Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento : aplicación a casos de vivienda social
Abstract
La intención de este trabajo radica en dos aspectos fundamentales: El primero es la comparación del comportamiento térmico de tres patios de una vivienda social gestionada por la Agencia de Vivienda y Rehabilitación de Andalucía (AVRA) ubicada en la ciudad de Sevilla (España) y sus posibilidades de aplicación en viviendas con tipología similar en Colombia. Además, se realizará un estudio vinculado a cuestiones relacionadas con el confort térmico y a factores psicosociales asociados al hecho de que, en estos edificios, el patio se convierta, más que en un mero espacio común, en un nexo de convivencia para los usuarios. Antes de realizar estas comparaciones se van a contextualizar los antecedentes que dan pie a la estructuración de este estudio, las implicaciones que conlleva el cambio climático tanto en España como en Colombia, así como un perfil general de la vivienda social en estos dos países y, por último, las estrategias pasivas que se deben implementar para poder mejor el consumo energético en las viviendas. Para poder llevar a cabo la comparación del comportamiento térmico de los tres patios del caso de estudio ubicado en la ciudad de Sevilla, se han empleado equipos de monitorización que, durante este estudio, fueron instalados para registrar la temperatura por capas de los distintos patios. Seguido a esto, se realiza una modelización energética para comparar los datos obtenidos de los registradores de temperatura con los del software de simulación. Paralelamente, se realizó una encuesta a los usuarios basada en modelos de encuestas normalizadas obtenidas de la literatura científica sobre confort adaptativo, así como de estudios sociológicos y de postocupación. Finalmente, con los datos obtenidos de las monitorizaciones de temperatura y las simulaciones se realiza la discusión y redacción de las conclusiones relacionadas con la eficiencia energética, así como otras cuestiones vinculadas al empleo del recurso arquitectónico del patio en casos de vivienda social y su aplicabilidad en ambos entornos, tanto español como colombiano
Full text
ESTUDIO DEL MICROCLIMA EN ESPACIOS DE TRANSICIÓN COMO RECURSO PASIVO DE ACONDICIONAMIENTO Aplicación a Casos de Vivienda Social ARQ. LINA ELIANA HUERTAS ANGULO Tutor: Carlos Rivera Gómez Directores: Carlos Rivera Gómez Eduardo Diz Mellado Universidad de Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social AGRADECIMIENTOS Quiero agradecerles a mis directores, Carlos Rivera Gómez y Eduardo Diz Mellado, quienes me brindaron su ayuda desde el primer momento en que inicié este trabajo de fin de máster, gracias por toda su disposición, tiempo y conocimientos compartidos en cada etapa de este proceso, mis más sentidos agradecimientos por brindarme siempre su punto de vista y revisar desde sus propios criterios y perspectivas los distintos aspectos que intervinieron en esta investigación. Le agradezco al grupo de campaña de monitorización del año 2019 por su acompañamiento en las distintas visitas realizadas al caso de estudio de este trabajo, principalmente por compartir sus conocimientos en las diferentes herramientas de monitorización y todo lo relacionado a ello. Al director del programa Domingo Sánchez que siempre estuvo muy pendiente de mis compañeros y yo en este proceso. Le agradezco a mi padre que está en el cielo por siempre guiarme y darme fuerzas para seguir adelante, a mi madre por toda la motivación y apoyo, por creer en mí y ser siempre un gran ejemplo de responsabilidad y entrega. A mis hermanos Nathalia y Mario que a pesar de la distancia siempre estuvieron allí apoyándome, dándome un respiro con sus anécdotas, consejos y alientos para seguir adelante. A mi pareja Sebastian, por estar conmigo en todo momento, por apoyarme y creer siempre en mí. A mis amigos y compañeros de máster, Stefania Zambrano, Yoselin Montes de Oca, Renán Polanco y Sarah Teider por acompañarme en este camino, darme ánimos y su apoyo desde el primer día de clases.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN...................................................................................................................................................................................................... 9 1.1. Resumen ............................................................................................................................................................................................................. 9 1.2. Palabras Clave ................................................................................................................................................................................................... 9 1.3. Oportunidad y Justificación del Estudio ....................................................................................................................................................... 10 1.3.1. Consideraciones Generales ................................................................................................................................................................... 10 1.3.2. Consideraciones Específicas ................................................................................................................................................................. 10 2. ANTECEDENTES .................................................................................................................................................................................................. 13 2.1. Cambio Climático ............................................................................................................................................................................................. 13 2.2. Vivienda Social ................................................................................................................................................................................................. 15 2.3. Sistemas Pasivos............................................................................................................................................................................................. 17 2.4. Pobreza Energética ......................................................................................................................................................................................... 19 2.5. Economía del Donut ....................................................................................................................................................................................... 21 3. OBJETIVOS Y METODOLOGÍA .......................................................................................................................................................................... 25 3.1. Objetivos Generales ........................................................................................................................................................................................ 25 3.2. Objetivos Específicos ...................................................................................................................................................................................... 25 3.3. Metodología ...................................................................................................................................................................................................... 26 3.3.1. Fase 1. Estudios Previos......................................................................................................................................................................... 26 3.3.2. Fase 2. Análisis de la Situación Local y definición del Caso de Estudio......................................................................................... 26 3.3.3. Fase 3. Análisis sobre Aspectos Psicosociales y de Confort Térmico vinculados al Patio.......................................................... 26
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 3.3.4. Fase 4. Campañas de Monitorización de Campo. .............................................................................................................................. 27 3.3.5. Fase 5. Estudio de la Temperatura por medio de Programas de Simulación ................................................................................ 28 3.3.6. Fase 6. Conclusiones .............................................................................................................................................................................. 28 4. ANÁLISIS TIPOLÓGICO Y JUSTIFICACIÓN DEL CASO DE ESTUDIO ..................................................................................................... 31 4.1. Tipología de casa-patio tradicional en Colombia ........................................................................................................................................ 31 4.2. Tipología de la casa-patio tradicional en la Cuenca Mediterránea .......................................................................................................... 32 4.3. Justificación del Estudio.................................................................................................................................................................................. 33 4.3.1. Descripción del Caso de Estudio ........................................................................................................................................................... 33 4.3.2. Descripción de la Tipología y Uso de la Vivienda ............................................................................................................................... 33 4.3.3. Definiciones ............................................................................................................................................................................................... 34 4.3.4. Datos Generales y Morfología de los Patios. ...................................................................................................................................... 36 5. CAMPAÑAS DE MONITORIZACIÓN DE CAMPO. ........................................................................................................................................ 41 5.1. Descripción de los Equipos ............................................................................................................................................................................ 41 5.2. Planificación de la Campaña de Campo ..................................................................................................................................................... 42 5.3. Ubicación de los Sensores ............................................................................................................................................................................. 43 5.4. Resultados Obtenidos ..................................................................................................................................................................................... 44 5.5. Discusión ........................................................................................................................................................................................................... 53 6. ANÁLISIS SOBRE ASPECTOS PSICOSOCIALES Y DE CONFORT TÉRMICO VINCULADOS AL PATIO ........................................ 59 6.1. Ideación y Estructura del Cuestionario......................................................................................................................................................... 59 6.2. Análisis de los Resultados Por Pregunta ..................................................................................................................................................... 61 6.3. Análisis de los Resultados Por Categoría.................................................................................................................................................... 65 6.3.1. Datos Sociodemográficos ....................................................................................................................................................................... 65 6.3.2. Datos de la Vivienda ................................................................................................................................................................................ 66 6.3.3. Datos Psicosociales ................................................................................................................................................................................. 67 6.3.4. Datos de Confort....................................................................................................................................................................................... 68 6.4. Resultados y Discusión................................................................................................................................................................................... 69
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 7. SIMULACIONES ENERGÉTICAS. ...................................................................................................................................................................... 72 7.1. Software de Simulación para el Análisis Térmico del Caso de Estudio. ................................................................................................ 73 7.2. Estudio de Soleamiento .................................................................................................................................................................................. 74 7.3. Realización del Modelo Energético del Caso de Estudio .......................................................................................................................... 79 7.4. Resultados y Discusión................................................................................................................................................................................... 95 7.4.1. Tablas resumen ........................................................................................................................................................................................ 95 7.4.2. Análisis de resultados .............................................................................................................................................................................. 98 8. CONCLUSIONES ................................................................................................................................................................................................. 102 Tras la realización de éste trabajo y la ejecución de los distintos ejercicios de campo como las monitorizaciones de campo, la aplicación del cuestionario de aspectos psicosociales y de confort térmico vinculados al patio así como las simulaciones energéticas, se pudo extraer una serie de conclusiones tanto generales como específicas hasta llegar al punto de dar la posibilidad de proponer algunas futuras líneas de investigación en ligación a este trabajo. ..................................................................................................................... 102 8.1. Conclusiones Generales............................................................................................................................................................................... 102 8.2. Conclusiones Específicas............................................................................................................................................................................. 103 8.3. Futuras Líneas de Investigación. ................................................................................................................................................................ 104 9. BIBLIOGRAFÍA. .................................................................................................................................................................................................... 107 ANEXO........................................................................................................................................................................................................................... 111 I. Estudio de Iluminación natural ........................................................................................................................................................................ 111 II. Datos relativos a las simulaciones energéticas ........................................................................................................................................... 114
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 1. INTRODUCCIÓN Figura 1. Vista del patio principal de la Casa Hernán Cortés 4. Fuente: Lina Eliana Huertas Angulo.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social
Estudio de microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 9 1. INTRODUCCIÓN. 1.1. Resumen La intención de este trabajo radica en dos aspectos fundamentales: El primero es la comparación del comportamiento térmico de tres patios de una vivienda social gestionada por la Agencia de Vivienda y Rehabilitación de Andalucía (AVRA) ubicada en la ciudad de Sevilla (España) y sus posibilidades de aplicación en viviendas con tipología similar en Colombia. Además, se realizará un estudio vinculado a cuestiones relacionadas con el confort térmico y a factores psicosociales asociados al hecho de que, en estos edificios, el patio se convierta, más que en un mero espacio común, en un nexo de convivencia para los usuarios. Antes de realizar estas comparaciones se van a contextualizar los antecedentes que dan pie a la estructuración de este estudio, las implicaciones que conlleva el cambio climático tanto en España como en Colombia, así como un perfil general de la vivienda social en estos dos países y, por último, las estrategias pasivas que se deben implementar para poder mejor el consumo energético en las viviendas. Para poder llevar a cabo la comparación del comportamiento térmico de los tres patios del caso de estudio ubicado en la ciudad de Sevilla, se han empleado equipos de monitorización que, durante este estudio, fueron instalados para registrar la temperatura por capas de los distintos patios. Seguido a esto, se realiza una modelización energética para comparar los datos obtenidos de los registradores de temperatura con los del software de simulación. Paralelamente, se realizó una encuesta a los usuarios basada en modelos de encuestas normalizadas obtenidas de la literatura científica sobre confort adaptativo, así como de estudios sociológicos y de postocupación. Finalmente, con los datos obtenidos de las monitorizaciones de temperatura y las simulaciones se realiza la discusión y redacción de las conclusiones relacionadas con la eficiencia energética, así como otras cuestiones vinculadas al empleo del recurso arquitectónico del patio en casos de vivienda social y su aplicabilidad en ambos entornos, tanto español como colombiano. 1.2. Palabras Clave Patio, Cambio climático, Acondicionamiento pasivo, Vivienda social y Simulación energética de edificios.
