C OPEN BUILDING

G01COPENHAGUE

EJERCICIOS

lugar: copenhagueparcela: g01 - torre

rol: climático

Ejercicio 1: estudio climático de la ciudad de Co-penhague y aplicación al edificio.

Ejercicio 2: fachada personalizable, atendiendo a los factores climáticos y a los factores de varia-bilidad de vivienda que permite un edificio Open Building.

Ejercicio 3: proyecto de sistema de captación de calor pasivo basado en los sistemas de invernade-ro y muro trombe.

Ejercicio grupal: desarrollo de un proyecto de bi-blioteca, espacio deportivo y viviendas en una to-rre de dimensiones 15x15x36 en la ciudad de Co-penhague.

ACERCA DE

El estudio de la flexibilidad y la adaptabilidad en la vivienda tiene una larga historia. Fue, de hecho, uno de los grandes ‘topics’ del Movimiento Moderno de principios del siglo XX.

Sin embargo fue N. John Habraken quien, en los años sesenta de ese mismo siglo, desarrolló el concepto de ‘Open Building’ en un contexto de postguerra y vivienda masiva, repetitiva y homogénea. Habraken buscó separar lo inamovible (soporte - ‘base buil-ding’) de las unidades separables (relleno - ‘infill’) consiguiendo una posibilidad de cambio, partici-pación del usuario y una diversidad tipológica casi azaorsa.

El Open Building puede desarrollarse en diferentes caminos, desde la participación total del usuario o la elección de unos módulos de vivienda que han sido desarrollados por el equipo de arquitectos, siendo los usuarios quienes ‘compran y montan’ estos mó-dulos en su parcela en altura. Pero, ¿no es esto en los tiempos que corren una vivienda convencional? Al fin y al cabo, las nuevas tecnologías permiten la posibilidad de personalizar prácticamente todas tus pertenencias y la vivienda, no iba a ser menos.

Marta García Curieses

I

INTRODUCCIÓN

CLIMA1 _ Localización

N 55º 40’ - E 12º 35’

Situamos Copenhague en la isla de Selandia, al este de la península de Jutlan-dia, al norte de Europa. Esta isla está bañada por las aguas del Mar Báltico. Los ríos existentes tanto en las islas como en la península de Dinamarca son cortos y la orografía tan plana del territorio favorece la formación de lagos. Copenhague tiene una altitud media de 20,1 msnm y una altitud máxima de 24 msnm.

*Datos obtenidos, entre otros sitios, de http://es.wikipedia.org/wiki/Geograf%C3%ADa_de_Dinamarca *

Tª minºC

Tª máxºC

Precipitaciones mm días

Enero -2 2 36 17

Febrero -2 2 24 13

Marzo -1 5 34 14

Abril 2 10 35 13

Mayo 7 15 40 13

Junio 11 19 45 11

Julio 13 20 57 13

Agosto 13 20 55 13

Septiembre 10 17 53 14

Octubre 7 12 47 14

Noviembre 3 7 52 17

Diciembre -1 4 47 16

Anuales 5 11 525 165

2 _ Clima

Oceánico continental

El clima de esta ciudad es un clima oceánico con tendencias continentales, es decir, es un clima templado, muy humedo y nublado. Llueve aproximadamente 170 días al año con unas precipitaciones anuales de 500 mm más o menos. La humedad relativa ronda el 70% en verano y el 90% en invierno.Los vientos predominantes son los de oeste, que soplan con más intensidad en invierno. *La tabla se refiere a las medias obtenidas para un periodo de 30 años, sacada de http://wwis.aemet.es/es/city.html?cityId=190 *

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3 _ Soleamiento

Carta solar

Al situarse en el hemisferio norte, el soleamiento de Copenhague es funda-mentalmente desde el sur. Lo realmente característico de esta ciudad es que los días en invierno son muy cortos y en verano muy largos, amaneciendo en el solsticio de invierno cerca de las 8 de la mañana y anocheciendo algo antes de las 4 de la tarde mientras que en el solsticio de verano el sol sale a las 4 de la madrugada y se pone pasadas las 8 de la noche. Es decir, el día más corto tiene apenas 8 horas de luz y, sin embargo, el más largo tiene 16.

