La Casa Uruguaya es el proyecto más sostenible del SDLAC 2015 Sostenibilidad conceptos clave El término sostenibilidad en ecología está referido a los sistemas biológicos y procesos que pueden conservar la productividad y la diversidad al mismo tiempo. Está también conectado a la política, a la economía a la cultura y a la sociedad. La sostenibilidad también procura el desarrollo humano manteniendo los sistemas naturales para proveer recursos para los habitantes del planeta. En las últimas décadas hemos sido testigos de la destrucción del medioambiente, aumento de la pobreza y la vulnerabilidad, asociado además a la escasez de recursos y polución del planeta. Como equipo, La Casa Uruguaya está preocupado con esta situación crítica y planeamos mejorar desde nuestro humilde lugar, la continuidad del desarrollo humano, con mejores elecciones que impacten positivamente su entorno sin generar degradación medioambiental y sin generar desigualdades socioeconómicas y comprometiéndose con la sostenibilidad del planeta para las futuras generaciones. A continuación, el lector podrá identificar los diversos aspectos que justifican la aseveración de que La Casa Uruguaya es el proyecto más sostenible. La Madera La madera como material fundamental de construcción de nuestro prototipo ya es una muestra del sentido pragmático de este equipo de trabajo ya que son muchas las ventajas que nos ofrece este material y nuestro país cuenta con producción de maderas de excelente calidad con empresas forestales que vienen mejorando constantemente los bosques y los procesos. A diferencia de otros materiales de construcción en donde es necesario aportes de energía importantes en sus procesos de fabricación, la madera crece gracias al sol, y en ese proceso de crecimiento logra eliminar del ambiente gases de efecto invernadero (CO2) y libera al ambiente gases fundamentales para la vida como el Oxígeno. Además en todo el proceso de producción de la madera, los residuos de la misma se utilizan para generar energía eléctrica que alimenta las industrias dedicadas al proceso de la madera y además a ciudades enteras. La madera es sostenible
La educación De nada sirve utilizar recursos materiales de ningún tipo si estos no van acompañados de la educación. Nuestro proyecto es más que una casa, estamos convencidos que la instalación de un sencillo sistema de inteligencia artificial que mantenga al usuario informado sobre los parámetros más importantes del funcionamiento de su casa y que además demande del mismo cierto grado de atención, es clave para recuperar las buenas prácticas de nuestros abuelos de abrir y cerrar las ventanas para proveer de ventilación natural, de no encender la luz cuando no es necesario, y de no permitir el ingreso del sol en el verano mediante cerrar postigos o cerrar las cortinas. La educación en el manejo de la energía de la casa es clave para sensibilizar al usuario sobre el uso de la energía, la racionalización de la misma sin que esto
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signifique perder confort y para que este, pueda aplicar estos conocimientos adquiridos de manera significativa en otros ámbitos fuera de la casa. Lograr que la casa colabore en la educación de la gente para que tenga buenas prácticas del manejo de energía es en sí mismo un círculo virtuoso. La educación, también es sostenible. La inclusión social Si una casa puede incluir o no socialmente a las personas, es quizá el argumento más polémico, desde el equipo de L.C.U. estamos convencidos de que sí. En primer lugar, la incorporación de tecnología de última generación al alcance de las clases más necesitadas ya tiene antecedentes en nuestro país y está dando excelentes resultados, el programa Ceibal (one laptop per child) ha logrado incluir socialmente a las clases más necesitadas, la sola posibilidad de la colocación de un sistema completo de generación de energía en una vivienda de interés social impacta positivamente a un sector de la población permitiéndole acceder a un ahorro de energía que le mejora notablemente la relación Salario/Calidad de vida. De esta manera la construcción de conjuntos habitacionales con los preceptos de La Casa Uruguaya genera posibilidades insospechadas y mejora la calidad de vida. La inclusión social también es sostenible. Bioclimática Las estrategias bioclimáticas son una clave muy importantes para una casa que tenga intenciones de ser sostenible, no podríamos hablar de sostenibilidad sin hablar de bioclimática. Conocer el clima donde se va a construir una casa es fundamental para que la misma tenga éxito en el manejo consiente de la energía. Una casa bioclimática es aquella está diseñada para aprovechar al máximo los fenómenos naturales, régimen de vientos, asoleamiento, clima del lugar etc. Al usar este diseño inteligente se reducen costos de energía mucho antes de que se construya la casa. La arquitectura bioclimática también es sostenible. Energía solar Todas las casas necesitan de la energía para poder funcionar adecuadamente y mantener los parámetros de confort. En aquellos casos donde la generación propia de energía sea viable, sin dudas es un buen negocio para la sostenibilidad. Ya se acabaron los años en los que era necesaria más energía para producir un panel que la que este proporciona su vida útil. En estos días esa realidad ha cambiado y La Casa Uruguaya genera toda su energía y esta proviene del sol, una fuente renovable, limpia e inagotable. La energía Solar es sostenible. Eficiencia Energética La eficiencia energética consiste en lograr el mismo resultado de confort pero utilizando menos cantidad de energía, más por menos, más confort con menos uso de energía, más casa por menos recursos no renovables, mas casa, más inteligente, más amigable, con menos recursos materiales. La eficiencia energética es sostenible.
