El Medio AmbienteEs notable ver una vista de la "gran imagen" de nuestro entorno, como a todo el planeta Tierra fotografiada desde el espacio exterior. Contra la oscuridad del espacio la superficie de la Tierra est iluminada por el Sol, la estrella fundamental que rige nuestro planeta y lo suministra con la energa. Tambin es un reto para nosotros considerar que el Sol y la Tierra, al igual que otros sistemas planetarios, pueden felizmente existir sin la gama actual de vida en la Tierra, incluyndonos a nosotros los seres humanos. Comparado con estas cuestiones Este libro tiene un relativamente limitado alcance!Utilizado en un sentido amplio, el trmino medio ambiente significa los entornos globales que afectan a nuestras vidas. Esto es obviamente un tema amplio y complejo que implica factores que van desde los grandes eventos en el Sol a pequeos eventos dentro de las molculas de los seres vivos. Muchos factores ambientales tambin interactan entre s en formas que son importantes, o incluso vital para la vida. Por ejemplo, el contenido de oxgeno de la atmsfera est regulado por las plantas de la Tierra, que absorben dixido de carbono del aire y luego devuelven el oxgeno que respiramos.Mantener y mejorar la calidad de nuestro medio ambiente es importante para la vida y para la calidad de vida. Temas ambientales tambin pueden tener dimensiones sociales y polticas importantes con decisiones difciles a realizar y los temas que se debaten. Sumado a esto, la ciencia y la tecnologa de los diferentes temas tienen muchas interacciones y vnculos que pueden ser difciles de entender.Este libro se centra en la ciencia, la tecnologa y los servicios relacionados con la comodidad de los seres humanos en los edificios y el rendimiento medioambiental de los edificios. Estos aspectos del entorno construido tienen muchas interacciones significativas con el medio ambiente en general y un conocimiento seguro de los hechos, trminos y principios es una buena base para la comprensin del entorno.Asuntos ambientales globales, como el clima y confort, se consideran en este captulo, mientras que los captulos siguientes examinan los temas con ms detalle. Las secciones de Recursos del libro contienen informacin de apoyo que se puede utilizar para revisar la ciencia detrs de algunas de las tecnologas estudiadas y para la investigacin ulterior de temas.

AMBIENTESTrminos bsicosLos componentes que conforman el medio ambiente en general pueden subdividirse de acuerdo con diversos sistemas, pero una distincin importante de este libro es la diferencia entre el entorno natural y el entorno construido. El entorno natural es todo el entorno, sin presencia o la interferencia humana.Las caractersticas notables del entorno natural incluyen el clima, montaas y colinas, ros y lagos, las rocas y el suelo, los rboles y las plantas. El entorno construido est formado por los edificios y otras estructuras que los humanos construir en el entorno natural.Las caractersticas notables del entorno construido incluyen edificios, agua y sistemas de drenaje, sistemas de transporte, sistemas de energa y sistemas de comunicacin. La sustentabilidad es la idea general de la satisfaccin de necesidades del presente sin comprometer las necesidades del futuro. Se trata de sobrevivir. Un edificio verde o sustentable est deliberadamente diseado para minimizar el impacto en el medio ambiente natural y maximizar la eficiencia en el uso de recursos tales como materiales, agua y energa a lo largo del ciclo de vida del edificio.Aunque este libro se centra en el medio ambiente en y alrededor de edificios, hay una considerable interaccin entre diferentes factores ambientales, como se muestra en el modelo simple de la Figura 1.1.Las conexiones entre los ambientesDesde los primeros tiempos, la gente ha adaptado su hbitat para proporcionar el abrigo de la intemperie y otras amenazas a la vida. Los primeros humanos hicieron uso de los refugios naturales, como cuevas, y luego construyeron refugios usando materiales disponibles, como las pieles de animales, piedras, paja o madera. Edificios modernos implican tantas caractersticas en el diseo, los materiales y la construccin que es fcil olvidar que el objetivo fundamental es proporcionar un ambiente interno que es diferente del ambiente externo.Un entorno construido responde al medio ambiente natural local, y por lo tanto diferentes tipos de edificios se encuentran en diferentes partes del mundo. El clima es un factor importante en la determinacin de las caractersticas del edificio, junto con la disponibilidad de los materiales y tcnicas de construccin. Algunas de estas interacciones se resumen en la Tabla 1.1. Otras influencias en tipos de edificios son las tradiciones locales y los estilos arquitectnicos internacionales.Interacciones y problemasAlgunas de las interacciones entre los efectos integrados y entornos naturales que causan preocupacin: El consumo de los recursos no reponibles, como el combustible fsil. El consumo de recursos sin reemplazo, como bosques de madera dura. Cambios perjudiciales para el hbitat local, como la deforestacin. Cambios perjudiciales para el hbitat mundial, como el cambio climtico.Estas preocupaciones estn conectadas a diversos temas de este libro y se discuten, en su caso, en otros captulos.Recuerden tambin que el medio natural puede sufrir grandes cambios, sin la presencia de los seres humanos. Gran Bretaa, por ejemplo, ha sido sometida a las glaciaciones y perodos clidos, y eso haciendo caso omiso al tiempo geolgico anterior, cuando Gran Bretaa estaba conectada a Canad y se posicionaba en el Ecuador. Las montaas de la Tierra se han erosionado y cayeron en el mar para formar nuevas capas de roca que, a su vez, han formado nuevas montaas; esto ha ocurrido cuatro veces en toda la vida del planeta. Y hace tan slo 20.000 aos se poda caminar en tierra firme entre Inglaterra y Francia, donde el tnel del Canal de la Mancha ahora cruza.Tabla 1.1 Ejemplos de conexiones ambientalesCaractersticas del ambiente naturalCaractersticas del ambiente construido

