Torre I-214 refrigerada mediante un bosque.

La vegetación posee una gran capacidad para refrigerar el ambiente: un haya adulta (fagus silvatica) tiene una potencia de refrigeración de 1000 megajulios/día. Cada litro de agua evaporada por la vegetación produce 2300 kj (0.64kWh) de enfriamiento. La capacidad del hombre para aprovechar esta energía ha sido limitada dado que la mayor parte de la refrigeración producida por la vegetación no repercutía en la climatización de la arquitetura y se perdía.

La torre I-214 utiliza el área reforestada bajo sus pies para refrigerarse en verano. El aire caliente del entorno es succionado por el núcleo central de la torre, esto hace circular el aire a través de la vegetación que lo enfría, después lo hace entrar en la torre proveyendo de aire fresco a las viviendas.

 



 

En este video se puede observar las partículas de aire caliente que son succionadas por la torre, pasan por la vegetación, se enfrían, refrigeran las viviendas de la torre y salen por los tubos de ventilación superiores.

En invierno el invernadero de la parte superior se cierra actuando como sistema de calefacción. El aire se calienta en la parte superior y es succionado hacia abajo por las viviendas. La puerta que permitía la entrada de aire desde la vegetación inferior permanece cerrada.

La torre se apoya en el territorio con la mínima cimentación para dejar el mayor espacio posible a la vegetación. El acceso a las torres se realiza mediante pasarelas elevadas desde el edificio de aparcamientos adyacente. Las torres se agrupan con una densidad suficiente para hacer viable el uso del transporte público.

La torre contribuye a la formación de tormentas orográfico-convectivas mediante la elevación de aire con gran contenido de huemdad, a la depuración de aguas residuales del nucleo de la urbanización y a la reforestación del territorio.Cálculo del sistema de refrigeración

Los árboles constituyen el sistema de depuración de las aguas grises de la torre de manera que se establece una relación simbiótica entre el bosque y la torre: la vegetación depura y se reiga mediante las aguas grises de las viviendas mientras que las viviendas se refrigeran mediante la evapotranspiración de la vegetación.

Cuantas más personas hay en la torre más aguas grises producen, más riego, más evapotranspiración y, por lo tanto, más refrigeración. También cuanto más aumenta la temperatura ambiente, más evaporación producirían las plantas para enfriarse y enfriar el ambiente. Se trata de un sistema autorregulable de depuración + refrigeración sensible al número de personas que habita la torre y a la temperatura ambiente.

La depuración mediante filtros verdes ya se ha utilizado con éxito en pueblos como Monzón (Huesca). El sistema de riego de aguas grises utilizado en este proyecto permanece enterrado 1 metro bajo tierra para evitar cualquier mal olor derivado. Consiste en una serie de tubos perforados de LDPE que garantizan la práctica ausencia de mantenimiento.

No todas las especies vegetales son aptas para la fitodepuración, la especie más usada en el chopo (Populus Alba) que es también uno de los árboles autóctonos que más evapotranspiración produce (15 litros de agua/m2/día). Otras especies que se pueden utilizar para depurar aguas grises son: pino carrasco (pinus halepensis), carrizo (phragmites australis), adelfa (Nerium oleander), el ciprés (Cupressus sempervirens), el tamarisco (Tamarix sp.), el terebinto o cornicabra (Pistacia terebinthus), y el zausgatillo o hierba de la castidad (Vitex agnus- castus).

Cada una las especies vegetales tiene una capacidad de evapotranspiración diferente: si utilizamos chopos (Populus Alba), 15 litros de agua/m2/día, podríamos refrigerar un volumen de aire en circulación de 60000 m3/hora, lo que equivale a una torre de unas 16 plantas a razón de 3 viviendas por planta. Si utilizamos tamarisco(Tamarix sp.) (5 litros de agua/m2/día) la capacidad de refrigeración se ve reducida a 6 plantas. De esta manera se establece una relación directa entre el tipo de vegetación y el número de viviendas.

Los chopos, además de ser una especie autóctona de España, presentan la ventaja añadida de tener un rápido crecimiento, en 7 años alcanza los 10 metros de manera que podríamos poner el sistema en funcionamiento mediante plantones en un tiempo de 3 años y estaría a pleno rendimiento a los 10 años del inicio de la construcción.