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Bajando la lupa a la sostenibilidad. En términos de concepción arquitectónica nuestra propuesta urbana tiene la intención de proveer una amplia gama de usos, haciendo que sea más fácil para los residentes acceder a los servicios, mejorando la movilidad con bicicletas, reduciendo la contaminación del transporte motorizado, y promoviendo la inclusión social en los espacios públicos. Planeamos lograr la sustentabilidad con las siguientes estrategias. - Energías Renovables: Mediante el uso de sistemas fotovoltaicos obtendremos toda la energía necesaria para la casa logrando de esta manera el aprovechamiento de los recursos naturales y la reducción de los gases de efecto invernadero. - Manejo de los residuos: Instalación de un sistema de clasificación de basura con diferentes contenedores para clasificar todo tipo de desechos y generación de centros de reciclaje. - Materiales de bajo impacto: Para evitar emisiones dañinas y para ser amigables con el medio ambiente durante todo el ciclo de vida, las paredes de la casa son de paneles de madera laminada con un alma de aislamiento térmico para evitar ganancias térmicas. Materiales económicos de cambio de fase permitirán incluir inercia térmica para balancear la temperatura en el interior de la casa - Microclima: Una pérgola vertical exterior crea un espacio extra de 40 cm de ancho para crear una cámara de aire donde el calor de las ganancias solares pueda ser disipado reduciendo el calentamiento. - Control de energía: Información de la demanda de energía mediante una tablet con un consumo estrictamente necesario. Controles periódicos de humedad, temperatura y condiciones atmosféricas nos llevaran a un menor consumo de energía. -Las bicicletas son los nuevos automóviles: Sendas especiales para ciclistas para incentivar el uso de las bicicletas que reducen gases producidos por el transporte purifican el aire y mejoran nuestra calidad de vida mediante el ejercicio. - Uso del agua de lluvia y espacios verdes: Menor flujo séptico hacia depósitos o plantas de tratamiento, menor uso de energía y productos químicos recuperación de nutrientes. Mejora de la calidad de vida de las personas que viven en la urbanización, contacto con la naturaleza y más actividades al aire libre, mejora de las relaciones humanas Estrategias bioclimáticas La aplicación de los conceptos de arquitectura bioclimática no es en sí una innovación técnica, pero el diseño del prototipo usando estas herramientas, nos guía a una estrategia adecuada para la ubicación propuesto por la competición. Tomando los datos climáticos de Santiago de 3
Cali, se realizó un gráfico bioclimático utilizando el software gratuito de análisis de laboratorio BIO de la Eficiencia Energética en Edificios. La gráfica bioclimática se basa en datos estadísticos de las diferentes condiciones climáticas de las ciudades, generando una tabla de datos que ha sido traducida en estrategias pasivas adecuadas para cada ciudad. Durante todo el proceso las estrategias pasivas predominan sobre las activas para lograr la reducción del consumo de energía al mínimo. ya que esta estrategia es más sostenible que la producción de energía en sí misma, incluso cuando esta proviene de fuentes renovables. También es importante definir un proceso basado en una huella de carbono mínima reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero responsables del cambio climático. Estrategias Pasivas Luego de haber estudiado la carta bioclimática de Santiago de Cali, el proyecto hará foco en los siguientes pilares: ● ● ● ● ● ● ● ●
Fachada doble Envolvente exterior con alta aislación térmica Ventilación Orientación adecuada Inercia térmica (materiales de cambio de fase económicos) Rotura de puentes térmicos reutilización del agua de lluvia Sistema de enfriamiento del techo por radiación nocturna
