Estrategias Pasivas

ESTRATEGIA 1 PERFIL CLIMÁTICO

De acuerdo con la información meteorológica, el clima de Monterrey presenta condiciones particularmente retadoras para el confort en edificios, dadas las altas temperaturas del verano -combinadas con altas humedades relativas- y una fría, aunque breve temporada invernal. Las temperaturas superan los 25 grados centígrados la mayor parte del año, lo que demanda estrategias de control de radiación solar y una envolvente eficiente, con altos niveles de aislamiento térmico

Esta condición limita el uso de estrategias de ventilación natural, aunque existen dos periodos, en abril -mayo y septiembre-octubre, donde pudieran aprovecharse las moderadas temperaturas del ambiente

Las gráficas que se presentan a continuación describen la climatología para Monterrey, sus parámetros para el confort, y las estrategias con potencial de implementación

Figura 3. La gráfica indica el comportamiento de temperatura mensualmente, en sus rangos diarios, y en referencia a la zona de confort. Adicionalmente se muestra la radiación solar, en términos de su influencia en la eficiencia energética y el potencial de uso de paneles fotovoltaicos

Figura 4. En estas gráficas se indica la relación entre las variaciones diarias de temperatura y humedad relativa, con influencia directa en los parámetros de confort. Se puede observar los meses críticos del verano con altas temperaturas (más de 30º) y humedades relativa de más del 70% Figura 5. En estas gráficas se indica la relación entre las variaciones diarias de temperatura y humedad relativa, con influencia directa en los parámetros de confort. Se puede observar los meses críticos del verano con altas temperaturas (más de 30º) y humedades relativa de más del 70%

Figura 6. El software de análisis, a partir de la información climática del sitio, ofrece una serie de estrategias -pasivas, activas y de equipamiento- para incrementar las horas dentro de la zona de confort, para edificios no residenciales

ESTRATEGIA 2

ORIENTACIÓN

El predio donde el proyecto se desarrolla se ubica al norte de la Cd. de Monterrey, muy cerca del primer cuadro de San Nicolás de los Garza, con acceso directo a vialidades principales y la línea 2 del Metro. El terreno es plano y se encuentra en un entorno de uso mixto, con áreas industriales y comerciales rodeadas por zonas habitacionales

El terreno tiene una proporción rectangular, con su lado largo orientado al nor-noroeste. Ubicado en la esquina de las calles Corregidora y Zaragoza, tiene colindancias al sur y al oeste con futuras construcciones, con lo que es posible un emplazamiento con buena protección del exceso de radiación al suroeste, con la posibilidad de abrirse a la luz indirecta del norte

Figura 7. Mapa de ubicación Figura 8. Área de proyecto

Figuras 9, 10 y 11. Trayectoría solar en invierno (9), trayectoría solar en verano (10), corte donde se observa la entrada de luz solar en invierno (11).

ESTRATEGIA 3

ZONIFICACIÓN ESPACIAL

Una de las estrategias más efectivas de respuesta medioambiental en edificaciones es la disposición de las distintas áreas de la organización-y sus actividades correspondientes- en función del acceso a las zonas en contacto con el exterior, en términos de luz diurna, ventilación y vistas. En un espacio de trabajo, se prefiere que estas zonas, alineadas con el perímetro se ocupen de manera permanente con estaciones individuales o colectivas, en el entendido de que éstas son las áreas más privilegiadas en iluminación, ventilación y acceso a vistas al exterior

Por otro lado, en las zonas alejadas del perímetro, se colocan los espacios accesorios, como son recepción y salas de juntas, que son menos intensiva y continuadamente ocupadas, y que de alguna manera sólo se ocupan -activando su iluminación y acondicionamiento para el confort, que requieren de medios mecánicos para su operación

El proyecto para Caja San Nicolás ha tenido en cuenta estas condiciones, mediante un claro esquema que designa las zonas pasivas para los espacios comunes de trabajo, y dispone una batería de salas de juntas en el fondo. La planta alta ofrece un balcón hacia la doble altura del área de trabajo, que aporta luz de buena calidad a los espacios colectivos de trabajo, a pesar de que estrictamente se ubican en una zona activa.

