09-Gianfranco-Michele-de-Angelis-Analisis-energetico-ambiental.-Los-trullos-del-sur-de-Italia

Universidad Politècnica de Catalunya
Master Oficial Arquitectura Energía y Medio Ambiente
Departamento de Constr
Construcciones
cciones Arq
Arquitectónicas
itectónicas I
Análisis energético-ambiental de los trullos
del sur de Italia en clima cálido-seco
Autor: Gianfranco De Angelis
Tutor: Helena Coch
Septiembre 2009
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
Clima Mediterráneo
El nombre lo recibe del Mar Mediterráneo, área donde es típico
este clima.
clima Se sitúa entre las latitudes de 30
30º y 40
40º
aproximadamente.
Es una variedad del clima subtropical, o del clima templado, se
caracteriza por los veranos secos y calurosos y sus inviernos
húmedos y templados. En verano no llueve casi nunca, en los
meses de invierno puede llegar a helar.
LEYENDA
Clima templado marítimo
Clima mediterraneo
Clima templado continental
Clima subtropical
Mapa con los climas templados del mundo.
Clima cálido seco
Las temperaturas del día y de la noche en este clima son muy variables.
Las estrategias arquitectónicas populares en respuesta al clima cálido-seco son la gran inercia térmica de las paredes,
los asentamientos compactos de las casas, las paredes exteriores pintadas de blanco, la recogida de agua pluvial.
Esquema de casas adosadas
Casas pintadas de blanco en el sur de Italia, Ostuni
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
Esquema constructivo de los “sassi” de Matera
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
Estrategias arquitectónicas en función del clima cálido-seco
Ciudad subterránea en Anatolia (Turquía).
Esquema de patio con refrigeración evaporativa
Cubierta redondeada en la isla de Procida.
Otras estrategias arquitectónicas en respuesta al clima cálido-seco son las construciones enterradas de Anatolia, los patios
con fuentes en el interior, las cubiertas redondeadas para diluir la radiación solar cuando está en el punto más alto, dando
como resultado una temperatura superficial menor. La forma redonda facilita también su enfriamiento nocturno por el viento.
Zona de confort
90
Entalpia
(Kcal/Kg. aire seco)
80
70
60
50
Humedad g/Kg. a
aire seco
40
Zona Confort Verano
Zona Confort Invierno
En el confort del ser humano intervienen a la vez parámetros y
factores diversos, los primeros pueden valorarse en términos
energéticos, los factores dependen de la persona, del usuario
del espacio.
30
20
El confort térmico será posible con valores de temperaturas
del aire entre 15 y casi 30º C y con humedades entre el 40 y el
80% de la saturación para cada temperatura, dependiendo
siempre de los factores de confort.
10
Temperatura (°C)
Los elementos principales que afectan al confort humano son:
temperatura del aire, radiación solar, movimiento del aire y la
humedad.
Condiciones de confort térmico en verano y en invierno
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
La arquitectura vernácula en clima cálido-seco : los “trullos”
Origen de los trullos
La palabra “trullo” deriva del griego tholos, que significa
cúpula cónica.
“Al buen constructor le importa utilizar de la manera más
oportuna y provechosa los que tiene a su disposición”
disposición .
L.B. Alberti
Un “trullo” es una antigua construcción rural propia de la
región italiana de Apulia, que se realiza íntegramente con
muros de mampostería de piedra en seco sin mortero,
rematada con una gran cubierta de forma seudo cónica.
La arquitectura vernácula del sur Italia tiene una relación
muy fuerte
f
con la
l naturaleza
l
d l lugar.
del
l
E un tipo
Es
i
d
de
construcción que utiliza materiales del lugar, que se
adapta muy bien a las condiciones ambientales.
T ll en ell paisaje
Trullo
i j natural.
t l
Tipologías de pináculos.
Características:
- vivienda-refugio con muros de piedras en seco,
- superficie interior de 25
25-30
30 m2,
2
- casi nunca tienen cuarto de baño en el interior,
- piedras recogida del campo para fertilizarlo,
- muros con un metro de espesor,
- cubierta con forma de falsa cúpula
cúpula,
- cisterna puesta por debajo para recoger el agua pluvial,
- pared exterior basamental pintada de blanco.
Trullos de Alberobello.
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
Signos sobre la cúpula.
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
Similitudes en el mundo
Los trullos representan un particular “lenguaje arquitectónico” repetido en otros lugares.
La prosecución de la forma es
evidente en las construcciones
de Harrán ((Turquía)
q ) y en el
Panteón de Roma.