Climas clidos, secosSuperficies de color claro Salida de alero para dar sombra Las aberturas para las brisas Patios para atrapar refrigerador de aire

Climas templados, hmedosLos materiales ligeros Edificios sobre pilotes para la ventilacin

Climas frosNaturalmente sitios protegidos Alto aislamiento Construccin hermticas

NevadasTechos fuertes para carga Cubiertas inclinadas a descartar la nieve

Vientos fuertesNaturalmente sitios protegidos Bajo los edificios hundidos

BosquesMadera como material de construccin

CanterasPiedra como material de construccin

Suelo de arcillaLadrillo de barro o construccin de adobe Ladrillo cocido como material de construccin

Zonas de terremotosTiro bajo construccin flexible Estructuras de hormign armado La evitacin de mampostera sin garanta

El ambiente construidoLa mayora de las personas en la Tierra viven y se mueven en un entorno construido, hecho por el hombre que hemos insertado en el medio ambiente natural. Las caractersticas del entorno construido incluyen edificios, electricidad y suministro de agua, carreteras, puentes, tneles, ferrocarriles, puertos y aeropuertos. Las caractersticas ms grandes del ambiente construido pueden dejar su huella en el medio natural durante miles de aos despus de que han sido abandonados. Los ejemplos incluyen pirmides, crculos de piedra, fuertes de tierra, pistas y caminos antiguos y es interesante preguntarse qu partes del entorno construido actual podran, si son abandonados, durar miles de aos a partir de ahora.El enfoque de este libro est en los edificios dentro de entorno construido en lugar de las carreteras y puentes. Estos tipos de construccin son variadas e incluyen casas, escuelas, tiendas, edificios de oficinas, fbricas, centros comerciales. La mayora de los edificios estn diseados para tener las personas que viven o trabajan en el interior y por lo tanto estamos interesados en aquellos aspectos de los edificios que afectan el confort humano. Estos factores incluyen la calefaccin, la refrigeracin, la iluminacin, el rendimiento acstico, el uso de los servicios como la electricidad y el agua. Entrelazado con estos temas es el uso sostenible de los recursos para construir y para hacer funcionar los edificios.Considerado el paso del tiempo, podemos considerar que los edificios tengan cuatro grandes etapas, como se muestra en la Figura 1.2 y se describe a continuacin.1. Diseo: la etapa en que pensamos acerca de lo que queremos y especificamos la mejor manera de hacerlo. Las decisiones tomadas en esta etapa ltima de la vida til del edificio, y las decisiones de diseo pobres son por lo general difciles de remediar.2. Construccin: en esta etapa el edificio es hecho, lo que requiere recursos de la tierra, como los materiales y la energa y esto tendr un impacto en el medio ambiente natural.3. Rendimiento: el escenario ampliado del edificio, ya que proporciona beneficios a las personas, pero que requiere acuerdos para el suministro de energa, suministro de agua y eliminacin de residuos. Este desempeo contina, para bien o para mal, durante la vida til del edificio.4. Eliminacin: la etapa en que el edificio es desmontado y sus materiales y accesorios son reciclados o eliminados con un impacto mnimo sobre el medio ambiente.