16 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Según el anterior gráfico el país con el porcentaje más alto de hogares en régimen de alquiler que dedican más del 40% de su renta disponible a pagarlo es España, lo que indiscutiblemente representa un alto impacto en la calidad de vida de las personas, y teniendo en cuenta que las personas que residen en éste tipo de régimen de alquiler tienen menos recursos, es preciso promover viviendas que se adecúen a sus necesidades, que además de accesibles sean eficientes y su consumo energético sea bastante bajo, beneficiando no sólo su costo energético sino también la salud del medio ambiente. - María Luisa Chiappe (1999) menciona que “La experiencia institucional colombiana en materia de vivienda de interés social data de 1939 cuando se creó el Instituto de Crédito Territorial (ICT), entidad que hasta 1991, fue la encargada de construir y otorgar crédito a la compra de vivienda para las clases menos favorecidas” [3] . De esta manera a partir del año 1939 con la creación del Instituto de Crédito Territorial se comenzó a pensar en la construcción en proyectos de vivienda y a partir de ahí de ese punto se fueron implementando más programas de este tipo, hasta la actualidad, que en cada periodo de gobierno presidencial se desarrollan distintos planes de vivienda social para los más vulnerables. Según la gráfica anterior el 25,4% del área total censada para vivienda correspondió a VIS (vivienda de interés social) y el 74,6 a vivienda diferente a la VIS, y en cuanto a obras terminadas el área se dividió en un 20% a viviendas VIS y un 80% a No VIS. Y en cuanto a obras paralizadas se refiere la vivienda VIS ocupó un 35,3% y la vivienda No VIS un 64,7%. Lo que significa una amplia cobertura en la red de viviendas de interés social en Colombia. Figura 5. Grafica que indica los miles de metros cuadrados por tipo de vivienda VIS (Vivienda de interés social y NO VIS (No vivienda de interés social). Fuente: DANE
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 17 2.3. Sistemas Pasivos “Los sistemas de acondicionamiento pasivos han estado siempre presentes en el comportamiento tanto de los seres humanos como de la mayoría de los animales. Desde la actitud más elemental de buscar la protección en cuevas ante los factores climáticos, a las más evolucionadas de reproducir lo que la naturaleza proporcionaba en el lugar, con las dimensiones y la forma deseadas. Estos hechos constructivos simples dieron lugar gracias a la experiencia transmitida de generación en generación, a lo que, partiendo de la arquitectura popular, llegara a ser la arquitectura pasiva y bioclimática” [4]. Dada ésta definición los sistemas pasivos aplicados a la arquitectura son una herramienta empleada desde el momento inicial de un proyecto, es decir desde su concepción y diseño; gracias a éstos sistemas es posible aprovechar al máximo la energía natural para lograr que las condiciones naturales interiores sean óptimas y no requerir de ningún sistema activo para tratar de lograr un nivel de confort aceptable en el interior de los espacios de una edificación, y de éste manera lograr disminuir el consumo energético en las viviendas. Una de las grandes ventajas de los sistemas pasivos, además de la medioambiental es su costo, su implementación por lo general tiene un bajo costo, sin mencionar el ahorro energético y económico que se puede lograr durante la vida útil de una edificación. Dentro de los sistemas pasivos el uso del patio es uno de los recursos más eficientes, debido a su efecto atemperante resulta bastante efectivo debido a que el aire que circula en el patio tiene la capacidad de refrescar el espacio, ya que el aire frío al ser más denso que el caliente tiende a mantenerse cerca del suelo desplazando al aire caliente hacia arriba, y de esta manera se atempera el patio, las paredes mejorando considerablemente la sensación de confort no sólo en el patio sino también en los espacios contiguos a él. Figura 6. Efecto atemperante en patios interiores. Fuente: https://cutt.ly/Sy6mCEt
18 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social El diseño pasivo es aplicable tanto en climas fríos como cálidos. En climas fríos se busca principalmente reducir el uso de la calefacción y en los climas cálidos se procura minimizar el uso de aire acondicionado tratando de almacenar la mayor cantidad de energía en la masa térmica de los materiales de construcción del edificio. Siguiendo estos parámetros en el diseño pasivo en climas fríos se pueden llevar a cabo una serie de técnicas para conseguir un sistema de calefacción natural. Primeramente, uno de los pasos principales es el diseño de una terraza que capte y almacene la energía solar, el uso de ventanas con cristal de radiación baja o el doble acristalamiento para contener el calor del sol; y el uso del muro Trombe, que consiste básicamente en la construcción de un muro inteligente hecho con materiales con la capacidad de almacenar el calor de manera natural. Para el diseño en espacios cálidos es importante aspectos como el aislamiento, que consiste en aislar el interior de los edificios de las condiciones del exterior, el uso de colores claros que reduzcan la ganancia de calor de los muros, el uso de ventilación cruzada, la compacidad, es decir asegurar que el edificio tenga una forma compacta, el uso de fachadas o cubiertas verdes entre otros. Figura 7. Vivienda con técnicas de diseño pasivo. Fuente: https://cutt.ly/Rd4vRkE
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 19 2.4. Pobreza Energética Según Reddy (2000) la pobreza energética puede explicarse como la “falta de alternativas suficientes para acceder a unos servicios energéticos adecuados, económicos, fiables, seguros y ambientalmente sostenibles que permitan ayudar el desarrollo económico y humano [5]. Lo que es totalmente acertado, pues la pobreza energética se relaciona principalmente con la falta de acceso a la energía, y por consiguiente dificultad de acceder a servicios básicos, necesidades domésticas y actividades relacionadas con la educación y sanidad, aunque cabe decir que cada país define la pobreza energética de manera distinta, debido a que cada uno cuenta con características físicas, económicas y sociales muy diferentes. De acuerdo al documento de la Estrategia Nacional contra la pobreza energética 2019-2024, “La pobreza energética es la situación en la que se encuentra un hogar en el que no pueden ser satisfechas las necesidades básicas de suministros de energía, como consecuencia de un nivel de ingresos insuficiente y que, en su caso, puede verse agravada por disponer de una ineficiente en energía” [6], y esta definición se relaciona mucho con el contexto social de España, en el que se necesita de energía para lograr un grado de confort térmico en épocas con temperaturas muy altas o bajas, y debido a que muchas de las viviendas no cuentan con estrategias pasivas que ayuden a afrontar los cambios de temperatura que se experimentan durante todo el año ocasionando un aumento en el consumo energético de las viviendas. En cuanto a las medidas o estrategias más significativas para mitigar la pobreza energética en España, la ya Figura 8. Gráfico de los lugares del planeta donde habitan la mayor cantidad de personas sin acceso a la energía. Fuente: https://cutt.ly/Jao2LMK
20 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social mencionada Estrategia Nacional contra la pobreza energética 2019-2024 resultado de la obligación establecida por el Real Decreto, Ley 15/2018, de 5 de octubre, de mediad urgentes para la transición energética y la protección de los consumidores. Según el Plan Energético Nacional Colombia: ideario energético 2050 “La CEPAL (op. cit.) propone la siguiente definición: “Un hogar se encuentra en pobreza energética cuando las personas que lo habitan no satisfacen las necesidades de energía absolutas, las cuales están relacionadas con una serie de satisfactores y bienes económicos que son considerados esenciales, en un lugar y tiempo determinados, de acuerdo a las convenciones sociales y culturales” [7] lo cual cobra mucho sentido en un país en vía de desarrollo y con casos de pobreza extrema en donde la falta de pago de los servicios básicos resultan es cortes de la prestación de los mismos. Este Plan Energético significa para el país un avance para cumplir con uno de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, el cual trata sobre el acceso a la energía eléctrica para la igualdad, la mitigación de los efectos del cambio climático y por su puesto indirectamente el fin de la pobreza, salud y bienestar, energía asequible y no contaminante entre otros. Uno de los principales objetivos es incrementar la generación de energías renovables de fuentes no convencionales.