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Edificio ECOBOX.qxp

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Edificio ECOBOX.qxp
EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
EDIFICIO
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
BIOCLIMATICO
SEDE
FUNDACION
METROPOLI
ecobox
ARQUITECTOS: Angel de Diego -
Alfonso Vegara - Vicente Olmedilla
OCTUBRE 2.004
FUNDACION METROPOLI - AVDA.BRUSELAS, 28, ALCOBENDAS , 28108, MADRID -
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
El edificio sede de la Fundación Metrópoli en Madrid, diseñado con carácter
experimental, trata de integrar dos criterios fundamentales: la creación de un
lugar para la innovación y la creatividad con gran protagonismo de la
arquitectura y el compromiso bioclimático.
El diseño del edificio se plantea
mediante criterios arquitectónicos,
instalaciones bioclimáticas y sistemas
constructivos que fomentan el ahorro y
la eficiencia energética.
NIVEL 2
NIVEL 1
El objetivo era crear un edificio
experimental, que apostara claramente
por la innovación y la sensibilidad en
materia de sostenibilidad energética,
siempre bajo pautas de construcción
sana.
El edificio dispuesto en tres niveles se
compone de grandes espacios diáfanos y
multifuncionales dispuestos todas
entorno a un atrio o calle central de
dos y tres plantas de altura que
articula las piezas del programa.
En la planta de acceso desde la calle nivel 1- se ubican talleres dedicados a
la investigación urbanística e
incubación de ideas para el desarrollo
de las. En el nivel 0, con acceso
directo desde la parcela, el espacio es
unitario y se destina al concepto de
arte y territorio. Por último, en el
nivel 2 se sitúan espacios más privados
y de menor escala también destinados a
la investigación.
NIVEL 0
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
La arquitectura del edificio.
Fusión de espacios.
El edificio interpreta espacialmente
el compromiso con la innovación a
través del diseño de lugares de
encuentro y de la interacción visual y
funcional de todos los espacios que
componen la Eco-Box. Desde el punto de
vista climático el edificio es también
una unidad interconectada. Un espacio
de fusión al servicio de la
creatividad y la innovación.
La luz
La luz es el eje central del proyecto.
Los lucernarios del atrio, que son al
mismo tiempo captadores energéticos,
introducen la luz de forma tamizada en
el corazón del edificio e iluminan los
espacios de trabajo. La distribución
de huecos en fachada se ha establecido
en relación con las necesidades
específicas de los diferentes
espacios. Las lamas eléctricas
exteriores matizan la luz con una
segunda piel lo que permite una
protección del edificio de la
radiación solar directa en verano y
también de las inclemencias en
invierno.
El atrio
Es el elemento central del proyecto.
Es un espacio abierto que conecta
todas las dependencias y que
simplifica la comprensión del edificio
en su conjunto. Su esencia es la
escala, el espacio, la transparencia y
la luz. Es un lugar de encuentro, de
reuniones importantes, de celebración,
de comunicación y de intercambio.
SECCIÓN TRANSVERSAL
La piel del edificio
La Ecobox se muestra al exterior conla
geometría clara de un prisma
rectangular de elementos tectónicos piedra y hormigón- modulados por una
estructura metálica sencilla y
horadados por cajas de luz - vidriotamizadas por lamas metálicas.
Flexibilidad
El edificio adopta una forma
geométrica muy sencilla y modulada que
permite diversas disposiciones y usos.
Se parte del convencimiento de que la
innovación se produce en la
intersección de disciplinas diversas y
en la confluencia de ideas distintas.
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
Componentes bioclimáticos: Sistemas Pasivos
1.
Sistemas pasivos: Diseño Arquitectónico
En el diseño del edificio se ha optado por una serie de soluciones
arquitectónicas basadas en conceptos tradicionales y bioclimáticos como la
orientación, el control de la exposición solar, la disposición de los huecos en
fachada, etc que permitan un adecuado control térmico del edificio.
Todos los huecos exteriores se
protegen de la exposición solar
directa mediante lamas metálicas
orientables accionadas mediante
células eléctricas con el fin de que
graduen el paso de la energía solar en
función de las necesidades energéticas
de los espacios.
Existen captadores energéticos que
también actúan como lucernarios en la
cubierta, protegidos por cornisas con
el vuelo adecuado para permitir el
paso del calor en invierno e
imposibilitarlo en verano.
Los vidrios y carpinterías
proporcionan un gran aislamiento y
control solar.