Cálculo del sistema de refrigeración.

Cada una las especies vegetales tiene una capacidad de evapotranspiración diferente: si utilizamos chopos (Populus Alba), 15 litros de agua/m2/día, podríamos refrigerar un volumen de aire en circulación de 60000 m3/hora, lo que equivale a una torre de unas 16 plantas a razón de 3 viviendas por planta. Si utilizamos tamarisco(Tamarix sp.) (5 litros de agua/m2/día) la capacidad de refrigeración se ve reducida a 6 plantas.

Como se puede observar en el ábaco psicométrico vamos a reducir la temperatura de la torre de 35ºC y 38% de humedad relativa a 26ºCy h.r. 82%

Suponemos los siguientes datos de partida para la torre:
Sup / Planta = 220m2
Volumen / Planta = 600m3
Renovación de aire cada minuto.
Caudal=60000M3/HORA
Densidad del aire 1,16kg/m3
Caudal=69600Kg/HORA

La capacidad de succión de la torre ha sido calculada para una altura de torre de 40 metros de altura mediante un programa de simulación de fluidos, solo se ha contado como refrigerado el aire afectado por una vegetación de una altura media de 10m.

Cantidad de agua evaporada necesaria.
Si tengo una T=35ºC y H.R. 38% que son 14.0gr.humedad/kg de aire seco. Deseo bajar la temperatura a 26ºCy h.r. 82% que son 17,75gr.humedad/kg de aire seco. Por tanto la diferencia de agua a portar por kilo de aire es de 3,75gr./kg.
APORTE DE AGUA=3,75gr./kg.x 69600Kg/HORA = 261000gr/hora= 261l/hora en los momentos más calurosos.

Si quisiéramos evaporar agua manualmente necesitaríamos 35 boquillas nebulizadoras comerciales de caudal igual a 7,6l/hora. Sin embargo vamos a refrigerar la torre con Chopos (populus alba).

Cantidad de vegetación necesaria.
La especie Populus alba (chopo) de 7 años tiene una evapotransporación en condiciones óptimas de 22 riegos al año de 14′9mm/dia en verano lo que significa picos de evapotranspiración en los momentos más calurosos del día de hasta 22mm/dia.
Plantando la base de la torre de chopo POPULUS ALBA e.t.max = 0,92l/m2/hora y calculando que el área de referencia (area de chopos afectada por la succión) que afecta a la torre es de 3788m2 evaporo 3484l/hora.
Suponiendo una simultaneidad del 100% en el momento de más calor en verano en Alicante podría refrigerar una torre de 13,3 PLANTAS (2420m2). Considerando un 80% de simultaneidad podría refrigerar 16,7 plantas.

 

 

Para evaluar la capacidad de succión de la torre y el volumen de vegetación que contribuye a refrigerar la torre hemos utilizado simulaciones como la que se observa en este vídeo.

Jordi Serramia Ruiz, Arquitecto.

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33 comentarios

  1. Estimado Jordi, me encuentro estudiando una maestria en TUDelft y estoy tomando tu proyecto de la torre I 214 como referencia de un proyecto de un materia… Me puedes decir donde puedo conseguir datos de la capacidad de evapotranspiracion de las diferentes plantas o arboles. Por otro lado, como puedo evaluar la capacidad de succion de la torre, que software usaste? Gracias…

  2. Pingback: Urbanarbolismo » Urbanarbolismo finalista en eVolo skyscraper competition.

  3. consulta, alguien me podria pasar mas datos del proyecto, estudio que lo realizo y donde se va a construir(SITIO)
    gracias

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  5. Muchas gracias por tu comentario Arturo. Me interes mucho el proyecto en el que estás trabajando, espero que lo lleveis a buen puerto y algún día lo pueda publicar aquí.

  6. Hola Jordi,
    Muy interesante tu propuesta y desde luego esperanzadora en estos tiempos en los que necesitamos respuestas, ideas y fuerza innovadora, para afrontar la actual crisis profesional y económica global.