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 21 2.5. Economía del Donut El reciente modelo económico planteado por la economista británica Kate Raworth y denominado por ella misma “doughnuts economics” o economía del donut, en base al esquema gráfico que sintetiza el modelo, busca reconsiderar el modelo clásico de desarrollo económico por uno nuevo mucho más consciente (y consecuente), en términos medioambientales y sociales tanto a medio como a largo plazo, Raworth, (2017) [8], Es por eso por lo que Raworth propone que el esquema que realmente debería servir para gobernar la economía tendría la forma de un donut, un círculo en el que se evidencie un espacio justo para la sociedad donde se satisfagan las necesidades individuales y colectivas garantizando la sostenibilidad medioambiental en el proceso. En este círculo se consideran aspectos con un fundamento social por lo es el agua, alimentos, salud, educación, energía y demás respetando las limitaciones propias del planeta sin afectar sus ecosistemas y su biodiversidad. Teniendo en cuenta lo anterior y dentro de la temática de este trabajo es pertinente mencionar este modelo planteado por Raworth, y tal como se puede ver en la gráfica cada persona debe existir en este planeta de manera digna, con igualdad de oportunidades y en comunidad, sin afectar la salud de la tierra respetando sus límites de acuerdo con sus medios. El gráfico está compuesto por tres zonas en donde de parte de un agujero interior, en el que enlistan las necesidades básicas del ser humano. Figura 9. Gráfico de la economía del donut o rosquilla. Fuente: https://blog.ruralcentral.es/economia-donut/
22 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social La segunda zona es el exterior del donut, donde se ubican los aspectos que representan un peligro para la sociedad y el planeta, como lo son el cambio climático, la reducción de la capa de ozono, contaminación atmosférica, pérdida de la diversidad, entre otros. Y por último está la zona del cuerpo del donut, ese espacio seguro y justo para la humanidad, ese espacio en el que se debería mover la economía y en el que no se debería dar paso a la zona del exterior del donut. Todo esto ligado a las condiciones del cambio climático, vivienda social, diseño pasivo y pobreza energética hacen que todos estos elementos juntos tomen sentido, porque es justo lo que se propone esta teoría, usar un fundamento social, que en éste caso es la vivienda social, para mitigar amenazas como el cambio climático y la contaminación atmosférica para ayudar en la construcción de un techo ecológico y un lugar justo para la humanidad, en éste caso personas con algún grado de vulnerabilidad económica.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 23 Figura 10. Vista del patio principal de la Casa Hernán Cortés 4. Fuente: Lina Eliana Huertas Angulo. 3. OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
24 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 25 3. OBJETIVOS Y METODOLOGÍA 3.1. Objetivos Generales El objetivo principal de este trabajo es realizar un análisis comparativo de la potencialidad atemperadora térmica global de distintos patios de una vivienda social ubicada en la ciudad de Sevilla (España) en términos objetivos y subjetivos y su posible aplicación al caso de Colombia. Dicho análisis se realizará mediante campañas de monitorización, por medio de la simulación con un software específico su eficiencia energética y estudiando aspectos subjetivos de confort asociados al patio mediante encuestas a los usuarios. El patio como espacio de transición es una herramienta fundamental para poder iluminar y ventilar las edificaciones, por lo que en los últimos años su estudio e investigación ha ido aumentando considerablemente, debido a que es un hecho que a partir su implementación y diseño se puede reducir su consumo energético y mejorar el impacto ambiental del edificio. 3.2. Objetivos Específicos Por lo tanto, los objetivos específicos serán: • Estudiar los parámetros formales del patio que influyen en sus variaciones térmicas respecto a la temperatura exterior. • Analizar las variaciones debidas a variables tales como amplitudes y gradientes térmicos. • Evaluar el comportamiento de la energía pasiva por medio de modelos creados en software de simulación. • Examinar parámetros subjetivos de confort en relación con un análisis psicosocial de los usuarios.
32 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 4.2. Tipología de la casa-patio tradicional en la Cuenca Mediterránea El patio es un elemento que desde la antigüedad ha hecho presencia en todas las grandes civilizaciones mediterráneas, en los pueblos árabe-musulmanes, como las casas en Mesopotamia, Egipto, Grecia y Roma y que hasta la actualidad se retoma como un elemento de adaptación cultural y climática. Eran muy usuales las casas en material de tierra y piedra como técnicas construidas que combinadas con vigas y cuartones de madera se podían crear casas con formas poligonales, estableciendo muy bien la diferencia entre patio y corral, respondiendo el corral a una función netamente ganadera; ambos se diferenciaban también en que el patio ocupaba un lugar muy importante y central dentro del edificio, mientras que el corral solía ubicarse en una posición lateral a un costado. Las características de la casa-patio tradicional en la Cuenca Mediterránea se basaban en la incorporación de un patio con características específicas, como lo es la altura, que favorece la evacuación del aire caliente mejorando las cualidades atemperantes de este espacio. También se incorporaba vegetación, elementos que produzcan sombra o fuentes de agua para mejorar las condiciones climáticas de la casa. Por lo tanto, esta tipología de vivienda se caracteriza por ser introvertido y realzar la importancia del patio como elemento configurador y centro social de los edificios. Figura 14. Casa patio ubicada en Granada, Andalucía. Fuente: Recuperada de google.https://cutt.ly/4d7gfLs
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 33 4.3. Justificación del Estudio 4.3.1. Descripción del Caso de Estudio Teniendo en cuenta diferentes factores, tales como tipología, localización, número de patios, morfología, accesibilidad al lugar y cooperación de los vecinos, entre otros, se llegó a la determinación de seleccionar como caso de estudio un proyecto actualmente dedicado a fines de vivienda social gestionado por la Agencia de Vivienda y Rehabilitación de Andalucía (AVRA), ubicada al noroeste de Sevilla en la calle Hernán Cortés, 4. 4.3.2. Descripción de la Tipología y Uso de la Vivienda La vivienda objeto de estudio de este trabajo, fue construida en el año 1989 por el arquitecto Fernando Carrascal y José Mª Fernández de la Puente, es una vivienda tradicional adaptada a viviendas sociales, consta de tres plantas y un total de 27 viviendas, 2 locales comerciales y aparcamientos. Las casas patio son muy populares en la ciudad de Sevilla, al punto de ser una de las tipologías más representativas de la configuración de la ciudad, el origen de estas se remonta al siglo X fruto de la herencia árabe, a través del tiempo han sufrido muchos cambios y variaciones, pero la esencia de patio no varía, incluso en el modelo de vivienda colectiva este elemento prevalece. “Cuando en un período temporal concreto se retoma la dinámica de potenciar la vivienda en el casco histórico de la ciudad, mediante rehabilitaciones de viviendas anteriores, existe un proceso de adaptación al modo de vida actual que produce algunas modificaciones en las tipologías” [9] Figura 15. Localización del caso de estudio. Fuente: Grupo investigador “Análisis Comparativo Térmico en Espacios de Transición como Recurso de Eficiencia Energética. Figura 16. Planta de distribución de la casa de la calle Abades nº30, esquema. Fuente: https://cutt.ly/zfkVzAt
34 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Un ejemplo de esta tipología de vivienda es el Hostal Giralda Santa Cruz, una antigua casa de abades que data del siglo XVIII, está ubicada en el barrio Santa Cruz en pleno centro de la ciudad de Sevilla. Hoy en día ha sufrido algunas reformas para adaptarse a su uso de hostal. Otro ejemplo claro de esta tipología es la Casa del rey Moro, ubicada en el centro de la ciudad de Sevilla y cuyo origen se remonta a mediados del siglo VIII. Tiene un patio de forma rectangular rodeado de columnas en material cerámico. La casa objeto de estudio de este trabajo es un edificio que cuenta con tres patios con características diferentes entre sí, estas características varían dependiendo de alto, ancho, materialidad y ubicación por lo que vale la pena analizarlos por separado. 4.3.3. Definiciones I. Relación de Aspecto (RA) La relación de aspecto es un parámetro que se suele usar para determinar la forma de los edificios o espacios y hace referencia a la proporción entre el largo y ancho del espacio, en este caso el patio. Para obtener la Relación de Aspecto se usa la siguiente fórmula: RA= Al / An Donde: Al = altura del patio desde el pavimento hasta la cota más alta. Y, An = anchura de cada una de las fachadas del patio. Figura 18. Relación de aspecto (RA). Figura 17. Casa del Rey Moro. Fuente: Recuperada de google. https://n9.cl/eu2c