Se utilizan siempre materiales de
construcción denominados sanos,
reciclables, naturales, tradicionales
y en cuyo proceso de fabricación
exista un ahorro energético
importante. Se prohiben materiales
como el PVC, plásticos diversos, así
como otros que, por su
impermeabilidad, dificulten el
correcto funcionamiento energético.
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
2.
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
Sistemas pasivos: Almacenes energéticos
Todos los planos o cerramientos que conforman los espacios interiores del
edificio están compuestos por grandes masas para conseguir una notable
disminución de los requerimientos energéticos del edificio y unas condiciones
naturales óptimas de confort.
Estas masas, compuestas por materiales como gravas, hormigón, etc …con gran
inercia térmica, actúan como acumuladores de energía - frío o calor según la
época del año - y transmisores, cuando las necesidades climáticas lo requieren,
de dicha energía a los espacios interiores.
SECCIÓN LONGITUDINAL
A continuación se describen de manera resumida los almacenes energéticos
propuestos:
- Subsuelo: Gran masa de gravas, arlita y áridos, estando todo el conjunto
perfectamente aislado e impermeabilizado
- Fachadas: Muros de doble hoja de hormigón - en bloque o visto - con
relleno intermedio de grava
- Revestimiento: fachada ventilada de Piedra natural
- Cubiertas: Ventiladas, con gran
masa de gravas y fuerte aislamiento
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
Componentes bioclimáticos: Sistemas Activos
3.
Sistemas Activos : La ventilación y la energía geotérmica
El sistema de ventilación es un factor clave para conseguir una gran sensación
de confort térmico en los diferentes espacios del edificio a través de la
aportación y renovación de aire del exterior, acondicionado de forma natural y
sin grandes necesidades energéticas.
Se plantean dos tipos de ventilación:
- Edificio en sobrepresión:
ventilación o renovación del aire
de los espacios de forma
permanente y controlada según las
diferentes condiciones
ambientales, introduciendo aire
exterior que previamente ha sido
acondicionado de forma natural al
circular por canalizaciones
integradas en el gran almacén
energético del subsuelo.
- Ventilación de almacenes
energéticos:
Se pretende acondicionar los muros
de cerramiento exterior de
fachadas y suelos de forma que
estas grandes masas puedan actuar
como almacenes energéticos a
través del aire procedente de los
dispositivos de ventilación
anteriormente mencionados.
La energía geotérmica del subsuelo se transmite al almacén energético situado
bajo el edificio y, desde éste, se introduce a los espacios interiores y
cerramientos exteriores mediante un sistema de canalizaciones por las que
circula aire procedente del exterior, previamente impulsado por pequeños
ventiladores existentes en los elementos de captación dispuestos en los patios
ingleses de la edificación.
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
4.
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
Sistemas Activos : Energía Fotovoltaica
La instalación dispone de paneles fotovoltaicos que actúan como generadores
naturales de energía eléctrica de cristal-cristal de gran rendimiento colocados
verticalmente como un muro cortina de vidrio azulado en la fachada sur.
Esta instalación, compuesta por 24
módulos glass-glass policristalinos
capaces de generar 2,189 KWp está
conectada de forma independiente a la
red elétrica -en baja tensión- a
través de un inversor capaz de
convertir la corriente continua
procedente de los módulos
fotovoltaicos en corriente alterna.
Se estima una producción eléctrica
anual de 1.361 KWh , y se considera
una producción útil - 30 años- de
40.830Kwh.
5.
Sistemas Activos : Energía Solar
Actualmente las calderas son
responsables en buena medida de las
emisiones de gases contaminantes y de
las numerosas partículas en suspensión
que contaminan de forma notable el
área metropolitana de Madrid.
El planteamiento de nuestro diseño del
sistema de producción de Calefacción,
Refrigeración y ACS ha sido el de
garantizar el máximo confort y
economía del usuario, compatible con
el mayor ahorro energético y la
protección del medio ambiente,
cubriendo las necesidades mediante la
combinación de una caldera de gas de
alto rendimiento con sistemas solares
que aprovechan eficientemente la
energía gratuita que el sol nos envía.
La instalación dispone de 72m2 de
colectores solares de vacío de alta
tecnología Vitosol 200 (con una
orientación de 5º con respecto al
sur), colocados en la cubierta del
edificio. La opción con colector de
vacío se ha escogido por las
siguientes razones:
- Maximiza el aporte solar global,
con la consecuente reducción de
emisiones contaminantes.