    Hace años supe de un conjunto de torres, proyectado por el arq. Renzo Piano, Centro cultural Jean M. Tjibau en nueva caledonia; también hablaban de la refrigeración a través de una “chimenea eólica”, como en tu torre, y estaba rodeado por un bosque. Estos edificios ya debe de tener varios años en funcionamiento. ¿Conoces este proyecto?, y si es así ¿Qué tal funciona?…

    Te adelanto que estoy trabajando en un proyecto de urbanización (en México) en el que se pretende alcanzar un alto nivel de sostenibilidad y estamos revisando cuanto podemos de lo que hay ahora en el tema y en relación al bioclimatismo y diseño ambiental.
    Y en esta linea me gustaría saber hasta dónde habeis aplicado ya las teorías de urbanarbolismo y con qué resultados.

    La zona en la que proyectamos el desarrollo (900 has) es desértica y estamos a unos 10km de la costa y tenemos una montaña (no muy alta aprox 320m) declarada Zona de Protección.

    Me gustaría que pudieramos entablar dialogo y profundizar en el tema.
    Gracias poir tu atención.
    Arq. Arturo Beltrán
    arturosbeltran@hotmail.com
    abeltran@decope.com.mx

  7. Hola Edu

    El jabón y detergentes no suponen ningún problema, se descomponen y absorben por las plantas, en cuanto a los productos químicos utilizados en el aseo y limpieza, la normativa obliga a que no contengan determinados componentes, aún así, si vertemos grandes cantidades de lejía o salfuman la vegetación se verá resentida, en cualquier caso lo normal es que el porcentaje de estás sustancias en proporción al vertido total sea pequeño y no cause ningún efecto negativo

  8. Hola a todos!

    Muchas gracias por esta información tan úitl y detallada. No es fácil informarse en la web…

    Sólo tengo una pregunta, para jordi: El jabón y los productos químicos utilizados en la limpieza y aseo, constituyentes de las aguas grises, ¿no perjudica de alguna forma a la vegetación al regarla con estas aguas?

    Gracias y saludos!

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  10. Gracias por tus palabras Leonel

  11. !!Excelente orientacion científica!! Les felicito ya que pocos valoran la capacidad de los arboles para el enfriamiento urbano. Comentaré esta informacion con mis colegas en la UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS.

    LIC. LEONEL ZUNIGA
    CATEDRATICO EDUCACION AMBIENTAL, UNAH

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  21. gracias compa!! por compartir toda esta buena onda!

  22. The difference between air pressure on the top of the tower and the forest at the bottom generates a suction effect on the air cooled by the trees. This air go through the central core of the tower, the homes, the facade pipes and is expeled at the top.

  23. Ok
    Thanks

    So how this evaporation could enter into the bulding , by using just de nature’s way?

  24. Hi
    This model is a part of the project “Urbanarbolismo”. I did it myself.

  25. Hi

    I want to know wo did that model?

    Thanks

  26. Javi,
    has pensado que los invernaderos son blancos por alguna razón…? Una superficie negra de entre 2 y 10 km2 a 80ºC resulta inútil para cualquier actividad productiva, bueno tal vez calentar el agua de toda la provincia de Alicante…y tampoco tendria sentido por la distancia y la escala.

  27. jordi….
    has pensado que tenemos miles de superficies de territorio cubiertas por plasticos q porq no,…. podrian ser negros… (invernaderos….)… es decir… porque el verde es mas bonito que el negro??? juegatela a saco!… SUBAMOS LA TEMPERATURA DEL MUNDO!!! POR UN MUNDO MAS SOSTENIBLE… SI AL CALENTAMIENTO GLOBAL!!!!

  28. Hola Pau. Gracias por tu aportación.
    Estas en lo cierto, no es lo mismo 25º y 50% de humedad que 25º y 80% de humedad, se reduce la temperatura de confort.
    Sin embargo la sensación de bochorno se produce cuando el aire está quieto, el efecto que produce la torre es el mismo que se produce estando en la playa, el mar aporta humedad al aire y reduce su temperatura pero al estar en movimiento genera una sensación de frescor. Es decir, una brisa de 35º y 40% de humedad no genera la misma sensación de frescor que una brisa de 26º y 80% de humedad.
    En cualquier caso la refrigeración por humedad no la he inventado yo, se utiliza desde en refrigeración de grandes naves industriales e invernaderos hasta en aparatos que se venden en teletienda.
    En cuanto a la crítica de que la humedad deteriora los materiales son muchas las ciudades que tienen muchos días al año más de un 80% de humedad ambiental y sus edificios siguen en pie.