*Carta solar generada mediante la aplicación web http://solardat.uoregon.edu/PolarSunChartProgram.php *

Condiciones solares en la parcela

Enfoque urbano

Invierno

Verano

La edificación generará grandes sombras en planta debido a la inclinación del sol, por lo que sería conveniente colocar la edificación lo más al norte posible dentro de la parcela. Suponiendo que la situación dentro del conjunto de parcelas es ideal y que no existe ciudad fuera de esta cuadrícula, favorece también su colocación en la esquina noreste para evitar crear sombra sobre los edificios vecinos.

Enfoque proyectual

CLIMAYou are in >

Durante el invierno, cuando los días son mas cortos, la luz incide únicamente en la fachada sur, por lo que sería un buen lugar para colocar las zonas de estancia continuada del programa.Durante el verano, sin embargo, los días son más largos y el Sol prácticamente rodea el edificio entero.

Invierno

Verano

4 _ ContaminaciónFirst carbon neutral capital

La ciudad de Copenhague pretende reducir las emisiones de CO2 hasta ser ca-paces de eliminarlo completamente del aire de la ciudad en 2025. Tratarán de conseguirlo reduciendo las emisiones y aumentando el número de espacios verdes (jardines, cubiertas ajardinadas y jardines verticales) hasta compensar la emisión del CO2 a la atmósfera.

*Datos obtenidos de http://kk.sites.itera.dk/apps/kk_pub2/pdf/983_jkP0ekKMyD.pdf *

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5 _ Sismología

Los mayores terremotos

Dinamarca es un país con muy poca actividad volcánica o sísmica. Los seísmos más grandes que se han notado en el país apenas han llegado al nivel 4,5 en la escala Richter. El último terremoto producido en las cercanías de Copenhague (exactamente en la costa de Suecia) ha sido hace dos años, con un nivel 4,3 y localizado a una profundidad de nueve kilómetros de la corteza terrestre.

(El último en Madrid ha sido hace apenas 10 meses, con un nivel 3,4 a una profundidad de 10 kilómetros).

*Datos obtenidos de http://es.earthquaketrack.com/dk-17-copenhagen/biggest *

Hace ... años Distancia (km) Richter Profundidad (km)

6 50 4,3 10

29 70 4,4 33

28 70 4,2 33

2 200 4,2 9

11 40 2,5 28

Madrid

10 meses 15 3,4 10

6 _ Contaminación acústica

Tráfico rodado como fuente de ruido

Para la lucha contra la contaminación acústica el gobierno local se ha centra-do en la extensión del asfalto sonoreductor a todas aquellas calles y vías en que el asfalto debe ser reparado. Otra línea de trabajo es el aislamiento de los hogares dado que 2/3 de los hogares presentan unos niveles de exposición al ruido insatisfactorios según un estudio de Bjorner et al. en 2004.

*Datos obtenidos de http://www.ecointeligencia.com/2012/01/copenhague-capital-neutra-en-carbono/ y de http://www.uibcongres.org/imgdb/archivo_dpo4163.pdf *

FACHADA1 _ Principios teóricosEnergías alternativas desde el punto de vista climático

Debido a las circunstancias solares de Copenhague, estudiadas desde un pun-to de vista climático, nos encontramos que durante el verano se llegan a al-canzar las 16 horas de luz diaria. Esto nos hace valorar en un primer lugar el uso de captadores solares como medio de energía alternativa. Sin embargo, con apenas una cubierta de 225 m2 en el edificio, estos colectores habría que situarlos en fachada (2160 m2), lo que estéticamente no es lo que se busca en una de las caras principales de la torre. El uso de vidrios fotosensibles solventaría en el problema estético de los co-lectores, pero nos añadiría otro: las enormes pérdidas térmicas durante la noche y el invierno que se dan en un muro cortina.

La expresión del Open Building en el exterior del edificio

Dentro del concepto de open building y la personalización máxima del edificio, surge la idea de traspasar los límites de este y llevar la personalización tam-bién a la calle. Entonces, ¿cómo podemos mezclar la máxima personalización con un sistema de vidrios fotosensibles diferente al muro cortina?La solución que se propone en esta patente es bastante sencilla: utilizando una solución estructural muy similar a las de las pantallas de vidrio y fabri-cando en serie módulos de fachada diferentes que se comercialicen como un mueble más de nuestra vivienda.