La envolvente de la casa está hecha de paneles de madera, que en el interior tienen lana de vidrio como aislante, que reduce las pérdidas de calor entre el interior y el exterior. También la estanqueidad está asegurada por éstos paneles que están perfectamente sellados y no crean puentes térmicos. De esta manera se puede construir una casa en la zona tropical, pero también simplemente cambiando la orientación y la segunda piel se puede adaptar el modelo al clima uruguayo. La casa cuenta con grandes ventanas y puertas orientados al sur, cubiertas por el alero que produce la cubierta reduciendo la incidencia solar, pero permitiendo la iluminación natural. También hay dos ventanas verticales, orientadas al este y al oeste que están protegidos por la pérgola vertical, pero permiten la iluminación del pasillo. También hay tres ventanas en cada habitación en el norte, que tienen persianas, y están protegidas por la pérgola vertical que tiene partes móviles para permitir el ingreso de luz a las habitaciones. De esta manera, la luz natural entra pero no la radiación de calor y el sol. El agua caliente se generará a partir del calor recuperado de la bomba de calor (equipo externo). El Equipo será altamente eficiente y además de sus propiedades capturara el calor emitido por la bomba de calor generando el agua caliente. Por lo tanto el tanque se calentará con energía recuperada. Cuando la casa está en condiciones óptimas y no necesita
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acondicionado artificial, el agua también se calienta con este sistema ya que consume menos energía que el uso de una resistencia. El sistema de refrigeración del techo funcionará con radiación nocturna. El intercambio de radiación se produce cuando dos objetos separados tienen diferentes temperaturas y la más caliente transfiere calor a la otra hasta lograr la nivelación de la temperatura de ambos objetos. La superficie horizontal apunta hacia el espacio exterior que está a una temperatura muy baja, por lo que una diferencia de 4 a 5 grados menor que la temperatura de las superficies verticales. El sistema almacenará "el frío", producido por la radiación noche en un depósito interno incorporado en el techo, tenemos la intención de incorporar la Materiales de cambio de fase distribuidos estratégicamente. Estar más cerca del Ecuador convierte a la insolación sol en un gran reto, tenemos que conseguir lo mejor de ella en términos de iluminación natural y la energía solar, pero también es imprescindible protegerse de la insolación directa del sol y las altas temperaturas. Hay una pérgola vertical que rodea los tres lados de la casa (norte, oeste y este) separada 40 cm de estos, lo que genera un microclima y permite la ventilación de aire, reduciendo a su vez el calor interno de la casa y de esta manera reduciendo además el efecto isla de calor urbano. Materiales seleccionados Hemos decidido que nuestro principal material de construcción sería la madera. En Uruguay, hay muchas empresas que producen madera certificada. Algunas de estas empresas son: Weyerhaeuser y Urufor. Madera de Weyerhaeuser está certificada por: Servicio de Evaluación de la CPI bajo su innovador Programa SAVE. Los productos de URUFOR están certificados por FSC. Equipos Hoy en día hay una tendencia de utilizar electrodomésticos más eficientes con el fin de reducir el consumo de energía y las emisiones de CO2. Para lograr este objetivo, los aparatos deben tener una calificación "A". En nuestro proyecto, hemos decidido usar electrodomésticos eficientes Iluminación Las nuevas tecnologías en términos de iluminación artificial han ayudado a reducir el costo del consumo de energía. Nuestro proyecto utiliza exclusivamente iluminación LED, que tiene un menor consumo de energía, una vida más larga y mejor rendimiento con los sistemas fotovoltaicos.