  29. Hola Javi.
    Si lees mi blog verás que el proyecto Geshem está referenciado en el post http://www.urbanarbolismo.es/blog/?p=77. Pero aún así, gracias por tu aportación.
    La idea de crear una superficie entre 4 y 9 kilmetros cuadrados de material negro que alcanza unos 80 grados de temperatura no se si es ecológica pero si es paisajisticamente destructiva y desde luego inhabitable. La idea consiste en que la isla de calor eleve la humedad del mar a mayor altura para que se produzca la precipitación. En Alicante ya tenemos montañas que realizan la función de elevar la humedad del mar, solo necesitamos aportar un poco más de humedad al sistema para que se produzca la precipitación. Generar una isla de calor implica cubrir de negro una superficie de 9 kilometros cuadrados, generar la humedad necesaria implica reforestar una superficie de 9 kilometros cuadrados. Objetivo más barato, más ecológico y más atractivo.

  30. veo el cálculo para aumentar la humedad del ambiente pero no el de enfriar la temperatura, que era el objetivo en cuestión. Aumentar la humedad sin bajar la temperatura tiene consecuencias catastróficas desde el punto de vista del confort. En cualquier caso, si aceptamos que se baja la temperatura a 26ºC, tampoco se entiende que aumentemos la humedad, ya que lo ideal sería tener un 50% de HR. 26ºC es una temperatura alta, si pasas del 50% de humedad dificultas la capacidad del cuerpo humano de regular su temperatura mediante la transpiración, lo que produce una sensación de bochorno y un exceso de sudoración. Estas condiciones están fuera de la zona de confort, mas de un 80% de humedad dentro del edificio es incomodo para la personas y muy poco aconsejable para el propio edificio (la humedad deteriora los materiales interiores empeorando su durabilidad)

  31. Islas de calor y nubes artificiales

    Otra idea que parece suscitar algo más de optimismo entre la comunidad científica consiste en crear nubes artificiales que luego generen la lluvia. Varios investigadores de la Universidad Ben Gurion de Israel, la Universidad Libre de Bruselas y la NASA pretenden ser los primeros en lograr esta hazaña. El Proyecto “Geshem” (lluvia en hebreo) consiste en cubrir superficies de entre 4 y 9 kilómetros cuadrados con un material térmico negro que absorbe la luz del sol. De esta manera, se elevará aire con 40 a 50 grados centígrados mayor que la temperatura reinante, generando nubes que acabarían provocando precipitaciones.

    El sistema se basa en el fenómeno conocido como “isla de calor” de las ciudades, que pueden tener hasta 10 grados más de temperatura debido al asfalto y los edificios. La idea ya había sido propuesta en los años 60, pero faltaba el material adecuado para lograr el aumento de temperatura. La empresa israelí Aktar, especializada en superficies particulares, ha sido la encargada de desarrollarlo.

    Según sus responsables, el proyecto está especialmente indicado para zonas desérticas que tengan mar a menos de 150 kilómetros. Asimismo, añaden, su coste podría alcanzar los 40 millones de euros, aunque no tiene gastos de mantenimiento y es “ecológica”.

    En estos momentos se encuentra en fase de experimentación en el desierto del Negev (Israel), y se espera que los resultados lleguen en dos o tres años. Por su parte, científicos españoles de las universidades de Salamanca, Rey Juan Carlos de Madrid y Bruselas colaboran también en este proyecto, pensando en trasladarlo al litoral mediterráneo.

  32. Hermoso concepto y muy estudiado. El sitio también es muy interesante. Si no te molesta, voy a referenciarlo en mi blog.

    Saludos.

  33. Pingback: Urbanarbolismo » Blog Archive » Proyecto urbanarbolismo.

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