La tipología más difusa se
compone de dos elementos
estructurales principales: el
basamento y la falsa cúpula.
Trullos de Alberobello.
Analogía del trullo sovrano con el panteón de Roma.
El basamento, sea de planta
cuadrada o circular (en los tipos
mas antiguos),
ti
) está
tá constituido
tit id
de estratos de piedra
superpuestos con un espesor
entorno a un metro.
La bóveda, con forma de cono
invertido, de forma ojival tiene
una inclinacion de 15-20° hacia
el interior.
0
1m
Tipologías constructivas antiguas.
Construcciones en Harrán (Turquía) análogas al trullo.
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Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
Tipologías constructivas
Fases de construcción del trullo
La construcción se compone de una serie de anillos concéntricos superpuestos
horizontalmente los unos a los otro, suficientemente rígidos gracias al efecto
l t ld
lateral
de unas piezas
i
con otras.
t
Tipo 1
Tipo 2
Fase 1
Tipo 3
Anillos concéntricos superpuestos.
Fase 2
La terminación del trullo se completa en el techo con un
revestimiento de p
piedras y con el pináculo,
p
, el revestimiento
exterior blanqueado de cal.
Tipo 4
Tipo 5
Maqueta trullo.
Fase 3
Fase 4
Tipo 6
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Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
Carta solar de Alberobello
La relación entre la
orientación y la posición
de los trullos no tiene
mucha importancia,
debido al gran espesor
de los muros y a las
pequeñas aberturas.
CARTA DEL SOL
Alberobello
Latitud 40°47'
A
B
C
D
E
F
G
Características energéticos - ambientales
21 Junio
21 Julio - Mayo
21 Agosto - Abril
21 Septiembre - Marzo
21 Octubre - Febrero
21 Noviembre - Genero
21 Diciembre
N
Conjunto de trullos en la ciudad de Alberobello
B
-150
150
Principales características medioambientales:
A
-120 A
B
120
19
5
A'
A
C
18
6
17
W
7
16
D
8
B'
15
14
13 12
11
10
Piedras de revestimiento en seco
E
9
- 1)
- 2)
- 3)
- 4)
- 5)
- 6)
- 7)
- 8)
Piedras en seco.
Inercia térmica y espacio tampón.
Condensación interior de las paredes del aljibe.
Recogida de agua pluvial.
Refrigeración evaporativa.
Efecto chimenea.
Cuerpo selectivo frìo.
Pérgola de hojas caducas.
E
-60
F
G
60
N
-30
0
1m
30
S
O
E
Interior de un complejos de trullos.
S
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Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
1) Piedras en seco
2) Inercia térmica y espacio tampón
Este tipo de construcción de piedras en seco proporciona un
alto g
grado de aislamiento,, dilatando el impacto
p
calorífico
durante muchas horas y permitiendo, como consecuencia,
controlar las puntas de calor.
Revestimiento de la cubierta en seco
Los muros y el cono de los trullos están construidos en seco,
debido a ello entre las láminas de piedra calcárea se forman
pequeñas cámaras de aire que actúan como aislante.
Diferencia de temperatura en verano interior-exterior.
La inercia térmica de las paredes produce un desfase de la
onda termica en el tiempo
p y una amortiguacion
g
de esta onda
al atraversar la pared que no se aprecian los cambios de
temperatura exterior; de esta manera la temperatura se
mantiene constante.
0,30
df = 22 horas
0,40
0,30
1,00
0
fa = 0,12
1m
Muro macizo del trullo.
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
Desfase de la onda térmica.
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
3) Condensación interior de las paredes del aljibe
4) Recogida agua pluvial
4,20
Los trullos con su piedras calcáreas que se comportan como
g en el aljibe.
j
estructuras de condensación y de conservación de agua
Condensación en el interior del aljibe parecido al comportamiento de una cueva.
90
0,97
3,85
80
70
60
1,44
Verano
Aire interior del trullo que
entra en el aljibe y se enfria
2,19
En verano el aire caliente q
que entra en el aljibe,
j , como es un
ambiente mas frió, se condensa provocando la formación de
pequeñas gotas de agua. En cambio, en invierno el vapor de
agua contenido en el aljibe, más caliente que el aire externo,
se condensa con su contacto.
50
40
Invierno
Aire interior del aljibe que a contacto
con el aire interior del trullo se enfria
3,65
0
1m
30
Curva de saturación
Sección A-A’
20
Recogida de agua pluvial de la cubierta en la cisterna.
La presencia de la cisterna favorece la posibilidad de
disponer de agua durante todo el año.
10
Proceso de condensación en el interior del aljibe y formación de gotas de agua.