Figura 1.2 Principales etapas en la vida de un edificioLos temas tcnicos tratados en este libro son aplicables, segn proceda, a todas las etapas de la vida total de un edificio. El ltimo captulo sobre 'Edificios Verdes' vuelve a las cuestiones ms amplias de rebajar, construir y utilizar edificios de manera que sea ambientalmente responsable.CLIMALa atmsfera de la Tierra es un ambiente particular que produce efectos siempre cambiantes en la luz del sol y las nubes, la presin y el viento, la temperatura y la humedad, y la precipitacin en forma de lluvia, granizo y nieve. Cuando se observan estas variaciones de corto plazo de tiempo en un lugar y considerados durante un perodo de tiempo forman un clima. El clima vara de un lugar a otro en la Tierra y crea una variedad de entornos.Los mecanismos fsicos que impulsan el sistema climtico global incluyen la energa recibida del sol, la rotacin de la Tierra, la conveccin de masas de aire, el calentamiento de masas de tierra y agua, y la evaporacin del agua y su posterior condensacin y precipitacin. Estos mecanismos estn relacionados entre s de manera compleja y producen variaciones que dependen de los ciclos regulares de tiempo, tales como los cambios diarios y anuales, y las variaciones que son al azar. La previsin del tiempo local en una base diaria es un reto, pero hay buenos datos para la frecuencia probable de los acontecimientos en un rea y esta informacin es ms importante para el diseo de edificios.Directa o indirectamente, el clima tiene una influencia en todas las actividades humanas, ya que afecta a los recursos de las rocas, el suelo, la vegetacin y el agua en una regin. Por lo tanto, el clima est interrelacionada con las caractersticas sociales tradicionales en una regin, como los tipos de alimentos que crecen, la ropa usada y los edificios en que se vive. Incluso en zonas con poca tradicin el clima local seguir afectar estilos de la agricultura, los edificios y sus servicios, el ocio actividades y transporte.El clima subyacente de una regin puede estar relacionado con determinados factores que se enumeran a continuacin y que se describen en los siguientes apartados: Latitud geogrfica Estacin del ao Altitud y topografa Efectos del agua Circulacin atmosfrica.LatitudLa latitud geogrfica de un lugar en la tierra es una medida de su posicin por encima o por debajo de la lnea ecuatorial, y se mide generalmente por ngulos en grados. La intensidad de la radiacin solar disminuye a medida que aumenta la latitud.La radiacin solar y el efecto de calentamiento recibido del sol es ms fuerte cuando llega a la superficie de la Tierra 'recta', en un ngulo de 90 respecto a la superficie. Pero la mayora de las partes de la Tierra reciben la luz del sol en un ngulo inferior a 90 respecto a la superficie, en especial hacia los polos de la Tierra. La radiacin es entonces menos intensa por un factor no lineal que vara con el coseno del ngulo. Por tanto, el calor recibido en la Tierra del Sol es significativamente menor en las latitudes ms altas cerca de las regiones polares.Estaciones del aoLa intensidad de la radiacin del Sol tambin vara con la estacin del ao. El ngulo en el que la radiacin del Sol cae sobre la superficie cambia como la inclinacin y la rbita de la Tierra alrededor del Sol, como se muestra en la Figura 1.2. En las latitudes tropicales, cerca del Ecuador, hay poca diferencia en el calentamiento solar entre el verano y el invierno. En latitudes altas, en las regiones rticas o antrticas, el Sol nunca se eleva por largos perodos del ao.La rbita de la Tierra alrededor del Sol es ligeramente elptica y el eje de la Tierra est inclinado 23.5 con respecto al plano que pasa por el Sol y el ecuador. Esta inclinacin causa el cambio en la radiacin, la duracin de da y el clima entre el verano y el invierno. Si no haba ninguna inclinacin entonces no habra condiciones climticas relativamente uniformes en todo el ao.Figura 1.3 Movimiento de la Tierra alrededor del Sol Verano: zonas septentrionales reciben mayor radiacin solar en forma de rayos huelga en ngulo ms favorable. Invierno: las zonas septentrionales reciben menor radiacin como los rayos huelga en ngulo menos favorable. 