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 35 II. Amplitud Térmica (AT) La amplitud térmica (AT) es la diferencia en grados Centígrados (°C) que se establece entre los valores mínimos y máximos de temperatura captados en un tiempo determinado de observación, habitualmente un ciclo de 24 horas. La amplitud térmica suele ser mayor o menor dependiendo de las características del lugar, por lo que puede variar si se intenta establecer en zonas interiores, continentales, valles o zonas montañosas. En este trabajo, se analiza el parámetro de AT como una forma más exacta de valorar el potencial de amortiguación térmica de los distintos patios del caso de estudio. III. Estratificación Térmica (ET) La estratificación térmica (ET) explica el fenómeno físico en el que la temperatura de un espacio no se mantiene homogénea, es decir, que se presenta una intercalación de capas que va desde el suelo hasta el techo. Este fenómeno se explica porque el aire de mayor densidad y menor temperatura se ubica cerca del piso mientras que el aire de menor densidad y mayor temperatura se localiza cerca al techo. En los patios, ET es una variable influida por factores internos: geometría, revestimientos y orientación del patio; y externos: zonificación climática y geográfica y estación del año. IV. Diferencia Térmica (DT) La diferencia térmica (DT) es un factor útil para medir la eficiencia atemperadora del patio. Consiste, para un momento dado, la diferencia en grados Centígrados (°C) entre la temperatura exterior medida en la cubierta del edificio y la del patio medida por un sensor ubicado a una cierta altura del suelo. Para explicar de manera más clara estas definiciones, se plantea, en este TFM, el siguiente gráfico sobre datos monitorizados en el caso de estudio: Figura 19. Estratificación térmica. Fuente:https://cutt.ly/Pfa5gpc
36 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Distintas definiciones de parámetros térmicos asociados al patio en este TFM. 4.3.4. Datos Generales y Morfología de los Patios. La vivienda objeto de estudio de este Trabajo de Fin de Máster responde a unas características y morfología determinada, por lo que es conveniente explicar a continuación los datos generales y geometría de cada uno de los patios estudiados para tener un contexto más amplio de ellos. Figura 20. Definición de diferencia térmica, estratificación, amplitud térmica exterior e interior.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 37 DATOS GENERALES Figura 21. Datos generales de la Casa Hernán Cortés 4. PATIO 1 (PRINCIPAL) CASA HERNÁN CORTÉS DATOS GENERALES GEOMETRÍA PATIO_01 PATIO_02 PATIO_03 INFORMACIÓN ADICIONAL Fecha de reforma 1989 Dimensiones (m) 9 x 9 5,6 x 4 11 x 9,2 Proyecto de 27 viviendas, 2 locales comerciales y aparcamientos en la casa de Hernán Cortés, 4 y solar Calle Flandes 5, 6 y 7. Sevilla. Contacto: Ignacio 625111958 arquitecto técnico (Presidente Comunidad). OBRAS: Reparaciones varias. Tipología Residencial Altura (m) 8,5 8,5 12 Arquitecto Fernando Carrascal y Jose Mª Fernández de la Puente Relación espacial 0,95 | 0,95 1,50 | 2,12 1,10 | 1,30 Ubicación Calle Hernán Cortes, 4. Sevilla. Geometría Cuadrada Rectangular Rectangular* Figura 22. Localización del patio 1, caso de estudio. Figura 23. Medidas del patio 1, caso de estudio. Figura 24. Patio 1, caso de estudio, Figura 25. Patio 1, caso de estudio.
38 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social PATIO 2 PATIO 3 Figura 26. Localización del patio 2, caso de estudio. Figura 27. Medidas del patio 2, caso de estudio. Figura 28. Patio de estudio. Figura 29. Patio 2, caso de estudio. Figura 30. Localización patio 3, caso de estudio. Figura 31. Medidas del patio 3, caso de estudio. Figura 32. Patio 3, caso de estudio. Figura 33. Patio 3, Caso de estudio.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 39 5. CAMPAÑA DE MONITORIZACIÓN DE CAMPO Figura 34. Vista desde la azotea de la Casa Hernán Cortés 4. Fuente: Lina Eliana Huertas Angulo.
40 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 41 5. CAMPAÑAS DE MONITORIZACIÓN DE CAMPO. Para realizar la campaña de monitorización de los patios es necesario el uso de herramientas que faciliten esta actividad. A continuación, se describirán los equipos usados para esta parte del estudio y la manera en que fueron utilizados. 5.1. Descripción de los Equipos Sensor de Temperatura Para comenzar con la campaña de monitorización de la temperatura de los tres patios de la casa Hernán Cortes, 4, se utilizaron sensores de temperatura de dos modelos distintos, el primero es el Data logger Testo 174 H, el cual tiene la capacidad de medir datos de temperatura y humedad relativa, y el segundo es el Data logger Testo 174T, este sensor puede captar únicamente datos de temperatura. Estos sensores de temperatura son muy sensibles, es por eso por lo que, para instalarlos se usa un sistema de protección ante la radiación, evitando así que esta no altere exponencialmente los resultados de la monitorización. El sistema de protección ante la radiación tiene una forma cilíndrica (Figura 36), en él se introduce el sensor, se cierra el cilindro y el sensor queda protegido debido al material aislante que compone este sistema de protección. Figura 36. Sistema de protección ante la radiación. Figura 35. Registrador de temperatura 174H y 174T. Fuente: Recuperada de google. https://n9.cl/lcs3h y https://n9.cl/vr0r
48 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social La Temperatura Media del Patio 2 registrada por los sensores, en comparación con la Temperatura Exterior más alta registrada se presenta unos grados más baja, pero mientras la Temperatura Exterior se registraba baja, los datos recogidos por los sensores se mostraban con una temperatura un poco más alta. Patio 2 – Temperatura Media Temperatura (⁰C) 24 sep. – 01 oct.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 49 Patio 2– Diferencia de la Temperatura Exterior - Patio Temperatura (⁰C)
50 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Después de analizar los resultados de la gráfica correspondientes al Patio 3 es que la cualidad atemperadora térmica es mejor en la cota más baja (2,5 m.) que en la más alta (6,5 m.), sin embargo, en comparación con la temperatura exterior este patio se desempeña bien. Patio 3 – Temperatura de todos los Sensores Temperatura (⁰C) 24 sep. – 01 oct.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 51 La Temperatura Medio registrada por los sensores en el Patio 3 en comparación con la Temperatura Exterior se comporta de una manera similar, pero en los picos más altos se muestra un poco más baja. Patio 3 – Temperatura Media Temperatura (⁰C) 24 sep. – 01 oct.
52 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Patio 3– Diferencia de la Temperatura Exterior - Patio Temperatura (⁰C)
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 53 5.5. Discusión A partir de las anteriores gráficas es posible concluir que los Patios 1, 2 y 3 tienen un comportamiento atemperador eficiente en comparación con los parámetros de le temperatura exterior, y este efecto atemperador se acentúa más cuando la temperatura exterior es más alta, confirmando el hecho de que el patio es un recurso pasivo de acondicionamiento bastante efectivo, principalmente en verano. En todos los patios se puede apreciar una clara presencia del fenómeno de estratificación térmica, que consiste básicamente en que las altas o bajas temperaturas pueden afectar la densidad del aire, es decir, que la relación entre estos factores es inversamente proporcional, por lo que entre más baja sea la temperatura mayor será la densidad y entre más alta sea la temperatura menor será densidad. Patio 1 Entre las gráficas de Temperatura registrada en los patios existe un tramo que explica de manera acertada el comportamiento de cada uno de ellos, en este caso del tramo analizado del Patio 1 (24/09/2019 a 25/09/2019) se puede decir: La temperatura exterior (39⁰C) es mayor a la del patio (29,5⁰C); es decir, 9,5⁰C más que la temperatura registrada en el Patio 1. Máxima Temperatura 24-25 sep.