La prefabricación como método de simplifación del proceso constructivo

El sistema de prefabricación de módulos de fachada permite, además de un gran muestrario de soluciones de acabado de fachada, incorporar casi inme-diatamente las más modernas soluciones de aislamiento, acabados o tecnolo-gías que nos permitan aprovechar aún más las condiciones climáticas de esta ciudad. Mediante la prefabricación podemos, además, abaratar los costes de fabricación de estos módulos, pudiendo así crear una fachada dinámica que el usuario elige y coloca como si de un cuadro se tratase, generando en la ciudad un gran collage que va cambiando con el tiempo.

Como todo sistema, puede extrapolarse a otras situaciones climáticas adap-tando los módulos de fachada a las nuevas necesidades.

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2 _ Principios constructivosEl propio sistema constructivo como método de personalización

El sistema estructural de la fachada se conforma por montantes y travesaños que, al modo de un muro cortina, se unen entre sí formando una retícula don-de se pueden encajar los módulos prefabricados de solución de fachada ele-gidos por el propio usuario. Tiene un fácil montaje y desmontaje por el interior gracias a un junquillo desmontable,lo que permite transmitir la personalidad del interior de cada vivienda a la fachada y, por ende, a la ciudad.

El interior de los montantes y travesaños se aprovecha tanto para romper el puente térmico, como para almacenar instalaciones y permitir una mínima ventilación que evite que la habitación sea completamente estanca.

5.36

3.00

3.36

7.10

0.76

3.56

0.36

El sistema produce

474 . 800 kWh anuales lo que equivaldría a

2 . 374 . 000 horas de luz producidas por una bomilla de 100W.

3 . 517 . 037 km recorridos por un coche electrico recargado con esa energía.

318 . 116 kg de CO2 menos de emisiones a la atmósfera.

3 _ Principios energéticosEnergías alternativas desde el punto de vista climático

El sistema de vidrios fotosensibles es capaz de producir una cantidad conside-rable de kilowatios hora durante todo el año (con una media anual de 1.298,98 kWh/m2 diario, suponiendo que toda la fachada sur fuera vítrea).Los datos varían mensualmente siendo abril, tanto por la inclinación del sol como por la duración de los días, uno de los meses con más producción de energía fotovoltática.

*Los datos han sido obtenidos del calculador de la página web de OnyxSolar y pueden variar según la personalización de la fachada.*

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a.

b.b.

c.

a.

e.

a. galces b. junta de silicona c. marco fijo d. marco móvil e. bisagra f. láminas fijas g láminas móviles h. lámina resistente de módulo

4 _ Catálogo de módulosLa composición final de la fachada, decidida por cada usuario individualmente

I) Módulos transparentes · Módulo simple, formado por un cristal de triple vidrio (6 - 4 - 6) con cámaras de aire conformadas por gas argón de 15 mm de espesor y protegidas por un material secante para evitar condensaciones interiores. · Módulo ventana, cuenta con un doble marco que permite el abatimiento de las hojas.

II) Módulos semitransparentes · Módulo de ventilación, formado por cuatro hojas. Dos de ellas son fijas y están per-foradas (exterior e interior) y las otras dos, móviles, se recogen para permitir la ventila-ción a través de los orificios de las láminas fijas.

a.

f.

g.

c.

c.

d.

III) Módulos opacos · Módulo vegetal, formado por un acabado interior de cartón-yeso, una lámina re-sistente, una plancha de aislante térmico y acústico de poro cerrado, dos láminas de geotextiles que funcionan como continente de compost para las especies vegetales trepadoras.

· Módulo de fibrocemento, formado por un acabado interior de cartón-yeso, una lámi-na resistente, una plancha de aislante térmico y acústico de poro cerrado y la lámina de acabado exterior de fibrocemento. Esta última lámina de acabado exterior puede ser de diferentes tonalidades cromáticas y acabados, también a elección del usuario.

c.

c.

h.

m

i.

j.

k

h.

l

i

j

k.

i. lámina resistente de acabado h. aislamiento k. acabado interior l.. acabado vegetal m. acabado de fibrocemento

TERRAZA1 _ NecesidadesSoleamiento

Debido a las circunstancias solares de Copenhague, los días en invierno son extremadamente cortos, por lo que conseguir la máxima iluminación en el interior del edificio es una máxima de proyecto. Para ello, todos los elementos tienen que ser lo más transparentes posible.