Figura 12. Äreas de zonificación de Nivel 1

Figura 13 Äreas de zonificación de Nivel 2

ESTRATEGIA 4

ALTURA ENTRE NIVELES

El aprovechamiento del espacio en su altura ofrece oportunidades en la búsqueda de la eficiencia para el confort, en términos de proveer volumen interior, donde el aire puede estratificarse con diferencia de temperatura. En ese sentido, la doble altura del área de trabajo colectivo permite que el calor concentrado en la planta baja se eleve a una zona no ocupada, lo cual, en un esquema de ventilación natural, pudiera promover el flujo de aire hacia arriba simplemente por diferencia de temperatura. Adicionalmente, la percepción del espacio es más amplia, lo que contribuye a una mayor sensación de comodidad

El espacio de balcón de la planta alta, a manera de mezzanine, es un área de circulación, que no requiere un control estricto de las condiciones de confort, y aprovecha el flujo de aire que pudiera moverse desde el nivel inferior

Figura 15. Perspectiva del interior

Figura 16. Sección del interior

ESTRATEGIA 5 RADIACIÓN SOLAR

Aprovechando la orientación del edificio con respecto a la trayectoria solar, la fachada sur -estrictamente al sur-sureste recibe iluminación durante la mayor parte de las horas del día, evitando la radiación directa del suroeste, que es más crítica en las últimas horas de la tarde. Esta luz se aprovecha en la doble altura del espacio de trabajo común, incluyendo el mezzanine. La fachada de vidrio se remete aproximadamente 1.6m, lo que permite que la proyección de losa en la parte superior funciona como un alero que corta la radiación directa en los meses del verano (ver dibujo), al tiempo que permite el paso directo de luz y calor en los meses del invierno, con el sol más bajo en el horizonte

La fachada al norte se supone menos crítica, y sirve para iluminar con luz difusa el interior del salón de eventos. No es necesario integrar elementos de sombreado, pues las horas en que hay penetración directa (temprano en la mañana y al caer la tarde, en el verano), no se castiga el espacio ocupado

Con respecto a la ganancia de radiación solar, las fachadas más críticas (al oriente y al poniente) se proponen en su mayor proporción como ciegas, ubicando ventanas estrechas a manera de “branquias” orientadas al norte, buscando iluminación difusa sin su radiación

Figura 1 Referencia

ESTRATEGIA 6

PROTECCIÓN TÉRMICA

En adición a las ganancias de calor por radiación, se previene el intercambio térmico de la edificación mediante la especificación de sistemas de aislamiento térmico en los elementos de envolvente opacos (muros exteriores, losas de estacionamiento y de cubierta) y transparentes (fachadas de vidrio), con lo que se abate significativamente la ganancia excesiva por asoleamiento y diferencia de temperatura. Para ello, se implementan tres estrategias:

AISLAMIENTO TÉRMICO (Envolvente opaca), mediante sistemas rígidos en el ensamblaje de los muros exteriores, con un promedio de 2.5” de fibra de vidrio, R=8 que aporta un nivel significativo de protección. Se propone la instalación de aislamiento térmico en la cara inferior de la losa al estacionamiento, con el propósito de reducir la pérdida de calor de los espacios interiores en los meses del invierno. Igualmente, se propone que en la azotea se instale aislamiento rígido (2” de poliestireno extruido), que funcione de manera suplementaria con el aligerante para pendientes pluviales

Figura 1 Referencia

REFLECTANCIA EN ENVOLVENTE (Envolvente opaca). Una estrategia altamente efectiva, con mínima inversión es el uso de colores que reflejen una proporción importante del espectro de radiación solar. En el caso del proyecto, se han elegido colores muy claros -en la gama de grises-, que puedan tener un índice de reflectancia solar de .6 o más. Esta propiedad permite reducir sustancialmente la ganancia térmica al interior. Es importante que en adición al color, se elijan recubrimientos de fácil limpieza y que no acumulen polvo, pues esto afecta directamente su reflectividad