54 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Patio 2 Patio 3 Después de analizar este tramo se puede decir: En el momento que la Temperatura Exterior marca su valor más alto (39⁰C) la temperatura del patio registra 28⁰C; es decir, 11⁰C más que la temperatura registrada en el Patio 2. La menor Temperatura Exterior es de 18⁰C, mientras que en ese mismo momento la temperatura del patio es de 19⁰C, tan sólo un grado por encima. Después de analizar el anterior tramo del Patio 3, se puede decir que: El tramo de temperatura alcanza un valor de 39⁰C, en donde la Temperatura Exterior es superior a la del patio, esto se aprecia cerca de las 15 horas, donde la temperatura exterior es mayor a la del patio alrededor de unos 6⁰C.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 55 Gráficas comparativas de los patios 1, 2 y 3. Figura 41. Temperaturas exteriores máximas y Temperaturas de los patios 1, 2 y 3. Figura 42. Amplitud térmica al aire libre y de los patios 1, 2 y 3. Figura 43. Diferencia térmica de los patios 1, 2 y 3.
56 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social De acuerdo con los resultados obtenidos en los tres patios con respecto a la temperatura exterior el patio con mejor comportamiento es el 2, el cual presenta una mayor amplitud térmica y mayor diferencia térmica. Su relación de Aspecto es de 0,95 y en función de su morfología el patio funciona como recurso pasivo, teniendo una reducción máxima de hasta 10⁰C. El patio 1 y 2 presentan un mejor comportamiento térmico debido a que ambos patios tienen galerías perimetrales, lo cual facilita que su ganancia térmica sea menor haciendo de que la diferencia térmica con relación a la temperatura exterior sea mayor. El patio 2 tiene una relación de Aspecto de 2,81 que en función de su geometría se puede decir que es el segundo patio con mejor desempeño, ya que durante el día su ganancia térmica es inferior a temperatura exterior, El patio 3 tiene una relación de Aspecto de 1,53, presenta una menor diferencia térmica con relación a la temperatura exterior debido a su relación de Aspecto y morfología irregular, además de no funcionar muy bien como recurso pasivo en horas de la noche al registrar temperaturas muy similares o iguales a la temperatura exterior.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 57 AMPAÑA DE MONITORIZACI ÓN DE CAMPO 6. ANÁLISIS SOBRE ASPECTOS PSICOSOCIALES Y DE CONFORT TÉRMICO VINCULADOS AL PATIO Figura 44. Vista del patio principal de la Casa Hernán Cortés 4. Fuente: Lina Eliana Huertas Angulo.
64 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Datos de Confort Las habitaciones contiguas al patio suelen ser confortables y son escasos los días en que necesito encender la calefacción ¿Con qué frecuencia pasa tiempo en el patio? Mi percepción del patio en invierno es que es un lugar más resguardado y confortable en la calle. Mi percepción del patio en verano es que es un lugar más fresco y agradable que la calle. Necesito abrigarme más dentro de mi vivienda en invierno. Las habitaciones contiguas al patio suelen ser confortables y son escasos los días en que necesito encender el aire acondicionado en verano.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 65 6.3. Análisis de los Resultados Por Categoría 6.3.1. Datos Sociodemográficos La existencia de plantas mejora mi sensación de confort en el patio Adecuo mi vestimenta a la temperatura de mi vivienda en verano. Creo que el patio es un lugar bien ventilado y que permite la correcta ventilación de mi vivienda. Pregunta Valoración Respuesta Sexo 12 Mujeres Franja de edad 5 55-64 años Personas que residen en la vivienda 13 3-4 personas DATOS SOCIODEMOGRÁFICOS
66 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 6.3.2. Datos de la Vivienda 6 Entre los datos de vivienda más relevantes está que 10 de las 19 personas encuestadas tienen ubicadas sus viviendas en la planta baja y las personas restantes en la primera planta, la totalidad de las viviendas tiene fachadas a por lo menos un patio del edificio, que en el caso de los encuestados gran parte de ellos sus viviendas están comunicadas con el patio 1 y 2. En el diseño de espacios comunes suele buscarse una adecuada iluminación y ventilación natural, ya sea por medio de aberturas hacia la calle o patios interiores y la Casa Hernán Cortés no es la excepción ya que entre los encuestados la habitación que en su mayoría tiene fachada al patio es el salón. Pregunta Valoración Respuesta Planta en la que esta ubicada la vivienda 10 Planta baja ¿La vivienda tiene fachada a alguno de los patios del edificio? 10 Si, a más de uno ¿A qué patio o patios tiene fachada la vivienda 7 Patio 2 ¿Qué habitación de la vivienda tiene fachada al patio? 13 Salón DATOS DE LA VIVIENDA Analizando esta categoría se puede inferir fácilmente que el perfil de los usuarios que respondieron a esta encuesta en su mayoría son mujeres y su franja de edad varía de manera equitativa entre 35 a 44 años y 55 a 64 años siendo esta última franja la de mayor votación por sólo un usuario más. En su mayoría en cada vivienda reside un promedio de 3 a cuatro personas.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 67 6.3.3. Datos Psicosociales 5 6 Analizando los datos psicosociales preguntados en la encuesta se puede inferir que según los vecinos la gran mayoría está de acuerdo con la afirmación de que el patio facilita la relación de vecinos por lo que se conocen entre sí, aprovechan el espacio para dialogar e interactuar unos con otros, además, el patio mejora la sensación de agrado en el edificio, además de que la mayoría coincide en que los vecinos compartes el cuidados de las plantas y demás objetos que se encuentran en el patio. Según la mayoría de los encuestados ellos no preferirían una vivienda con fachada a la calle. Pregunta Valoración Respuesta La existencia de un patio común facilita la relación con mis vecinos 12 Muy de acuerdo Considero que el patio mejora mi grado de satisfaccióm general del edificio 17 Muy de acuerdo Conozco al resto de mis vecinos que compartimos el mismo patio 11 Muy de acuerdo Hablo habitualmente con ellos en el patio aprovechando este espacio común 12 De acuerdo Compartimos los vecimos el cuidado por las plantas y otros objetos que decoran el patio 8 De acuerdo Si pudiera elegir preferiría que la fachada de mi vivienda fuese a la calle en lugar de al patio 11 Muy en desacuerdo DATOS PSICOSOCIALES
68 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 6.3.4. Datos de Confort En el análisis de la categoría de confort se puede decir que casi la totalidad de los encuestados afirma que con mucha frecuencia pasa tiempo en el patio y que según la mayoría de ellos el patio se comporta térmicamente bien en época de invierno, porque, aunque el patio es percibido como un lugar frío, las habitaciones contiguas a los patios suelen ser confortables siempre y cuando se adecue la vestimenta, hasta el punto de no necesitar encender la calefacción todos los días. Según la gran mayoría de los encuestados el patio térmicamente en verano se comporta muy bien, ya que, adaptando la vestimenta, los patios y las habitaciones contiguas a los patios son percibidas como agradables, sin mencionar que 18 de las 19 encuestados cree que el patio en un lugar bien ventilado que mejora la ventilación de sus viviendas. Pregunta Valoración Respuesta Frecuencia con el que pasa tiempo en el patio 17 Con mucha frecuencia Mi percepción del patio en invierno es que es un lugar más resguardado y confortable que la calle 11 De acuerdo Las habitaciones contiguas a los patios suelen ser confortables y son escasos los días en que necesito encender la calefacción en invierno 14 De acuerdo Mi percepción del patio en verano es que es un lugar más fresco y agradable que la calle 15 Muy de acuerdo Necesito abrigarme más dentro de mi vivienda en invierno 9 De acuerdo Las habitaciones contiguas a los patios suelen ser confortables y son escasos los días en que necesito encender el aire acondicionado en 13 De acuerdo La existenia de plantas mejora mi sensación de confort en el patio 16 De acuerdo Creo que el patio es un lugar bien ventilado y que permite la correcta ventilación de mi vivienda 18 De acuerdo Adecuo mi vestimenta a la temperatura de mi vivienda en verano 15 De acuerdo DATOS DE CONFORT
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 69 6.4. Resultados y Discusión De acuerdo con los resultados obtenidos a través del cuestionario aplicado a los residentes del edificio, se puede decir que el nivel de confort percibido por ellos es bastante aceptable. Esto debido a que perciben que las habitaciones contiguas a los patios suelen ser más confortables, por lo que coindicen que el patio es confortable tanto en época de verano como invierno. Generando así un importante grado de conformidad no sólo con el patio o sus viviendas, sino también con el edificio en general, revelando que el patio como herramienta pasiva tiene un papel muy importante en la percepción general del edificio. Es importante decir que de acuerdo a las personas encuestadas que representan un número importante dentro de los usuarios del edificio, la mayoría de las viviendas tienen fachada a por lo menos un patio, lo que al parecer se refleja de manera positiva en la sensación no sólo de confort térmico de los usuarios sino también en la manera en como ellos se relacionan, y como se hizo evidente en los resultados del cuestionario el 89% de ellos afirma pasan con mucha frecuencia tiempo en el patio, facilitando que se conozcan, compartan actividades como el cuidado de las plantas o los objetos decorativos de los patios, hablen habitualmente entre ellos, entre otras interacciones. Según los resultados del cuestionario y la opinión percibida por parte de los encuestados en relación a los aspectos psicosociales y de confort térmico vinculados al patio se puede decir que la incorporación de este elemento al diseño y construcción de un edificio de vivienda, en este caso, vivienda de protección social trae muchos beneficios, como la oportunidad de ventilar e iluminar las viviendas, mejorando la calidad de vida de las personas creando espacios confortantes y muy estimulantes. Los patios también ayudan a mejorar la configuración de los espacios, y al ser espacios comunes además de organizar el acceso a las diferentes viviendas promueve la comunicación y relación entre vecinos. Otro factor importante es el contacto con la naturaleza, y como esta repercute de manera positiva en el estado de ánimo y percepción y grado de confort de las personas, porque además de ser un elemento decorativo y agradable a la vista, puede mejorar las condiciones térmicas del espacio en general.
