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Estrategias bioclimáticas: El patio.

Administración — Wed, 11 Mar 2015 18:07:27 +0000

Estrategías bioclimáticas. Estudio paramétrico termodinámico en patios del mediterráneo como herramienta de diseño eco-eficiente.

Investigadores de la Universidad de Sevilla han cuantificado con herramientas matemáticas lo que se sabe desde antiguo: la temperatura de un patio interior es más suave que la del exterior. Parece de sentido común, pero conocer en detalle esta información ayuda a ahorrar energía y dinero, el objetivo de los edificios ecoeficientes.

Los habitantes de las regiones mediterráneas hace siglos que saben que la temperatura de sus patios en verano es más fresca que en la de la calle. “¿Por qué poner entonces la extracción del aire acondicionado en la azotea o la fachada exterior si nos ahorraríamos energía tomando el aire ya más frío del patio?”, se plantea el arquitecto Juan Manuel Rojas.

El investigador, junto a dos profesores de la Universidad de Sevilla, ha desarrollado una herramienta matemática que por primera vez cuantifica el complejo comportamiento termodinámico de los patios. Los detalles se publican en la revista Energies.

“En estos espacios se produce un mezcla de fenómenos de estratificación –el aire caliente sube y el frío baja–, convección –los muros calentados durante el día proyectan el aire hacia arriba– y patrones de flujo –formación de remolinos de viento según la geometría del recinto–”, explica Rojas.

Toda esa información se recoge en un programa mediante datos concretos del clima local –temperaturas medias y vientos–, así como del propio patio –alto, ancho y tipo de material–, ya que no todos absorben la misma radiación. El resultado es una ‘película’ con la evolución del aire a lo largo de las horas.

“El modelo permite cuantificar las ventajas térmicas de los patios, lo que ofrece nuevas posibilidades en el diseño de edificios más eficientes y sostenibles sin salirse de presupuesto”, destaca el arquitecto, que reivindica la continuidad en los edificios actuales de una sabiduría que lleva en uso desde hace 4.000 años.

Los proyectos ecoeficientes de las últimas décadas tienden a eliminar los patios o a colocar atrios acristalados sobre ellos porque se supone que a mayor superficie de fachada, mayor transmisión de energía.

Los atrios acristalados pueden funcionar bien en climas fríos, pero no en el Mediterráneo

“Pero las herramientas de calificación energética con las que se calcula esto asumen que la temperatura del aire del interior y exterior de los patios es la misma, cuando no es así, y hay que tenerlo en cuenta”, insiste Rojas, quien reconoce que los atrios cerrados pueden funcionar bien en el centro y norte de Europa.

El modelo de los investigadores se ha validado con éxito en un hotel de Málaga (Monte Málaga), que sigue las estrategias termodinámicas del patio mediterráneo para mejorar toda su eficiencia energética.

Para climatizar el hotel se toma el aire del fondo del patio, que en verano llega a estar hasta 9 ºC más fresco que fuera. Esto supone un ahorro energético y económico tal que el consumo del edificio es casi la mitad que los de su entorno.

Nueva visión de patios históricos

El estudio también ofrece una nueva interpretación termodinámica de los patios históricos, desde algunos tradicionales en Cádiz y Sevilla hasta el claustro de la catedral de Santiago de Compostela y el del Palacio Farnesio en Roma.

“Los más profundos y estrechos funcionan mejor en las zonas cálidas, mientras que los patios más abiertos lo hacen en regiones situadas más al norte, como podemos observar simplemente navegando con Google Maps”, dice Rojas.

El arquitecto considera que ha sido el clima, y no la cultura o el arte, el que ha seleccionado primero las formas más adecuadas al lugar donde se construían los patios, aunque luego la tradición los haya mantenido: “Igual que la selección natural elige a los mejores organismos, el propio medio ha ido seleccionado las propuestas arquitectónicas que mejor aprovechaban los recursos disponibles”.

Parametric Study of thermodynamics in the Mediterranean Courtyard as a Tool for the design of eco-efficient Buildings.

Fuente: Parametric Study of thermodynamics in the Mediterranean Courtyard as a Tool for the design of eco-efficient Buildings.

Autor: Juan M.Rojas – Carmen Galán-Marín – Enrique D. Fernandez-Nieto.

Universidad de Sevilla – hombre de piedra arquitectos

www.agenciasinc.es

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El confort térmico

Administración — Tue, 10 Mar 2015 18:56:29 +0000

Autor: Arq. María Blender

El confort térmico es la sensación que expresa la satisfacción de los usuarios de los edificios con el ambiente térmico. Por lo tanto es subjetivo y depende de diversos factores.

El cuerpo humano “quema” alimento y genera calor residual, similar a cualquier máquina. Para mantener su interior a una temperatura de 37°C, tiene que disipar el calor y lo hace por medio de conducción, convección, radiación y evaporación. En la medida como se acerca la temperatura ambiental a la temperatura corporal, el cuerpo ya no puede transmitir calor por falta de un gradiente térmico, y la evaporación queda como única forma de enfriamiento.