Figura 1 Referencia

ESTRATEGIA 6

PROTECCIÓN TÉRMICA / VIDRIO EFICIENTE

VIDRIOS EFICIENCIES (Envolvente transparente). Debido a las intenciones de aprovechar al máximo el ingreso de luz diurna, es necesario una especificación eficiente para las fachadas de vidrio. En este sentido, se han propuesto unidades de vidrio doble, que aportan una proporción significativa (hasta 3 veces) de aislamiento térmico respecto a un vidrio sencillo. Para incrementar la eficiencia del sistema, se pudiera especificar vidrio de baja emisividad (low-e), que mejora las propiedades de protección al sistema. Es importante reiterar que el diseño para la trayectoria solar reduce sustancialmente la ganancia directa de radiación, que representa la proporción más crítica en fachadas de vidrio

Figura 1 Referencia

ESTRATEGIA 7

VENTILACIÓN NATURAL

Las características del clima de Monterrey limitan el uso extendido de estrategias de ventilación natural. En los meses del verano se registran elevadas temperaturas del aire, haciendo poco aconsejable el ingreso de flujos del aire sin acondicionar. Por otro lado, existen zonas en que los niveles de ruido exterior pudieran contraindicar esta práctica, así como la presencia de contaminantes nocivos. El sitio para el proyecto ofrece ventajas en este sentido, pues se ubica en calles de menor flujo, en un entorno relativamente limpio. La ventilación natural, según los datos de clima presentados al inicio de este reporte permiten identificar temporadas al final de la primavera y en el otoño, en que se pudieran implementar estrategias para ello. Se aconseja, por tanto, revisar el diseño de las fachadas de vidrio par incorporar ventanas operables, que pudieran abrirse cuando las condiciones son propicias

En complemento, y para mayor eficiencia de esta técnica, se debe proponer una salida al ingreso del aire, preferentemente en oposición a su entrada, provocando la ventilación cruzada

Figura 1 Fachada sur

ESTRATEGIAS ACTIVAS

ESTRATEGIA 8

AIRE ACONDICIONADO

Una de las estrategias más efectivas para optimizar el consumo energético de los sistemas mecánicos para el confort (aire acondicionado, ventilación y calefacción) es la zonificación y separación del tipo de equipo en función de las características de cada espacio, su ocupación y configuración espacial. En este sentido, la climatización igualmente se adapta a la zonificación de los espacios de trabajo, mediante la provisión de sistemas para áreas abiertas (equipos cassette, con un índice de eficiencia energética estacional SEER 16), que administran el flujo de aire y su retorno de una manera muy eficiente, en cuanto a la distribución de aire y operación de sus ciclos de condensación y evaporación

Para los espacios cerrados (salas de juntas, privados), se propone un sistema minisplit, con eficiencia SEER 16, y que ofrecen la ventaja de una operación autónoma, de acuerdo a los patrones de ocupación y densidad de uso, con equipos de tecnología inverter eficiente en fase de calefacción

Para los espacios de site de cómputo y salón de eventos se propone una manejadora tipo fan and coil (eficiencia SEER 16) y un equipo dividido de 10TR (SEER 14), respectivamente. En el caso del primero, el equipo se especifica para mantener condiciones de temperatura y humedad controlada para los equipos de cómputo, y en el segundo, el equipo se elige por su conveniencia práctica en el acondicionamiento de un solo espacio de doble altura

En todos los casos, existen muy interesantes opciones para la administración y monitoreo eficiente de los equipos de acondicionamiento de aire, haciéndolos corresponder con los patrones de uso y densidad en cada uno de los espacios de trabajo. En las estrategias de gestión de edificación se plantean opciones que incrementan y mejoran aún más la eficiencia de los equipos