70 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 7. SIMULACIONES ENERGÉTICAS Figura 45. Casa patio en Popayán, Colombia. Fuente: Federico Orozco. (https://cutt.ly/PfwCqoi)
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 71 Figura 39. Casa – patio en Popayán, Colombia. Fuente: Federico Orozco. (https://cutt.ly/ufwK8hE)
72 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 7. SIMULACIONES ENERGÉTICAS. Los distintos programas de software de simulación son una herramienta muy eficiente para analizar el comportamiento térmico y energético de un edificio, bien sea en el momento de la redacción del proyecto como después de construido, intentando garantizar que el diseño sea eficiente y pasivo. La consideración de una herramienta de simulación puede traer algunas ventajas a la hora de diseñar un edificio, ya que se puede visualizar de manera anticipada como podría comportarse energéticamente antes de su construcción. Con la utilización de un software de simulación es posible obtener datos de consumo de energía y paralelamente mejorar la eficiencia del uso esa energía para disminuir sus costes, de ahí la ligación que tiene este trabajo con la pobreza energética, y su índole social. Según Desaraden Maure et Al. (2016) [12] el uso de energía limpia y asequible es fundamental para hacer frente al problema del cambio climático y que es necesario tener en cuenta determinadas variables en el proceso de diseño para mejorar de forma pasiva el comportamiento térmico de lo construido, esas variables son, orientación, diseño y configuración de espacios adecuadas para minimizar el consumo de energía, en dicho artículo se desarrolló un cuadro comparativo en el que evalúa de manera paralela algunas herramientas de simulación de microclimas exteriores para determinar cuáles son más eficientes en cuanto a microclima, confort exterior, demanda y sistemas de energía, pero en el caso de éste trabajo utilizaré las monitorizaciones térmicas para simular el comportamiento energético del edificio. De acuerdo a la tabla anterior las herramientas consideradas en ese estudio fueron evaluadas bajo algunos parámetros imprescindibles, como lo son, temperatura, cargas de energía, impacto ambiental y economía. Todas estas herramientas empleadas para simular microclimas exteriores en combinación con otras pueden llegar a utilizarse para verificar y analizar el Tabla 1. Tabla que mide las capacidades de algunas herramientas para evaluar el microclima, confort exterior y la demanda y sistemas de energía. Fuente: “A review of assessment methods for the urban environment and its energy sustainability to guarantee climate adaptation of future cities” [10]
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 73 rendimiento energético de espacios de transición como los patios en el interior del edificio, que es justamente el objetivo de este trabajo. Éstas mismas pueden ser consideradas para evaluar o seleccionar un software de simulación para analizar y diseñar espacios interiores, como es el caso de este trabajo. 7.1. Software de Simulación para el Análisis Térmico del Caso de Estudio. Según Omar AL-Hafith (2017) DesignBuilder “es una herramienta de simulación que proporciona una interfaz fácil de usar para el motor de simulación Energy Plus, lo que lo convierte en una herramienta de elección para diversos profesionales, como arquitectos y servicios de construcción e ingeniería. Produce una simulación integral que tiene en cuenta una amplia gama de sub-horas locales. Factores climáticos y ambientales. Su precisión ha sido validada por el procedimiento BESTest, desarrollado por la Agencia Internacional de Energía y considerada por muchas agencias para validar herramientas de simulación por computadora.”[13] Por lo que resulta interesante poner a prueba esta herramienta justamente en la simulación de microclimas en espacios de transición, como el patio. Dado todo esto, y después de analizar el caso de estudio y los objetivos de éste trabajo se llegó a la decisión de usar el software de simulación energético “DesingBuilder” ya que según características y herramientas permiten general análisis completos del edificio haciendo énfasis en soluciones que incentiven el diseño pasivo o con sistemas de climatización, según los aspectos particulares y las necesidades del estudio DesignBuilder se adapta bastante bien a la obtención de análisis de simulación, ventilación, consumo energético, emisión de CO2 y comportamiento térmico del edificio. Además, brinda la posibilidad de modificar las variables del edificio y las condiciones térmicas del exterior.
80 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Para la realización de las modelizaciones energéticas de los diferentes locales, se tomaron como referencia tanto la temperatura exterior, obtenida por monitorización mediante la estación meteorológica ubicada en cubierta, como la interior de cada patio, mediante los datos térmicos recogidos por sensores situados a 2,5m. Para cada patio se realizó una comparación entre los resultados de la simulación al considerar como temperatura de referencia la exterior de cubierta o la real del interior del patio. Con este análisis se pretendía determinar la efectividad térmica real del patio, como sistema de acondicionamiento pasivo, en relación con el confort térmico interior del local. En su trabajo diario los técnicos se apoyan en estándares nacionales para diseñar los diferentes espacios arquitectónicos. Así que son finalmente estas normalizaciones que determinan la manera en la que se diseñan los espacios. Por este motivo parece fundamental que describamos aquí los dos modelos y las principales normas que regulan el diseño de ambientes interiores y que parten de concepciones del confort térmico diferentes: el confort estático y el confort adaptativo. Por un lado, como modelo estático, el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) es de aplicación obligatoria los edificios de nueva construcción y en los ya construidos en lo relativo a su reforma, mantenimiento, uso e inspección. Esta norma no dispone de un apartado específico para el confort térmico. El término más parecido que podemos encontrar es el de calidad térmica de un ambiente. La norma contiene un primer artículo, “IT 1.1 Exigencias de bienestar e higiene”, dentro de este artículo un apartado titulado “Exigencias de calidad térmica del ambiente” describe, para distintas estaciones del año, los parámetros de temperatura y humedad relativa adecuados al confort (Tabla 2). ESTACIÓN TEMPERATURA OPERATIVA (°C) HUMEDAD RELATIVA (%) VERANO 23 - 25 45 - 60 INVIERNO 21 - 23 40 - 50 Tabla 2. Datos de temperatura en verano e invierno según RITE.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 81 Y, por otro lado, como modelo adaptativo, la Norma EN 16798-1-2020 “Eficiencia energética de los edificios. Ventilación de los edificios”, la cual específica los criterios ambientales interiores que tienen un impacto sobre la eficiencia energética. Al igual que la anterior, la norma no está desarrollada con el objetivo de conseguir el confort, sino que, para el dimensionado, y evaluación de sistemas, necesita asignar unos valores de temperatura operativa y rangos de confort. La norma considera cuatro tipologías de edificios con distintos niveles de exigencia y puede ser aplicada tanto a edificios con ventilación mecánica como aquellos otros naturalmente ventilados. La innovación de esta regulación es que establece un sistema gradual o adaptativo de confort con una temperatura interior operativa variable en función de la temperatura exterior (Figura 47). Figura 55. Temperatura interior adaptativa en función de la temperatura exterior según EN 16798-1-2020.