21 de junio de verano en el hemisferio norte. La Tierra est inclinada sobre el eje a 23,5 en su rbita alrededor del sol. Sol con la Tierra se muestra en dos posiciones de su rbita alrededor de Sol 21 de diciembre del pleno invierno en el hemisferio norte.Cada da el sol traza una trayectoria aparente en el cielo. En el hemisferio norte el solsticio de invierno es el 21 de diciembre y marca el camino ms bajo y el da ms corto. El solsticio de verano el 21 de junio marca el camino ms elevado y el da ms largo. Los equinoccios son el 21 de marzo para la primavera (vernal) y el 21 de septiembre otoal en el hemisferio norte. En estas dos fechas todos los lugares de la Tierra tienen una jornada de 12 horas y una noche de 12 horas, con la salida del sol es exactamente hacia el este y el atardecer exactamente, hacia el oeste.Altitud y topografaLa altura de un lugar por encima del nivel del mar afecta a su clima ya que la temperatura del aire disminuye con la altitud. Incluso en las zonas tropicales es posible para las tapas de las altas montaas para estar cubiertos de nieve. La temperatura del aire se reduce en 6,5 C por cada 1000 metros de incremento de la altitud.Las caractersticas de la superficie de la Tierra, o la topografa, tambin influyen en el clima local, al afectar la formacin de viento, nubes y lluvia. Por ejemplo, el aire tan hmedo desde el ocano barre la ladera de una montaa el aire se enfra, forma nubes y provoca la lluvia y la nieve que caen. A medida que el viento sopla por las laderas de sotavento en el otro lado de las montaas el aire por lo general se calienta y las nubes tienden a desaparecer.Efectos de aguaGrandes masas de agua cubren la superficie de la Tierra y tienen un efecto considerable sobre el clima, tanto a nivel local como a nivel mundial. Los ocanos y grandes lagos afectan los climas reduciendo los extremos de la temperatura del aire en lugares cercanos y la direccin del viento de ellos. La masa de agua en un ocano o un lago absorbe el calor y lo que tarda ms en calentarse y ms en enfriarse que una masa de tierra. Por lo tanto, las temperaturas del aire sobre el ocano y en lugares cercanos a los ocanos tienen variaciones pequeas en la temperatura del aire que en lugares a la misma latitud, pero tambin del interior. Por ejemplo, Glasgow y Mosc tienen latitudes similares, pero tienen climas muy diferentes.Los ocanos del mundo almacenan grandes cantidades de energa trmica y este almacenamiento de calor estabiliza las variaciones de las temperaturas en el planeta y los mantiene dentro de un rango relativamente estrecho de valores comparados con otros planetas en el sistema solar. En los ocanos hay grandes corrientes, como la Corriente del Golfo y de El Nio, que distribuyen esta energa en todo el mundo e interactan con los sistemas meteorolgicos.Circulacin atmosfricaLos movimientos de grandes masas de aire en la atmsfera influyen en el clima, produciendo vientos que distribuyen el calor y la humedad. Cinturones mundiales de viento, como los vientos alisios, alrededor de la Tierra y se desplazan hacia el norte y el sur como las estaciones del ao del cambio. En la primavera se mueven hacia los polos y en el otoo se desplazan hacia el ecuador. Estos cambios de viento ayudan a explicar por qu algunas reas tienen estaciones lluviosas y secas distintas.Tipos de climaLos diferentes climas encontrados en el mundo pueden ser descritos por diversos sistemas de clasificacin que tengan en cuenta las caractersticas de una regin, como la vegetacin, la temperatura media y las precipitaciones medias. A los efectos de estudiar el efecto del clima en edificios y el confort humano, los cuatro tipos de clima generales que se describen en la Tabla 1.2 son tiles.