- Es la opción más eficiente desde
un punto de vista energético.
- Es la opción más estética,
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
promoviendo así la implementación
en Madrid de la energía solar.
Estos colectores calientan el agua que
se acumula de forma centralizada en
dos tanques (6000 litros), que reciben
el calor solar por medio de un
intercambiador de placas externo.
Dependiendo del tipo de demanda el
agua caliente acumulada en los tanques
se utiliza directamente para la
calefacción y el agua caliente
sanitaria en invierno o bien para la
refrigeración en verano, a través de
una máquina de absorción capaz
mediante procesos químicos
realtivamente sencillos, de
transformar el agua caliente -70 ºCen agua fría - 8ºC.
Se controla de forma electrónica la climatización en función de las demandas
energéticas de los espacios interiores, las condiciones térmicas exteriores y
la energía acumulada en los depósitos procedentes de la energía solar. También
se controla estancia por estancia las temperaturas de rocío, con el fin de
evitar condensaciones en los circuitos del agua radiante.
INSTALACIÓN ACS, CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN. FUNDACIÓN METRÓPOLI MADRID.
APORTE ENERGÉTICO CON ENERGÍA SOLA
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
Con esta instalación solar se ahorrarán un total de 57533 kWh/año, lo que
representa un 60% de la energía total necesaria, evitando la emisión de 287,375
Kg de Co2 (130.625 árboles o 31.10 Hectáreas de bosque equivalentes -Co2
acumulado en 25 años-) y otros gases contaminantes.
AHORRO DE EMISIONES DE CO2.
La instalación de un sistema solar en la Fundación Metrópoli, además de ahorro
energético, producirá una gran reducción de las emisiones producidas al
entorno. En la siguiente tabla se presenta el cálculo de los Kg. de CO2 que se
dejarán de emitir gracias al sistema solar.
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
6.
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
Sistemas Activos: Suelo Radiante
Al objeto de proporcionar al edificio una temperatura agradable que permita
realizar las distintas tareas en un ambiente cómodo y confortable, se plantea
la climatización (frío - calor) de los espacios mediante un sistema de
calefacción y enfriamiento por suelo radiante.
El suelo radiante permite el suministro de frío o calor a través de una
recirculación del agua por las tuberías, en invierno con agua caliente
procedente directamente de los paneles solares y acumuladas en tanques solares
, y en verano con esa misma agua enfriada mediante una máquina de absorción ,
con apoyo en ambos casos de una caldera de gas.
Se dispone , por tanto , una caldera y un acumulador para la producción de
ACS, y paralelamente un sistema de paneles solares, con capacidad para el
suministro del 100% del consumo de ACS y de un 60% del consumo para
calefacción y refrigeración.
Desde los equipos de producción de frío y calor, a través de tubería doble,
(impulsión y retorno), se distribuye agua a cada uno de los circuitos de suelo
radiante para aportar las calorías / frigorías necesarias en cada dependencia,
según la demanda de las mismas, impulsando este agua mediante bombas de
características adecuadas en cuanto a caudal y régimen de temperatura de la
instalación.
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
Todos los circuitos de suelo radiante, van a estar dotados de sistemas
individuales de control de temperatura, al objeto de climatizar de forma
independiente cada una de los espacios en función de sus necesidades.
El sistema de refrigeración por suelo radiante consiste en enfriar el pavimento
del local a tratar con el fin de reducir su temperatura ambiente. Este
pavimento frío absorberá radiaciones emitidas por los demás paramentos
estructurales (suelo y paredes); esto originará una reducción de la
temperatura superficial de estos paramentos que originará el efecto deseado al
descender la temperatura ambiente del local.
Este sistema es óptimo para el suelo radiante al aprovechar los mismos paneles
emisores para calefactar en invierno y para refrigerar en verano.
Este uso compartido reduce los costes conjuntos de instalación además de
ofrecer una serie de ventajas claramente constatables:
Drástica reducción del movimiento de aire dentro de local a refrigerar
Los clásicos sistemas de refrigeración se basan en la convección forzada de
grandes volúmenes de aire tratado. La velocidad del aire impulsado al interior
del local, junto con el descenso de su humedad relativa, origina un elevado
porcentaje de insatisfechos entre los usuarios de estos sistemas, pudiéndose
estimar que el grado de confort aumenta con la reducción de la velocidad del
aire. Con los sistemas de refrigeración por suelo radiante se consigue un
intercambio homogéneo de calor que origina movimientos de aire imperceptibles
con el consiguiente incremento en las condiciones de confort percibidas . Se
colocan ventiladores en techos para optimizar el movimiento en bucle del aire
enfriado de manera que el aire frío no tienda a estratificarse en los niveles
superiores.