82 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social El análisis llevado a cabo en este trabajo se ha centrado principalmente en la primera de las regulaciones antes mencionadas, el RITE. En cualquier caso, un edificio como el estudiado podría ser objeto de la aplicación de la normativa de confort térmico adaptativo planteada en la segunda de las normas. La efectividad microclimática del patio, en el caso de edificios naturalmente ventilados, se ve ampliamente favorecida si se considera una norma de confort térmico adaptativo, especialmente en países de clima cálido como España (o también en el caso de Colombia). Para la realización de las simulaciones energéticas que se presentan a continuación se ha seleccionado una semana tipo de aquellas que ha comprendido la campaña de monitorización de campo y cuyos resultados han sido expuestos previamente. De dicha semana tipo se ha seleccionado un día característico, en base al cual, en esencia a los parámetros térmicos obtenidos para ese día, se han determinado cuatro temperaturas para cada patio las cuales han sido introducidas en el programa de simulación y comparadas por parejas para comprobar la utilidad del patio en términos de rendimiento energético. Las temperaturas de referencia son las siguientes: I. Temperatura máxima exterior. II. Temperatura del sensor más bajo del patio (2,5m) en el mismo momento que para el cálculo de I. III. Media de la temperatura exterior para un ciclo de 24h (de 8:00 am a 8:00 am) (Solo los datos de las temperaturas exteriores por encima de 25ºC). IV. Media de la temperatura del sensor más bajo (2,5m) para un ciclo de 24h (de 8:00 am a 8:00 am) (Solo los datos del sensor inferior de cada patio que coincidan con los datos que se han tomado para hacer la media en III). Las comparaciones que se han realizado han sido: 1. a) frente a b), para comprobar la efectividad de la máxima Diferencia Térmica (DT) que suele ser coincidente con la máxima temperatura exterior. 2. c) frente a d), para comprobar esa misma efectividad en todos aquellos valores térmicos correspondientes a la temperatura exterior superiors al valor máximo para confort térmico en Verano planteado por el RITE. VALORES PATIO 1 PATIO 2 PATIO 3 I 39°C 39°C 39°C II 28,5°C 26,2°C 30°C III 31,3°C 31,3°C 31,3°C IV 26,5°C 26,2°C 27,3°C Tabla 3. Valores usados en las distintas simulaciones de los patios 1, 2 y 3.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 83 Patio 1 I. Simulación de la Temperatura máxima exterior registrada en las monitorizaciones. La simulación se realizó modificando los datos climáticos del archivo para que coincida con la temperatura exterior máxima registrada en las monitorizaciones de campo, arrojando resultados de pérdida o ganancia de calor vistos en una temperatura radiante de 35,99⁰C, una temperatura del aire de 36,44⁰C, un balance térmico de 0,10 kW en los muros, y un -0,19 kW en los suelos, ésta pérdida o ganancia de calor se debe a la entrada de aire exterior, principalmente del patio 1 y las aberturas de la fachada. Figura 56. Temperaturas y pérdidas de calor del patio 1, simulación I.
84 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social II. Simulación de la Temperatura monitorizada del patio 1 a la altura del local (sensor más bajo). La simulación se realizó modificando los datos climáticos del archivo para que coincida con la temperatura máxima registrada por el sensor más bajo en el mismo momento que en el exterior se registró la temperatura más alta, arrojando resultados de pérdida o ganancia de calor vistos en una temperatura radiante de 26,82⁰C, una temperatura del aire de 27,11⁰C, un balance térmico de 0,10 kW en los muros, y un -0,09 kW en los suelos, ésta pérdida o ganancia de calor se debe a la entrada de aire exterior, principalmente del patio 1 y a las aberturas de la fachada principal. Figura 57. Temperaturas y pérdidas de calor del patio 1, simulación II.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 85 III. Media de la Temperatura Exterior para un ciclo de 24 horas La simulación se realizó modificando los datos climáticos del archivo para que coincida con la media de la temperatura exterior, donde se aprecian resultados de pérdida o ganancia de calor vistos en una temperatura radiante de 29,26⁰C, una temperatura del aire de 29,59⁰C, un balance térmico de 0,06 kW en los muros, y un -0,12 kW en los suelos, ésta pérdida o ganancia de calor se debe a la entrada de aire exterior, principalmente del patio 1 y a las aberturas de la fachada principal. Figura 58. Temperaturas y pérdidas de calor del patio 1, simulación III.
86 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social IV. Media de la Temperatura del sensor más bajo para un ciclo de 24 horas. La simulación se realizó modificando los datos climáticos del archivo para que coincida con la media de la temperatura del sensor más bajo para un ciclo de 24 horas que va desde el 24 de septiembre a las 8 horas hasta el 25 de septiembre de la misma hora, donde se aprecian resultados de pérdida o ganancia de calor vistos en una temperatura radiante de 25,08⁰C, una temperatura del aire de 25,33⁰C, un balance térmico de 0,06 kW en los muros, y un -0,07 kW en los suelos, ésta pérdida o ganancia de calor se debe a la entrada de aire exterior, principalmente del patio 1 y a las aberturas de la fachada principal. Figura 59. Temperaturas y pérdidas de calor del patio 1, simulación IV.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 87 Patio 2 I. Simulación de la Temperatura máxima exterior registrada en las monitorizaciones. La simulación se realizó modificando los datos climáticos del archivo para que coincida con la temperatura exterior máxima registrada en las monitorizaciones de campo, arrojando resultados de pérdida o ganancia de calor vistos en una temperatura radiante de 34,15⁰C, una temperatura del aire de 34,73⁰C, un balance térmico de 0,06 kW en los muros, y un -0,18 kW en los suelos, ésta pérdida o ganancia de calor se debe a la entrada de aire exterior proveniente del patio 2. Figura 60. Temperaturas y pérdidas de calor del patio 2, simulación I.
88 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social II. Simulación de la Temperatura monitorizada del patio 1 a la altura del local (sensor más bajo). La simulación se realizó modificando los datos climáticos del archivo para que coincida con la temperatura máxima registrada por el sensor más bajo en el mismo momento que en el exterior se registró la temperatura más alta, arrojando resultados de pérdida o ganancia de calor vistos en una temperatura radiante de 24,26⁰C, una temperatura del aire de 24,55⁰C, un balance térmico de 0,02 kW en los muros, y un -0,06 kW en los suelos, ésta pérdida o ganancia de calor se debe a la interacción del aire exterior proveniente del patio 2, con el interior del local 2. Figura 61. Temperaturas y pérdidas de calor del patio 2, simulación II.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 89 III. Media de la Temperatura Exterior para un ciclo de 24 horas La simulación se realizó modificando los datos climáticos del archivo para que coincida con la media de la temperatura exterior, donde se aprecian resultados de pérdida o ganancia de calor vistos en una temperatura radiante de 28,19⁰C, una temperatura del aire de 28,60⁰C, un balance térmico de 0,04 kW en los muros, y un -0,11 kW en los suelos, ésta pérdida o ganancia de calor se debe a la entrada de aire exterior proveniente del patio 2. Figura 62. Temperaturas y pérdidas de calor del patio 2, simulación III.
96 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Local 2 Temp. de monitorización Temp. de aire ⁰C Temp. Radiante ⁰C Temp. Operativa ⁰C Acristalami ento Muros Suelos S.T Particiones Cubiertas Infiltración exterior I. Temperatura máxima exterior 39 34,73 34,15 34,44 0 0,06 -0,18 0,01 0,03 0,09 II) Temperatura del sensor más bajo del patio en el mismo momento que I) 26,2 24,55 24,26 24,4 0 0,02 -0,06 0 0 0,03 III) Media de la temperature exterior para un ciclo de 24h (de 8:00 am a 8:00 am) 31,3 28,6 28,19 28,39 0 0,04 -0,11 0,01 0,01 0,06 IV) Media de la temperature del sensor más bajo para un ciclo de 24h (de 8:00 am a 8:00 am) 26,2 24,55 24,26 24,4 0 0,02 -0,06 0 0 0,03 Simulaciones Temperatura (⁰C) Balance Térmico (Kw) PATIO 2 Tabla 5. Resumen de los resultados de las simulaciones del local 2. Los resultados obtenidos de las simulaciones en el local 2 con relación al patio 2, en las distintas situaciones establecidas (I, II, III y IV) fueron variados y el balance térmico resultó muy consecuente de acuerdo con la temperatura de monitorización usada. La mayor temperatura del aire se registró en la simulación I, con 34,73 ⁰C y la menor se obtuvo en la simulación II y IV, con 24,55⁰C. En cuanto a los valores de balance térmico en las simulaciones del local 2, se puede decir que los valores más altos se registraron en la simulación I, seguidos de la simulación III, y luego de la simulación II y IV.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 97 Local 3 Temp. de monitorización Temp. de aire ⁰C Temp. Radiante ⁰C Temp. Operativa ⁰C Acristalami ento Muros Suelos S.T Particiones Cubiertas Infiltración exterior I. Temperatura máxima exterior 39 36,3 35,77 36,03 0 0,12 -0,27 0,01 0,02 0,13 II) Temperatura del sensor más bajo del patio en el mismo momento que I) 30 28,34 27,98 28,16 0 0,06 -0,15 0 0 0,08 III) Media de la temperature exterior para un ciclo de 24h (de 8:00 am a 8:00 am) 31,3 29,49 29,1 29,3 0 0,07 -0,17 0 0 0,09 IV) Media de la temperature del sensor más bajo para un ciclo de 24h (de 8:00 am a 8:00 am) 27,3 25,96 25,64 25,8 0 0,04 -0,11 0 0 0,07 PATIO 3 Simulaciones Temperatura (⁰C) Balance Térmico (Kw) Tabla 6. Resumen de los resultados de las simulaciones del local 3. Los resultados obtenidos de las simulaciones en el local 3 con relación al patio 3, en las distintas situaciones establecidas (I, II, III y IV) fueron variados y el balance térmico resultó muy consecuente de acuerdo con la temperatura de monitorización usada. Mientras que la temperatura exterior era de 39⁰C la temperatura del aire en el local 3 es de 36,3⁰C, es decir unos 2,7⁰C menos, lo cual repercute en el balance térmico de los materiales de los muros, suelos, particiones y cubiertas que se muestran significativamente más altos en la simulación I, y más bajos en la simulación IV.