Sistema pasivo de calefacción

Las temperaturas de la ciudad rondan los 4 grados de media anual, por lo que aprovechar el calor que proviene del Sol es una buena manera de ahorrar en gastos de calefacción.

Pérdidas de calor nocturnas

La construcción con materiales transparentes lleva asociada el empleo de co-eficientes de transmitividad bastante altos, por lo que evitar las pérdidas de calor por convección y reducir el fondo oscuro es otra prioridad en el proyecto.

2 _ Principios teóricosEfecto invernadero

El calor que recibimos del Sol es una radiación de onda corta capaz de atrave-sar objetos con cierta transparencia. Este calor produce un aumento de tem-peratura en los objetos del interior del invernadero que al calentarse emiten radiación de onda larga, la cual no es capaz de atravesar de nuevo el cristal, produciendo el famoso efecto invernadero. Sin embargo, el vidrio es un material con una alta trasmitancia térmica (U= 6,4 W/m2k para un vidrio simple) y se producen pérdidas por la diferencia de temperatura entre interior y exterior.

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Almacenamiento de calor

El calor se puede almacenar gracias a la masa y al calor específico de cada sustancia. Tomando un volumen referencia de 15 x 9 x 0,1 m3 (40,5 m3) podemos hallar los datos de la siguiente tabla.

Densidad Peso Calor específico Calor Relación con aire

Aire 1,29 kg/m3 52,25 kg 1,012 kJ/kgK 52,89 kJ 1

Agua 1000 kg/m3 40500 kg 4,18 kJ/kgK 169290 kJ 3200

Helio 0,18 kg/m3 7,23 kg 5,19 kJ/kgK 37,55 kJ 0,71

Hidrógeno 0,09 kg/m3 3,64 kg 14,30 kJ/kgK 52,05 kJ 0,98

Amoniaco (L) 681,97 kg/m3 27620 kg 4,7 kJ/kgK 129813 kJ 2455

Presiones internas

El muro de agua se construye de manera modular, incluyendo celdas hori-zontales par reducir la presión que ejerce el fluido sobre la superficie vertical (p=d·g·h). Estas celdas, además, evitan fuertes gradientes de temperatura en los módulo.

Pérdidas de calor por convección

Se pueden evitar gracias a una cortina aislante, fabricada mediante rollos de corcho de 5mm de espesor. El corcho es un material natural, que no necesita tratamientos, es imputrescible, sostenible, reciclable y muy apropiado para ambientes húmedos. Su densidad es de 210 kg/m3 y tiene una trasmitividad de 0,040 W/mK

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3_ FuncionamientoDía

Ventilación abierta, la radiación de onda corta ilumina el interior, la radiación de onda larga caliente el ambiente gracias al efecto invernadero y el muro de agua almacena energía gracias a su masa y al calor específico del agua. Tam-bién se almacena energía en los forjados.

Noche

Ventilación cerrada, la energía acumulada en el agua y forjados es escapa en forma de calor a las estancias del edificio. Para evitar que el calor se pierda a través del vidrio exterior, se coloca una cortina de corcho que funciona como aislante térmico y que evita el fondo oscuro.

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II

PROYECTO FINAL

GENERAL

Totales8100 m3

UsosBiblioteca 2750 m3 (34%)

Espacio deportivo 1900 m3 (23%)Viviendas 1800 m3 (22%)

Circulaciones 1000 m3 (13%)Instalaciones y construcción 650 m3 (8%)

Tipos de espaciosPúblicos 5500 m3 (68%)Privados 1950 m3 (24%)

Restringidos 650 m3 (8%)

ViviendaViviendas 1800 m3

Célula mínima 36 m3 (2%)Ocupación mínima 432 m3 (24%)

12 viviendas de 36 m3

Ocupación máxima 1800 m3 (100%)Viviendas de 36 m3 a 1800 m3

MÓDULOS1 _ SueloTraspasa los forjados sin hacer obra

Los módulos de suelo, de aproximadamente 4 m2 de superficie, se apoyan so-bre una retícula formada por dos familias de vigas metálicas en forma de T invertida a la que se atornillan para mayor seguridad.

a. acabado inferior cartón-yeso b. núcleo resistente de hormigón armado c. aislamiento térmico y acústico d. tacos de madera e. acabado superior madera laminada f. orificio para instalaciones

a.b.

f.

c. d.e.