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La Casa Uruguaya is the most sustainable project in SDLAC2015 Sustainable core concepts The term sustainability in ecology is referred to the biological systems and processes that can conserve the productivity and diversity through time. It is also connected to politics, economics and culture. Sustainability also seeks for the human development, maintaining the natural systems to provide resources to the human beings. In the last decades, we have witnessed growing environmental destruction, increased poverty and vulnerability, associated to the demand on scarce resources and pollution resulting from the lifestyles of the richest populations and the pressure that poor populations have over their environment to survive. We need to raise the following question: Can we continue to use the natural resources as we have done so far? And we probably know the answer. As a team, La Casa Uruguaya is concerned about this critical situation and we plan, from our humble place, to ensure continuity of human development, with increasing choices that positively impact their welfare without generating environmental degradation and socioeconomic inequalities and compromising the sustainability of the planet for future generations. From now, the reader can understand our statement La Casa Uruguaya is the most sustainable project. Wood Wood as basic building material of our prototype is already a sign of pragmatic sense of this team because there are many advantages offered by this material and our country has timber production of excellent quality with forestry companies are improving constantly forests and processes. Unlike other building materials where necessary contributions of important energy in their manufacturing processes, wood grows from the sun, and in the process of growth can eliminate from the atmosphere greenhouse gas (CO2) and releases the gas environment fundamental to life as oxygen. Also in the process of timber production, the residues thereof are used to generate electrical energy that powers the industries involved in wood processing and also entire cities.  Wood is sustainable Education It is useless to use material resources of any kind if they are not accompanied by education. Our project is more than a house, we are convinced that the installation of a simple artificial intelligence system that keeps the user informed about the most important operating parameters of your home and also demand the same degree of attention it is key to regaining the good practices of our ancestors to open and close windows to provide natural ventilation, turning off the light when not needed, and not to allow the entry of sun in the summer by closing blinds or close the curtains. Education in the management of household energy is key to alert the user to the use of energy, rationalizing it without implying lose comfort and for this, you can
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apply this knowledge acquired significantly in other areas outside the house. Getting the house collaborate in educating people to have good energy management practices is itself a virtuous circle. Education is also sustainable. Social inclusion If a home can socially include people or not, it is perhaps the most controversial argument, to LCU team this is true, it can, and we are convinced that together. First, incorporating the latest technology available to the people have a recent history in our country and is producing excellent results, the Ceibal (one laptop per child) program achieved social inclusion of the most needy classes, the single possibility of placing an entire power generation system in a social housing sector positively impacts encouraging people to access the energy savings that greatly improves Salary / Quality of life relationship. Thus building urban complexes with the precepts of La Casa Uruguaya creates unexpected possibilities and improves quality of life. Social inclusion is also sustainable. Bioclimatics Bioclimatic strategies are a very important key to a house that has intentions to be sustainable, we could not talk about sustainability without talking about bioclimatics. Knowing the climate where you are going to build a house is essential for it to be successful in managing energy. A bioclimatic house is that, that is designed to maximize natural phenomena, wind patterns, sunlight, local climate etc. By using this intelligent design we reduce energy costs long before the house is built. Bioclimatic architecture is also sustainable. Solar energy All homes need energy to run properly and maintain comfort parameters. In cases where own power generation is possible, undoubtedly it is good business for sustainability. The years when more energy was required to produce a panel that the energy provided during his life has gone away. These days that reality has changed and La Casa Uruguaya generates all its energy from the sun and is a renewable, clean and inexhaustible source. Solar energy is sustainable. Energy Efficiency Energy efficiency is to achieve the same result comfort but using less energy, more for less, more comfort with less energy use, more home for less, smarter, friendlier, with less nonrenewable resources. Energy efficiency is sustainable. In short, the use of wood, education, social inclusion, bioclimatic architecture, solar energy and energy efficiency are themselves closely linked to the sustainability concepts. The challenge is to coordinate efforts and build the house.