Tabla 1.2 Tipos de climaTipos de climaCaractersticas tipicas

FrioPrdida excesiva de calor durante la mayor parte del ao Las temperaturas mnimas: por debajo de -15 C

TemperadoLa prdida de calor excesivo durante una parte del ao La prdida de calor inadecuada para una parte del ao Intervalos templados: -30 C a 30 C Precipitaciones posible en todas las estaciones

Caliente / SecoEl sobrecalentamiento de la mayor parte del ao El aire seco permite la evaporacin Rangos de temperatura: -10 C a 45 C Radiacin alta Fuertes vientos

Clido / HmedoEl sobrecalentamiento de la mayor parte del ao El aire hmedo inhibe refrigeracin Temperatura menudo por encima de 20 C Humedad relativa media en torno al 80% La precipitacin elevada en ciertos meses

Ambiente alrededor de los edificiosDesde la perspectiva de un solo edificio, el clima es el conjunto de condiciones ambientales que rodean el edificio y se enlazan con l. El estudio del clima para el entornos construidos locales generalmente implica el estudio de los sistemas ms pequeos del clima de los descritos anteriormente, y en el captulo 14 considera detalles de la medida del clima y de microclimas.Las siguientes caractersticas generales del entorno natural local son importantes para nuestra eleccin del emplazamiento de los edificios y ciudades: Disponibilidad de agua potable Drenaje de suelo Seguridad de las inundaciones Refugio de tiempo reinante Orientacin al Sol, segn el casoCambio climticoEl cambio climtico puede ser un tema cientfica y polticamente controversial. Los registros de temperatura global muestran que la Tierra se ha calentado al menos 0,5 C durante el siglo pasado. Se han producido cambios en la temperatura global en pocas pasadas, como las edades tropicales y edades de hielo, que pueden estar vinculados a los efectos naturales de la variabilidad solar, volcanes y los impactos de meteoritos, incluso. A pesar de las dificultades de ser cierto sobre algunos datos, existe una considerable evidencia cientfica que sugiera que las actividades de los seres humanos estn causando el actual aumento de las temperaturas globales.Cualesquiera que sean las causas exactas del calentamiento global, sus efectos cambian la ecologa de muchas partes de la Tierra y traer dificultades para las personas que viven all. Los posibles efectos del calentamiento global incluyen: Derretimiento de los hielos polares causando un aumento en los niveles del mar y la desaparicin de la tierra Aumento de la severidad de las tormentas e inundaciones El cambio en los patrones de lluvia, formando nuevos desiertos Los cambios en las corrientes ocenicas, causando cambios en el clima local Los cambios en los patrones de las nevadas y las placas de hieloGases de efecto invernaderoLa atmsfera que rodea la Tierra se comporta como un gran 'invernadero' alrededor de nuestro mundo y mantiene una cierta proporcin del calor recibido desde el sol. Hay un equilibrio entre el calor absorbido y emitido por el planeta Tierra. El aumento de ciertos gases de efecto invernadero'' en la atmsfera, como el dixido de carbono de la quema de combustibles fsiles, aumenta el efecto invernadero y reduce la cantidad de calor que el planeta Tierra sera de otro modo irradiar hacia el espacio. Por tanto, este efecto particular de efecto invernadero responsable del calentamiento global.Los gases invernadero son aquellos gases que tienen una gran influencia en el efecto invernadero. A continuacin se describen los gases de efecto invernadero significativos, incluyendo algunos cuyas cantidades son influenciados por el comportamiento humano. Vapor de agua H2O: se produce de forma natural de las aguas del mundo, sin incluir las nubes, y representa la mayor parte del efecto invernadero en la Tierra. Dixido de carbono CO2: producido por la quema de combustibles fsiles y bosques y por toda la descomposicin orgnica. Las chimeneas, tubos de escape de los vehculos de motor y los incendios forestales son las principales fuentes. Metano CH4: el componente principal de los suministros de gas natural. El metano se produce por la descomposicin de la materia orgnica y tambin por la digestin de ovejas y ganado. Los xidos de nitrgeno NOx: