Sistemas pasivos: Ventilación natural

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SISTEMAS PASIVOS: VENTILACIÓN NATURAL
DESCRIPCIÓN
La ventilación natural es la ventilación en la que la renovación del aire se produce
exclusivamente por la acción del viento o por la existencia de un gradiente de
temperaturas entre el punto de entrada y el de salida (Código Técnico de
Edificación, 2006). Consiste en favorecer las condiciones (mediante diferencias de
presión y/o temperatura) para que se produzcan corrientes de aire de manera que el
aire interior sea renovado por aire exterior, más frío, oxigenado y descontaminado.
CARACTERISTICAS
Las fuerzas impulsoras del aire en movimiento en todos los casos de ventilación
natural son atribuidas a las diferencias de presión creadas a través de las distintas
aberturas de la estructura del edificio. Estas diferencias de presión son causadas por
el efecto combinado de dos mecanismos: el viento y la diferencia de temperatura.
La ventilación cubre las necesidades higiénicas y de bienestar del uso y ocupación de
los edificios mediante dos posibles estrategias: sustitución del aire, para renovar el
aire viciado, y su movimiento para reducir la sensación de calor en un ambiente
sobrecalentado. En general, la ventilación más correcta es aquella que utiliza ambas
técnicas, manteniendo el movimiento del aire bajo los límites de incomodidad
funcional.
La ventilación natural puede utilizarse como estrategia bioclimática para la
eliminación del sobrecalentamiento y la reducción de la sensación de calor en los
periodos de sobrecalentamiento.
Conviene recordar que la actual normativa técnica sobre calidad de aire interior (DBHS3 del Código Técnico de Edificación) exige la correcta ventilación de las estancias
para garantizar la salubridad en el interior de las edificaciones. En ese sentido hay
que señalar que la ventilación natural puede ser una herramienta de tipo pasivo
aplicable en los meses de calor y la renovación de aire interior es una necesidad que
debe garantizarse todo el año. Por tanto, ambos objetivos pueden o no ser
compatibles con la misma estrategia de diseño dependiendo de la época del año y
del sistema elegido.
Para el diseño de la edificación que quiera utilizar la ventilación natural como
estrategia es importante tener en cuenta que el aire caliente tiene un menor peso
especifico que el aire frío, y las masas de aire caliente se concentran en las partes
altas de las estancias, siendo suficiente en algunas ocasiones con mantener una
ventilación de las partes altas de las habitaciones mediante montantes practicables,
o alejando estas masas de aire con unos techos a mayor altura de lo normal.
Las técnicas de ventilación natural se clasifican en (Neila, 2004):
1. Ventilación natural pura: se produce cuando existen diferencias de presión entre
el interior y el exterior del local.
-1–
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•
Directa: consiste en la renovación del aire a través de las ventanas abiertas
durante un periodo de tiempo al día (Figura 1).
Figura 1. Ventilación directa (Fuente:
http://wiki.aia.org/wiki%20pages/natural%20ventilation.aspx)
•
Cruzada: Se produce mediante la apertura de huecos practicables en fachadas
opuestas que dan a espacios exteriores (Figura 2). Es conveniente que éstas se
orienten en el sentido del viento dominante, según las características de éste.
El efecto también se consigue si las fachadas reciben radiación solar de forma
no simultánea, de manera que haya una diferencia térmica en su superficie y
en aire próximo a ellas.
Figura 2. Ventilación cruzada (Fuente:
http://wiki.aia.org/wiki%20pages/natural%20ventilation.aspx)
2. Ventilación forzada natural: refuerzo de la ventilación natural para que sea
eficaz mediante sistemas mecánicos (ventiladores, extractores o impulsores)
junto con los sistemas naturales de ventilación.
•
Recalentamiento en fachada: los dispositivos de calentamiento para el
invierno, tales como muros trombe e invernaderos, pueden servir como
recalentadores de aire en verano, incrementando su velocidad forzando de
manera natural la ventilación. Para ello, los invernaderos, galerías
acristaladas y muros trombe deberán modificar su funcionamiento (Figura 3).
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Figura 3. Invernadero (izquierda) y Muro trombe (derecha) funcionando como
estrategias de ventilación (Neila, 2004).
•
Recalentamiento en cubierta: deberán ser más eficaces que los de fachada ya
que reciben más radiación y durante más horas.
•
Chimenea solar: la corriente de aire se genera a partir de los gradientes
térmicos originados por la radiación solar al calentar el aire contenido en un
recinto (denominado chimenea solar) en lo que se conoce como efecto
chimenea. Este efecto consiste en que el aire caliente, de menor densidad,
tiende a ascender y salir al exterior, forzando al creación de una corriente de
aire fresco del exterior que penetra en el edificio para reemplazarlo, con lo
que se va sustituyendo el aire interior por aire exterior a menor temperatura
(Figura 4).
Figura 4. Esquema de funcionamiento de una chimenea solar (Czajkowski;
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Chimenea_solar.png)
3. Ventilación inducida: para forzar la entrada de aire en un local mediante una
boca suficientemente grande, correctamente orientada y a suficiente altura.