2 _ EscaleraAprovecha el gran hueco de la escalera

El módulo de escalera, fabricado con madera laminada de alta resistencia, funciona también como un armario para aprovechar el espacio no habitable que se pierde cuando los escalones van alcanzando altura. Este mueble encaja en las viguetas del techo, a las cuales se atornillan, para formar el último es-calón hacia el piso superior.

PLANTAS1 _ ViviendasEscala de la planta 1:125

El usuario interviene en el proyecto diseñando su vivienda sobre el papel, configurando los baños y cocinas en el anillo reservado para ello. El resto de la vivienda (salas de estar, habitaciones, zonas de lectura...) se apropiará del espacio existente en el anillo exterior del edificio, creciendo horizontal y verti-calmente. El crecimiento vertical es posible gracias a la configuración modular del suelo, que se apoya sobre un entramado de vigas en forma de T invertida, y a un mueble-escalera diseñado especialmente para ocupar el espacio de uno de estos módulos de suelo. Estas viviendas son también reconfigurables en el tiempo tanto interiormente como en sus límites. Las viviendas son completamente abiertas en su interior y los tabiques que separan unas de otras pueden moverse para aumentar o reducir el tamaño de la vivienda si la situación lo permite (un vecino quiere vender parte de su propiedad y a otro le interesa comprarla).

Ejemplo de crecimiento de una vivienda según los inquilinos

Una anciana que acoge animales en su casa compra una vivienda mientras se está realizando el proyecto y acuerda con los arquitectos que su vivienda tendrá únicamente un piso, con un baño y una cocina y un poco de espacio para ella.En la planta de la izquierda, una vivienda como la de este caso sería la noreste.

La anciana fallece y deja como herencia la vivienda a uno de sus hi-jos y su pareja. Estos tienen la oportunidad y amplían la vivienda en planta para tener una zona intima para los dos.

En la planta de la izquierda, una vivienda como la de este caso sería la suroeste.

La pareja tiene un hijo y tienen la oportunidad de volver a ampliar la vivienda, esta vez en vertical. Compran el mueble-escalera y quitan uno de los forjados modulares del piso de arriba para tener acceso a la planta superior de la vivienda, donde ubicarán los dormitorios.En la planta de la izquierda, una vivienda como la de este caso sería la noroeste.

La familia ahora tiene otro bebé. Compran un poco más de espacio en planta en los dos pisos y crean un nuevo dormitorio, otro baño y una zona de juegos para los niños.

En la planta de la izquierda, una vivienda como la de este caso sería la sureste.

El hijo mayor se ha ido a vivir con su pareja y la familia decide montar una pequeño criadero de cerdos en la vivienda. Compran el piso de abajo y forman un triplex con una zona para la granja, otra para las zonas de estar y otra para los dormitorios. En la planta de la izquierda, una vivienda como la de este caso sería la noroeste.

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2 _ RocódromoEscala de la planta 1:125

El espacio deportivo cuenta con un rocódromo fabricado mediante cables de acero tensados, que pueden cambiar la configuración de sus pendientes me-diante un sistema de raíles radiales y topes situados en el suelo del forjado técnico inferior y en el techo del forjado técnico superior. La localización de las presas (agarraderos), así como la distancia entre ellas también es fácilmente modificable, pues se agarran a los cables gracias a un sistema de pinza que se sostiene fuertemente en los cables de acero. Este espacio deportivo cuenta también con unos baños de acceso público y una cafetería en su parte baja y espacios comunes en las dos plantas inter-medias.

Posibles configuraciones de pendientes y separación de las presas y nivel de dificultad de las combinaciones

3 _ BibliotecaEscala de la planta 1:125

La biblioteca es una rampa de losa maciza de hormigón armado empotrada en el núcleo rígido y en voladizo. Esta rampa tiene diferentes pendientes y zonas horizontales donde se colocan las estanterías. La disposición de los muebles y espacios es completamente variable según las necesidades de los espacios.

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SECCIONES

MAQUETA

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Marta García Curieses