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Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
5) Refrigeración evaporativa
90
Entalpia
(Kcal/Kg. aire seco)
6) Efecto chimenea
En el interior se genera un movimiento de aire fresco que proviene del aljibe
que refresca el ambiente superior y calentándose sube por la chimenea.
80
70
60
50
Hu
umedad g/Kg. aire seco
40
Zona Confort
Verano
30
20
10
Temperatura (°C)
Principio de refrigeración evaporativa
evaporativa.
Sección A-A’
El agua, al evaporarse, roba
energía al aire con el cual
está en contacto y lo enfría,
aumentando su contenido
de vapor de agua
agua.
Se verifica un
enfriamiento
evaporativo en el
interior del trullo en
los meses más
cálidos.
Esquemas de chimeneas distintas de los trullos.
Las chimeneas g
garantizan la ventilación
higiénica y la calefación en el interior.
Sección B-B’
LEYENDA
0,97
4
5
7
6
exterior blanqueado de cal
pavimento en
piedra calcarea
5
aljibe
6
deposito alimentos
7
chimenea
8
dormitorio
3,85
8
3,85
B
A
1,44
4
relleno de tierra y piedras
3,05
4,20
2,19
3
2
3
4,20
6
2
1
5
A'
3,03
3,65
0
1m
2,13
1,44
1
piedras en seco
0
1m
B'
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
7) Cuerpo selectivo frìo
8) Pérgolas de hojas caducas
El material del revestimiento exterior de los trullos en la parte baja es
lechada de cal que constituye un cuerpo selectivo frío.
B
A
A'
B'
N
0
1m
O
E
S
Paredes exteriores blanqueadas con cal.
Planta tipo de una vivienda de trullos
Tiene la propiedad de reflejar mucho (a≈0) las longitudes de onda
más cortas (visibles y infrarrojo próximo) y absorber mucho (por lo
t t emitir
tanto
iti mucho)
h ) las
l más
á llargas (i
(infrarrojo
f
j llejano).
j
)
ACABADO
ABSORTANCIA REFLECTANCIA
para onda corta para onda corta
Pintura blanca
0,10 - 0,25
0,90 - 0,75
EMITANCIA
en onda larga
0,9
Pérgolas de vid puestas alrededor del trullo
trullo.
Cuerpo selectivo frio.
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
La vegetación absorbe la radiación solar y sombrea los
cerramientos. Al mismo tiempo refresca el aire que circunda
la envolvente, mediante la transpiración del vapor de agua.
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
Condiciones climáticas medias de Alberobello
Temperaturas
p
medias de Alberobello.
Radiación solar Italia
Italia.
P RO
ZONAS DE CONFORT Y DE CORRECCION CON ARQUITECTURA
(SEGUN GIVONI)
BA BIL
IDA D
DE IN
SOLA
CI Ó
N
Tmax en Agosto
A
J
S
J
CI
ZONA DE CONFORT DE INVIERNO
CV
ZONA DE CONFORT DE VERANO
V
ZONA DE CONTROL POSIBLE CON VENTILACION
IV
ZONA DE CONTROL POSIBLE CON INERCIA EN VERANO
II
ZONA DE CONTROL POSIBLE CON INERCIA EN INVIERNO
E
ZONA DE CONTROL POSIBLE CON
REFRIGERACION EVAPORATIVA
90
80
70
60
50
40
met
1
Ju
lio
Ag
os
Se to
tie
m
br
e
O
ct
ub
N
ov re
ie
m
br
D
e
ic
ie
m
br
e
G
en
er
Fe o
br
er
o
M
ar
zo
Latitud 40° 47’ N
Longitud 17°14’ E
Altitud 416 m.s.n.m.
Ab
ril
M
ay
o
Ju
no
Temp. media
30
25
20
15
10
5
0
M
MEDIA TEMPERATURAS Y HUMEDADES
POR CADA MES
O
A
30
V
N
M
F
D
E
90
CV
Tmin en Diciembre
J
EF
MD
N
A
S
O
M
IV
20
A
J
CI
10
II
E
Condiciones medias del año de Alberobello en la gráfica de Olgyay.
En el gráfico de Olgyay se han introducido las líneas que
unen las condiciones medias de temperaturas y humedades
de Alberobello para todos los meses del año.
Siendo la temperatura y la humedad interior de un trullo
próxima a la media estacional exterior, en los meses de
verano estamos en una condición de confort térmico.
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
Gráfico de Givoni referido al caso de Alberobello.