Refrigeración uniforme
La gran superficie emisora (todo el suelo) implica una homogeneización de la
energía aportada. Con esto se consigue una uniforme distribución de
temperaturas a lo largo del local a tratar, desapareciendo el fenómeno de zonas
calientes y zonas frías dentro del mismo local refrigerado. La falta de
uniformidad puede ser causa de dolores musculares, molestias por enfriamiento,
calambres, transpiración localizada,...
La reducción de la temperatura del pavimento en los sistemas de refrigeración
por suelo trae consigo la necesidad de diseñar la instalación de modo que,
maximizando la potencia frigorífica instalada, se eviten fenómenos de
condensación sobre el pavimento.
Para evitar estos fenómenos de condensaciones es necesario:
- Instalar sondas de punto de rocío en las zona con mayor riesgo de
condensaciones; esta zona es el pavimento más cercano al colector. La
sonda, conectada a la bomba de impulsión o a la centralita de regulación,
se sobrepondrá a cualesquiera otros controles existentes en la
instalación.
- Diseñar correctamente la distancia entre tuberías emisoras y la
temperatura de impulsión.
La distancia entre tuberías emisoras será de 15 o 20 cm., dependiendo del uso
del local a refrigerar.
La temperatura de impulsión deberá calcularse de tal modo que origine una
temperatura del pavimento superior en todo momento a la temperatura de rocío.
No se aconseja que la temperatura media superficial del pavimento se sitúe por
debajo de los 19ºC.
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EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
Integración de la energía solar en la edificación
El proceso de integración arquitectónica, estética y constructiva de los
sistemas solares se materializa en una propuesta para colocación de los
colectores y en la solución de los posibles problemas constructivos que puedan
aparecer.
En la propuesta de colocación se han
mantenido los ejes principales de la
edificación para que la instalación
solar resulte armoniosa desde el punto
de vista arquitectónico.
Como se puede ver en la siguiente
gráfica, esta propuesta de colocación
de los paneles, supone una pérdida
energética mínima, de un máximo del 5%
anual.
En la gráfica se puede ver que para la
colocación propuesta:
Inclinación: 25º
Orientación: 0º con respecto del sur
La instalación tiene gran carácter innovador en la integración arquitectónica
en cubierta y fachadas de las instalaciones bioclimaticas.
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
EDIFICIO SEDE FUNDACIÓN METRÓPOLI
Se seleccionaron colectores solares
térmicos de tubos de cristal al vacío
por su alto rendimiento así como por
su flexibilidad en la colocación y su
estética arquitectónica, ya que
aportan una imagen tecnológica muy
interesante para la necesaria
integración de las instalaciones
bioclimáticas en el diseño de los
edificios.
Su flexibilidad radica en que pueden
colocarse en cualquier posición:
horizontal, vertical o inclinada ya
que cada colector está compuesto por
una serie de tubos de cristal en cuyo
interior existe una lama regulable
-posiciones de invierno y verano- que
capta de forma óptima la energía
procedente del sol.
Todas las instalaciones se disponen
vistas sobre la cubierta, apoyadas
sobre una subestructura metálica que
transmite directamente las cargas a
los pilares.
Este sistema permite liberar espacios,
eliminar ruidos y otras molestias
propias de los recintos destinados a
cuartos de instalaciones así como
facilitar el mantenimiento y
registrabilidad de las mismas. Además,
en caso de fugas se garantiza la
evacuación directa de las aguas
generadas a la red de saneamiento.
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EDIFICIO BIOCLIMÁTICO
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CÁLCULOS ECONÓMICOS
En la siguiente tabla se observa el coste de la instalación solar, los gastos
de mantenimiento y el plazo de amortización previsto para la instalación solar.
Para el cálculo del plazo de amortización se han tenido en cuenta los
siguientes datos:
Rendimiento de caldera:
96%
Combustible:
gas natural
Precio del combustible:
0,25 euros/m3
Coste de la instalación solar:
1215,06 euros/m2.
Costes de mantenimiento solar:
360 euros/año.
Plazo de amortización:
36,3 años
Plazo amortización con subida precio combustible:
27,9 años
Ahorro total conseguido:
58.945,31 euros
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