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Lowering the magnifying glass to sustainability. In terms of architectural conception, our urban proposal has the intention of providing wide variety of uses, making it easier for residents to access services, improving mobility by bikes, reducing the contamination of motorized transport and promoting social cohesion, through public spaces. We plan to achieve sustainability through these strategies: - Renewable energy: through the use of photovoltaic systems, permits to obtain energy from natural resources. It leads to the reduction of the energy consumed, and CO2 emission. - Waste management: different containers to classify all kind of waste and recycling centers. - Low impact materials: to avoid damaging emissions, environmentally friendly throughout their whole life cycle. The walls of the building are composed of thick layers of insulating material to avoid heat losses. Innovative phase change materials are incorporated to balance the temperature waiving inside the house. - Microclimate: external vertical pergola creates an extra space of 40 cm wide creating an air chamber where heat from solar gains can be exhausted, reducing heating. - Control of energy: knowledge of the energy demand through a tablet inside each dwelling, spending only strictly necessary. Periodic control of humidity, temperature and atmospheric conditions leads to expend lower energy. - Bikes are the new cars: new bike roads in order to encourage their use and reduce fumes from transport, purifying the air and improving our lifestyle by physical exercise. - Rain water use: less flow to septic tanks or treatment plants use, lower use of energy and chemicals products. Recovery of nutrients. - Green spaces: improve the quality of life of the people living in the urbanization, contact with nature and more outdoor activities, improving social bonding. Bioclimatic Strategies The application of concepts of bioclimatic architecture is not itself a technical innovation, the design of the prototype using these tools, guides us to an appropriate strategy for the proposed location for the solar village. Taking climate data of Santiago de Cali, we performed a bioclimatic chart using the free software Analysis Laboratory BIO from the Energy Efficiency in Buildings. The bioclimatic chart table has been translated into passive strategies appropriate for each city. Throughout the whole process, passive strategies prevail over the active ones, in order to reduce energy consumption to a minimum, as a more sustainable strategy than energy
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production itself, even though it is coming from renewable sources. Also, it is important to define a process based on a minimum carbon footprint by measuring the direct emissions of gases that cause climate change into the atmosphere. Passive strategies In order to create homes with a low energy demand and a maximum thermal comfort, we will create our Passive House Project supported on the results given by the bioclimatic chart of Santiago de Cali. According to the results, we decided to focus on the following pillars: ● ● ● ● ● ● ● ●
Double skin façade Exterior building elements with high thermal insulation Airtightness Proper house orientation Thermal inertia (Economic Phase Changing Materials) Absence of thermal bridges Rainwater harvesting Roof cooling system with nocturnal radiation
The house’s envelope is made out of wood panels, which inside has spun glass as insulation, which does not allow high losses from the temperature inside and the heat to enter. Also the air tightness is ensured by these panel that are perfectly shield and do not create thermal bridges. This way we can construct a house for the tropical zone, but also we can change orientation and second skin to adapt the model to Uruguayan climate. The house has big windows and doors at south, covered by the eave that produces the cover where there is less sun incidence but permits natural lighting. There are also two vertical windows, oriented east and west that are protected by the vertical pergola but allow lighting to the hallway. There are also three windows in each bedroom at north, which have blinds, and are protected by the vertical pergola that has moveable parts to allow light income to the rooms. In this way, natural light comes in but no heat and sun radiation. The hot water will come out of the heat recovered from the heat pump (external equipment). Equipment of highly efficient artificial conditioning that in addition to its properties, will capture the heat emitted from the heat pump, making hot water. Therefore the tank is to be heated with energy recovered. When the house is in optimum conditions and does not need artificial conditioning, water is also warmed with this system because it consumes less energy than using a resistor. The roof cooling system will function with nocturnal radiation. The radiation exchange occurs when two separate objects have different temperatures and the hottest one transfer’s heat to the other one, leveling both objects original temperatures.
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Horizontal ceilings radiation aims to outer space which is at a very low temperature, making a difference of 4 to 5 degrees lower than the temperature of the vertical surfaces. The system will store “cold” produced by nigth radiation in an inner deposit incorporated on the roof, there, we plan to incorporate Economic Phase Change Materials strategically distributed. Being closer to the Equator makes the sun insolation a big challenge, we need to get the best of it in terms of natural lighting and solar energy, but it is also important to shelter from direct sun insolation and high temperatures. There is a vertical pergola surrounding three sides of the house (north, west, and east) separated 40cm, which generates a microclimate and allows the ventilation of air, reducing the internal heat of the house and in this way reduce the urban heat island effect. We expect for vertical slow air motion behind the pergola that will exhaust the hot air. Materials selection We decided that our main building material would be wood. In Uruguay, there are many companies that have certified wood. Some of these companies are: Weyerhaeuser and Urufor. Weyerhaeuser’s wood is certified by: ICC Evaluation Service under its innovative SAVE Program. URUFOR’s products are certified by FSC®. Equipment Nowadays there is a tendency of using more efficient house appliances in order to reduce the energy consumption and the CO2 emissions. To achieve this goal, the appliances should be “A” rated. In our project, we have decided to use efficient appliances Lighting The new technologies in terms of artificial lighting have helped in reducing the cost of energy consumption. Our project has LED lighting, which have less energy consumption, longer life and better performance with photovoltaic systems.
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