los diversos xidos de nitrgeno, que se producen principalmente por las emisiones de vehculos de motor. Clorofluorocarbonos CFC: familias de compuestos qumicos fabricados para uso en refrigeradores y aerosoles, y para el aislamiento. Aunque inerte en el punto de uso, los CFC escapar a la atmsfera superior, donde reaccionan qumicamente y agotan la capa de ozono que necesitamos para la proteccin contra el exceso de radiacin ultravioleta del sol.Los CFC, que se describe ms arriba, se clasifican como uno de los gases de efecto invernadero de las minoras, pero que desempean un papel nico al hacer reaccionar qumicamente con el ozono en la atmsfera superior. Esta capa de ozono filtra las longitudes de onda ms cortas de la luz ultravioleta que, en grandes cantidades, son perjudiciales para las formas de vida y provocan efectos en los seres humanos, tales como el cncer de piel. No queremos daar la capa de ozono, y ya que los acuerdos en la dcada de 1990 el uso de CFC se ha reducido drsticamente, como se describe en el apartado Refrigerantes en el captulo 4.Acuerdos de emisin de gases de efecto invernaderoEl efecto invernadero natural de la atmsfera de la Tierra es uno de los mecanismos que hacen posible la vida en este planeta y tambin es un mecanismo que se puede cambiar, para bien o para mal, por nuestras actividades humanas. Existe la necesidad de un consenso generalizado de que los gobiernos del mundo a ponerse de acuerdo sobre los objetivos y los mecanismos para limitar las emisiones de gases de efecto invernadero.El Protocolo de Kyoto es un acuerdo entre pases para reducir sus emisiones de dixido de carbono y otros cinco gases de efecto invernadero. La mayora de los pases del mundo se han sumado al acuerdo de Kyoto y los acuerdos similares, tales como la Declaracin de Washington. A pesar de algunas diferencias sobre los detalles de los acuerdos se espera que un sistema unificado de control surgir en los prximos aos. En general, los acuerdos internacionales establecen lmites a las emisiones de gases de efecto invernadero para cada pas. Estos cuotas de las emisiones se pueden expresar en trminos de "crditos de carbono", que tambin puede ser objeto de comercio entre pases o empresas. Por ejemplo, un pas con grandes extensiones de bosques, que absorben dixido de carbono, obtiene crditos de carbono que otros pases pueden comprar para compensar los efectos de sus emisiones.CONFORT AMBIENTALA pesar de los retos de la utilizacin de nuestro entorno natural con cuidado tenemos la necesidad de construir un ambiente construido con lugares cmodos donde podemos vivir y trabajar. La comodidad fsica de los seres humanos depende en gran medida de los siguientes factores fsicos: Temperatura Entorno de iluminacin Calidad del aire Entorno acsticoLa medida tcnica y el control de estos factores dentro de los edificios se discute en los distintos captulos de este libro. La figura 1.4 resume los factores importantes para el confort humano dentro de los edificios y da una vista previa de las unidades tpicas y rangos de confort.Fuera del centro de nuestra comodidad fsica humana, las caractersticas del entorno construido interactan con muchos temas ms amplios, como se indica en las secciones anteriores sobre el clima y el calentamiento global. Temas generales, como la salud y la seguridad, el uso de materiales, el uso de la tierra, uso de energa y la gestin del carbono, el uso del agua, la reduccin de los residuos y la contaminacin se producen a travs de los distintos captulos del libro. El ltimo captulo en las declaraciones de 'edificios verdes' a temas y cuestiones clave.Figura 1.4 Resumen de las condiciones de confortTemperaturaHumedadSonidoIluminacin

Temperatura de bulbo secoHumedad relativaNivel de sonidoIluminancia

100 C Punto de ebullicin del aguaAire saturado al 100%140 dB (A) Umbral del dolor50000 lux Luz solar

Rango de confortDa de verano de 25 CAire hmedo al 70%70 dB oficina ocupada10000 lux exhibicin de la tienda

Rango de confort400 lux iluminacin de oficina

Rango de confort5 C Da de invierno40% da seco30 dB pieza silenciosa 50 lux Pasillo

0 C Punto de congelacin0% aire seco0 dB (0) umbral de audicin0 lux sin luz