•
Chimenea ó torre de viento (de una boca ó de múltiples bocas): se utiliza
también para ayudar a salir al aire, pero en este caso aprovecha el efecto del
viento. Consisten en unos salientes por encima de las cubiertas orientados en
el sentido opuesto a la dirección del viento para captar y conducir el aire
fresco hacia el interior del edificio (Figura 5). Utilizadas sobre todo en zonas
cálidas con abundancia de vientos frescos en una dirección predominante.
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Figura 5. Ejemplo de chimenea de viento (Fuente:
http://wiki.aia.org/wiki%20pages/natural%20ventilation.aspx)
VENTAJAS E INCONVENIENTES
Entre las ventajas de utilizar la ventilación natural como estrategia pasiva de
acondicionamiento son:
•
No produce consumo energético
•
Evita los costes de mantenimiento de otras soluciones no pasivas
•
Soluciona los ruidos provocados por los sistemas de ventilación forzada
Como inconvenientes:
•
Difícil cuantificación de sus efectos en la etapa de diseño
•
Comportamiento aleatorio en algunos de los casos y por tanto difícil
optimizar con un control eficiente. La ventilación natural está limitada por
condiciones ambientales exteriores del edificio, por la dificultad
regulación y por no poder reducir la temperatura por debajo de
temperatura ambiente exterior.
•
Estrategia dudosa en casos de contaminación exterior por efectos del tráfico o
similar
de
las
de
la
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y/O APLICACIÓN
Los sistemas de ventilación natural, a diferencia de los sistemas mecánicos de
ventilación, necesitan ser diseñados conjuntamente con el edificio, ya que el edificio
y sus componentes son elementos que pueden reducir o incrementar el movimiento
del aire.
La mayor parte del consumo del edificio se define en las fases de diseño, donde se
determina la forma y orientación y, por tanto, las posibilidades de ventilación
natural. La ventilación natural aparece como una estrategia para alcanzar las
condiciones de confort térmico en los meses en los que es necesaria la refrigeración
según las condiciones climáticas.
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El diseño de la edificación puede ayudar a la creación de corrientes de aire por:
o
Diferencia de presión debida al viento.
o
Ventilación cruzada.
o
Diferencia de presión entre las fachadas del edificio.
o
Diferencia de presión entre el exterior y el interior.
o
Succión provocada por la ascensión de masas de aire más caliente al facilitarles
la salida al exterior (efecto chimenea): Se consigue mediante la abertura en la
parte superior del recinto provocando una extracción del aire caliente debido a
las otras aberturas en la parte baja de la estancia que permiten la entrada de
aire fresco.
Si mediante el diseño se logra que un flujo de aire actúe a la temperatura adecuada
sobre los muros, tabiques, techos y suelos, permitirá un intercambio entre estos
elementos y el aire, cediendo o absorbiendo lentamente calor, moderando el
aumento o disminución de la temperatura del ambiente y, por tanto, haciéndola
confortable durante más tiempo.
Otra solución interesante para conseguir ventilación natural es la disposición de
patios interiores, protegidos convenientemente del sol, que actúan como
acumuladores de aire frío ya que, al tener el aire en estos recintos condiciones
distintas de temperatura y humedad que el aire interior de la edificación, permiten
que se produzca el movimiento de aire frío necesario para la ventilación cruzada.
CONSEJOS
Los siguientes puntos deberían ser tenidos en cuenta cuando se selecciona un sitio
para un proyecto de edificio adecuado para ventilación natural:
•
Obtener el mayor aporte del flujo de aire según la topografía y la posición de
los edificios colindantes para lograr un incremento del potencial de ventilación.
o
En montañas y cerros conviene localizar los edificios en la mitad de la
pendiente, ya que en esta posición los vientos moderados que suben por
ella pueden generar ventilación cruzada en la sección más corta del
edificio.
o
En la cercanía del mar, ríos o lagos, el edificio debería ubicarse cerca de la
costa con el eje longitudinal paralelo a la costa para aprovechar las brisas
marinas.
•
Equilibrar la utilización de los recursos naturales para un mejor compromiso
entre el confort térmico en verano e invierno.
•
Evitar situaciones con vientos permanentes no deseados.
•
No utilizar flujos de aire con contaminantes o polvo.
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REFERENCIAS TÉCNICAS
De Luxán, Margarita; Gómez, Gloria; Reymundo, Araceli (2010) Guía para el diseño
de edificios de viviendas sostenibles y energéticamente eficientes en el ámbito del
Principado de Asturias. Fundación Estudios de Calidad en la Edificación en Asturias
(FECEA). En prensa.
De Luxán, Margarita (coord.) (1997) Arquitectura y Clima en Andalucía. Manual de
Diseño. Consejería de Obras Públicas y Transportes. Junta de Andalucía. 231 pp.
Ibáñez, M., J.R. Rosell y J.I. Rosell (2004) Tecnología solar. Colección de Energías
renovables. Mundi-Prensa Libros. 545 pp.
Mermet, A. (2005) Ventilación natural de edificios. Ediciones Nobuko, Buenos Aires.
140 pp.
Neila, F.J. (2004) Arquitectura bioclimática en un entorno sostenible. Editorial
Munilla-Lería, Madrid. 443 pp.
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