Con las condiciones climáticas medias de Alberobello, se
permite reconocer para cada mes y para cada época del año
cuáles son las constricciones climáticas que deberán ser
combatidas con medios arquitectónicos.
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
Simulación térmica del trullo con Archisun 3.0
Compacidad:
Porosidad:
Alargamiento:
Orientación:
Esbeltez:
Ubicación de Alberobello.
0.83
0
0.00
00
0.43
45
0.40
Forma
Con el programa Archisun se ha evaluado el gasto energético de una
tipología de trullo en clima cálido-seco
cálido seco. Se determina por cada estación
una serie de valores para verificar se estamos en condición de confort.
INVIERNO
En la estación de invierno y otoño no hay confort térmico en el interior,
pero la calefacción de la chimenea compensa las perdida y contribuye
a la
l situación
it
ió d
de confort,
f t en cambio
bi en primavera
i
y verano h
hay confort
f t
interior sin la ayuda de sistemas activos.
La arquitectura de los trullos, con una gran inercia térmica de las paredes
y con ell sistema
i t
pasivo
i d
de lla refrigeración
fi
ió evaporativa
ti d
dell aljibe,
ljib es un
tipo de arquitectura pasiva en condición de confort térmico.
En conclusión resulta ser un diseño eficiente desde el punto de vista
energético-ambiental en un contexto con clima cálido-seco como es lo
energético-ambiental,
de la región de Apulia.
VERANO
temp. exterior temp. piel temp. interna temp. sensacion confort radiacion
indirecta radiacion directa gananacia interna coef.trans.directa coef.ventilacion
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
Restauración actual de los trullos
Perdida de las propiedades medioambientales:
- perdida de recogida de agua pluvial en el aljibe,
- perdida
did del
d l efecto
f t de
d refrigeración
fi
ió evaporativa,
ti
- ampliación de las ventanas,
- eliminación del altillo, amortiguador de temperaturas,
- eliminación de pérgolas alrededor del trullo,
- redución de espacio interior por la creación de cuarto de baño.
Propuesta de restauración de los trullos
espacio exterior
multi-función
B
cocina
Ampliación de las aberturas.
Eliminación del altillo interior.
Restauración según criterios medioambientales:
- posicionamiento del cuarto de baño fuera del trullo,
- utilización del agua pluvial para el deposito del baño,
- altillo que se puede abrir y cerrar según las estaciones,
- sustituir
tit i lla puerta
t d
de madera
d
con una d
de cristal
i t l opaco,
- muro invernadero en el lado sur del cuarto de baño,
- colector solar en la pared vertical móvil al lado del muro invernadero,
- paneles fotovoltaicos horizontales en la cubierta del porche.
Alzado Sur
pérgola
é l d
de vid
id
3,98
8,52
3,98
A
p
paneles
fotovoltaicos
semi-trasparentes
1,00
2,07
aislamiento móvil
muro invernadero
persiana
corredera
A'
2,07
6,34
paneles
fotovoltaicos
persiana
corredera
N
0
1m
muro invernadero
O
B'
E
S
colector solar
aislamiento móvil
baño exterior
0
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
1m
muro invernadero
Muro invernadero del cuarto del baño en el lado sur
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
espacio exterior
multi-función
B
Propuesta de restauración de los trullos
cocina
Elemento vidriado
pérgola de vid
3,98
8,52
persiana
corredera
1,00
2,07
aislamiento móvil
muro invernadero
Contenedor
3,98
A
A'
2,07
Elemento captador
paneles
fotovoltaicos
6,34
Tubos con agua
Paneles fotovoltaicos
Aislamiento térmico
Colector solar
N
0
muro invernadero
1m
O
B'
E
Sección B-B’
S
baño exterior
Sección A-A’
AA
4,20
3,05
4,20
persiana
corredera
2,19
persiana
corredera
3,85
3,03
3,65
1m
2,13
1,44
3,85
1,44
0,97
0
muro
invernadero
pérgola de vid
pérgola de vid
0
1m
Master en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente
Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco
Conclusiones
La arquitectura vernácula de los trullos de Apulia representa una
adaptación perfecta con el clima cálido-seco del lugar.
Conocer a fondo el funcionamiento de este tipo de vivienda significa
conocer bien sus propiedades energéticos-ambientales intrínsecas,
La restauración
L
t
ió d
de llos trullos
t ll es una operación
ió d
delicada
li d que iimplica
li
este conocimiento para disfrutar de sus calidades medioambientales.
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Tutor: Helena Coch
Autor: Gianfranco De Angelis
Análisis energético-ambiental de los trullos del sur de Italia en clima cálido-seco