Una de las funciones principales de los edificios es proveer ambientes interiores que son térmicamente confortables. Entender las necesidades del ser humano y las condiciones básicas que definen el confort es indispensable para el diseño de edificios que satisfacen los usuarios con un mínimo de equipamiento mecánico.

Factores

La producción de calor del cuerpo depende principalmente del nivel de actividad de la persona.

Para la disipación de calor, estos factores son críticos:

Factores ambientales
Temperatura del aire
Humedad relativa del aire
Movimientos de aire
Temperatura media radiante
Factores personales
Vestimenta de la persona

La sensación térmica además depende fuertemente de las expectativas de la persona. Así que influyen el clima exterior, la estación del año y la hora del día, el asoleamiento, la iluminación y la calidad del aire interior, entre otros.

Las recomendaciones y normas pueden diferir bastante en los valores concretos para los factores ambientales. Esto se debe a la complejidad de las interacciones entre los diferentes elementos. Además hay que considerar que la mayoría de los criterios fueros desarrollados para el caso de invierno, con temperaturas exteriores bajas y calefacción ambiental, y para ambientes de estadía permanente.

Temperatura del aire

La temperatura del aire determina cuánto calor el cuerpo pierde hacia el aire, principalmente por convección. La temperatura del aire basta para calificar el confort térmico siempre y cuando la humedad y la velocidad del aire y el calor radiante no influyen mucho en el clima interior.

El rango de confort se extiende de alrededor de 20°C en invierno a alrededor de 25°C en verano.

Para el confort también es importante el gradiente térmico vertical. Se aconseja que entre la cabeza y los pies no debería haber una diferencia mayor a 3 Kelvin. No deseables son cambios fuertes de temperatura.

La temperatura del aire percibida como agradable está en estrecha relación con los otros factores ambientales. De tal manera que una temperatura ambiental insatisfactoria puede compensarse, dentro ciertos rangos, mediante ajustes de uno o más de los otros factores ambientales. El uso de la vestimenta apropiada también entra en esta categoría, pero a nivel personal.

Humedad relativa del aire

La evaporación de humedad de la piel es principalmente una función de la humedad del aire. El aire seco absorbe la humedad y enfría el cuerpo efectivamente. Favorable para la salud humana es una humedad relativa del aire entre los 30 a 40% como mínimo y 60 a 70% como máximo.

Confort térmico

Movimientos de aire

El movimiento del aire influye fuertemente en la pérdida del calor del cuerpo por convección y por evaporación. Las velocidades de aire hasta 0,1 m/s por lo general no se perciben.

En general son agradables y deseables los movimientos entre 0,1 a 0,2 m/s. Cuando los movimientos de aire enfrían el cuerpo humano más allá de lo deseado se habla de corrientes.

Representan un serio problema de confort térmico en los edificios. No obstante a temperaturas ambientales altas, las brisas hasta 1,0 m/s pueden sentirse agradables, en dependencia del nivel de actividad y de la temperatura.

Sobre los 37°C el aire en movimiento calienta la piel por convección y a la vez la enfría por medio de evaporación. Más alta la temperatura, menor es el efecto refrigerante.

Confort térmico

Temperatura radiante media

La temperatura radiante media representa el calor emitido en forma de radiación por los elementos del entorno y se compone de las temperaturas superficiales ponderadas de todos los cerramientos. Es deseable que el valor no difiera mucho de la temperatura del aire.

Confort térmico

Temperatura operativa

La temperatura operativa es útil para la evaluación del confort térmico, gracias a que de manera más fidedigna representa la temperatura “sentida” por una persona en un ambiente interior.

Es, de manera simplificada, el valor medio entre la temperatura del aire y la temperatura radiante media. Para el invierno se recomienda entre 20 y 22°C mientras en verano se considera aceptable entre 25 y 27°C.

En invierno se aceptan valores más bajos para los dormitorios, las cocinas y los pasillos, y se exige valores más altos para los cuartos de baño y los dormitorios de personas enfermas.

Habitabilidad

El concepto del confort térmico va mucho más allá de la habitabilidad de los edificios. Como condición fundamental se puede establecer que los recintos habitables no tengan moho.

Para garantizarlo, la temperatura superficial interior de la envolvente, en ningún punto debe estar debajo del punto de rocío, para prevenir la condensación superficial. De esta regla solo se pueden exceptuar las ventanas.

La temperatura de rocío es una función de la temperatura y la humedad relativa del aire, claves para el confort térmico.

Eficiencia energética

El confort térmico también está vinculado con la eficiencia energética. La humedad del aire no solo es esencial para el confort, también influye directamente en la eficiencia térmica de un edificio:

El aire húmedo es más difícil de calentar que el aire seco.
Materiales de construcción húmedos tienen un efecto aislante drásticamente reducido.

Consecuentemente es conveniente limitar la humedad del aire en estación fría a un máximo de 50 a 60%.

Confort higro-térmico

Es evidente que la humedad es tan importante para el comportamiento térmico de un edificio como las propiedades de temperatura. Por ese motivo en la actualidad también se habla del “confort higro-térmico”.

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