glass shading device, made of a highly reflective light-gauge steel.



21.01.2014

22

sisteme de climatizare natural. Umbrirea Echipamente de control solar

Suprafee textile



Metal that breathes, structuri environmentally responsible, ce mimeaz comportamentul pielii umane

autor: Doris Kim Sung, biolog i arhitect

-bi-metal, material care are un rspuns dinamic la schimbrile de temperatur

-structuri complexe pentru faade (suprafee compuse) ce se pot auto-regla pentru umbrire i/sau ventilare

Iluminatul natural/ protecia la supranclzire i strlucire



21.01.2014

23

Iluminatul natural/ protecia la supranclzire i strlucire

Metal that breathes, structuri environmentally responsible, ce mimeaz comportamentul pielii umane

autor: Doris Kim Sung, biolog i arhitect

http://www.ted.com/talks/doris_kim_sung_metal_that_breathes.html

(03:20 05:14)



sisteme de climatizare natural. Umbrirea -prispa/ loggia/ porticul

Barcelona, portic adiacent pieei Mercat De La Boqueria



21.01.2014

24


Barcelona, portic n Placa dels Angels






c7 2013-14 bioclimatica1

Documents