98 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 7.4.2. Análisis de resultados De los datos anteriores, y teniendo en consideración que, según el Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía (IDAE), la climatización en verano en regiones cálidas de España puede suponer un tercio del gasto total energético del hogar y que, por cada grado que se haga descender la temperatura en casa, éste consumo aumenta en un 8% [15], se pueden valorar los resultados de las simulaciones realizadas. Podemos observar que las temperaturas operativas interiores de los locales, considerando el valor de temperatura del sensor a 2,5m.de cada patio para el momento de máxima temperatura exterior, fueron: 26,96⁰C para el local del Patio 1; 24,4⁰C para el local del Patio 2; y 28,16⁰C para el local del Patio 3. Si se tiene en cuenta que, por razones medioambientales, el Ministerio de Industria aconseja no poner el aire acondicionado a menos de 26ºC [16], los locales de los Patios 1 y 2, en el momento más desfavorable del día desde un punto de vista térmico, podrían funcionar climáticamente sin necesidad de recurrir a sistemas de ventilación mecánica. Si además de lo anterior, se considerase la tipología del edificio dentro de la norma EN 16798-1-2020, incluso el local del Patio 3 estaría dentro de los rangos del confort adaptativo en ese momento de pico térmico. En cuanto a los potenciales ahorros energéticos, considerando básicamente la diferencia entre temperaturas operativas de cada local considerando la temperatura exterior de cubierta frente a la del sensor ubicado en el patio serían: de un 74,08% para el local del Patio 1; de un 100% para el local del Patio 2 ya que se mantiene por debajo del límite de confort del RITE; y de un 62,96% para el local del Patio 3. Si se considera la temperatura operativa de cada local en base a la media de los datos de los sensores con coincidencia temporal con los datos térmicos exteriores superiores a 25⁰C, los tres locales presentan valores térmicos en torno a ese límite superior previsto por RITE para confort térmico en verano: 25,2⁰C para el local del Patio 1, 24,4⁰C para el local del Patio 2 y 25,8⁰C para el local del Patio 3. Lo cual implica que todos los locales, en verano, con temperaturas máximas exteriores de 39⁰C, podrían climatizarse mediante sistemas pasivos y de ventilación natural gracias a la influencia térmica del microclima generado en cada uno de los patios. De manera pormenorizada, se puede afirmar también que, a partir de las cuatro simulaciones (I, II, III y IV) realizadas en cada patio (1, 2 y 3) en la totalidad de las simulaciones el local que registró una temperatura del aire más confortable con relación a la
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 99 temperatura exterior fue el patio 2, el siguiente con mejor grado de confort registrado fue el patio 3, y por último el que logró la temperatura más alta fue el patio 1. Estos resultados se ven influenciados debido al porcentaje de aberturas con vistas al patio que tiene cada local, y directamente relacionado con las características físicas y morfológicas del patio y el grado de confort que pueda tener. En cuanto a la temperatura radiante, la cual se refiere a la temperatura única de sus cerramientos, en donde la transferencia de calor desde o hacia una persona en la misma que la temperatura real del lugar, en este sentido la temperatura radiante más alta registrada en las simulaciones se captó en el local 1, seguida del local 3, y la menor temperatura radiante se registró en la simulación del local 2. En cuanto a la temperatura operativa, que se refiere a la temperatura que debería tener las paredes y el aire, simulando la temperatura que intercambiaría por radiación una persona en una situación real; en estos términos, la temperatura operativa más alta registrada en las distintas simulaciones se obtuvo en el local 1, seguido del local 3 y por último el local 2. En cuanto a los valores de balance térmico correspondientes a las variables del suelo, muros, particiones y cubiertas de las distintas simulaciones (I, II, III y IV), los valores más altos se registran en el local 3, y los menores en el patio 2. Mostrando que, de acuerdo con factores de morfología, relación de aspecto y distribución del patio al que cada local tiene fachada, el local que registra un mayor grado de confort con relación a la temperatura del aire, radiante, operativa y valores de balance térmico es el local 2, seguido a este, el local 1, y por último el local que según las simulaciones presenta un menor grado de confort es el local 3.
100 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 8. CONCLUSIONES Figura 68. Uno de los patios de la Real Fábrica de Tabacos, en Sevilla. Fuente: Felipe Rodríguez https://cutt.ly/yfxNMFE
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 101
102 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 8. CONCLUSIONES Tras la realización de éste trabajo y la ejecución de los distintos ejercicios de campo como las monitorizaciones de campo, la aplicación del cuestionario de aspectos psicosociales y de confort térmico vinculados al patio así como las simulaciones energéticas, se pudo extraer una serie de conclusiones tanto generales como específicas hasta llegar al punto de dar la posibilidad de proponer algunas futuras líneas de investigación en ligación a este trabajo. 8.1. Conclusiones Generales. En base al objetivo general que era: Realizar un análisis comparativo de la potencialidad atemperadora térmica global de distintos patios de una vivienda social ubicada en la ciudad de Sevilla (España) en términos objetivos y subjetivos y su posible aplicación al caso de Colombia. - Se ha verificado la capacidad atemperadora térmica de los distintos patios del caso de estudio, comprobándose la capacidad de estos para generar microclimas y de modificar las condiciones térmicas dentro de las viviendas permitiendo que las mismas se mantengan en rangos de confort en base a recursos de climatización pasivos. - Con respecto a las posibilidades de traslación de los resultados obtenidos en el caso de estudio a viviendas con una configuración y geometría de patios similar en la región de Salamina, Caldas en Colombia, se puede afirmar que el efecto atemperador sería similar dada la correspondencia térmica en las estaciones más cálidas del año. Dada la diferencia de latitudes, posiblemente la radiación incidente sería algo superior en el caso colombiano, pero, teniendo en cuenta que los dos patios que mejor comportamiento térmico presentan en el caso de estudio cuentan con galerías perimetrales, esta diferencia de angulaciones solares quedaría minimizada, considerando además que la relación de aspecto e incluso la capacidad como sumideros térmicos de los propios elementos constructivos, favorecerían la generación de dichos microclimas interiores en el caso colombiano.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 103 8.2. Conclusiones Específicas. En base a los distintos objetivos específicos planteados al comienzo de este trabajo se podrían enunciar del siguiente modo: - Respecto a los parámetros formales del patio que influyen en sus variaciones térmicas respecto a la temperatura exterior se ha comprobado que la relación de aspecto de los distintos patios influye en su comportamiento microclimático. El patio 2 presenta un comportamiento térmico mejor con relación a los patios 2 y 3 debido a que la coincidencia que hay entre la morfología del patio y su relación aspecto, lo que mejora considerablemente el acondicionamiento pasivo de los locales contiguos a los patios. - El análisis de las amplitudes térmicas del exterior respecto a la de los distintos patios también indica que el patio es un excelente amortiguador térmico. En el caso del Patio 1 se puede decir que su comportamiento es bueno, ya que es capaz de mejorar la temperatura interior con relación a la temperatura exterior, garantizando según las monitorizaciones de temperatura realizadas una estratificación térmica adecuada tomando como referencia una cota de 2,5 metros de altura. El patio 1 es capaz de tener la capacidad atemperadora suficiente para garantizar el confort incluso en verano. - En el caso del patio 3, se puede decir que su comportamiento microclimático en comparación a los demás patios es el de menor eficiencia, ya que la relación aspecto y morfología irregular, además de no tener galerías perimetrales que beneficien la pérdida de calor en el patio y los espacios contiguos a él. - Tras las simulaciones energéticas se ha comprobado que el patio es eficaz como sistema pasivo de climatización en épocas cálidas, permitiendo reducir el consumo y convirtiéndose en una estrategia medioambiental muy adecuada en este tipo de climas y favoreciendo el ahorro energético, la disminución de la dependencia de sistemas activos, limitando así la pobreza energética. Siendo este último aspecto es especialmente importante en casos de vivienda social como el estudiado en el presente trabajo, ya que por medio de un diseño adecuado de espacios de transición que permitan el intercambio de aire fresco fomentando la estratificación del aire se puede mejorar considerablemente el confort de los espacios interiores, logrando que herramientas de consumo alto de energía como aire acondicionado en verano y calefacción en invierno sean utilizados el menor tiempo posible, trayendo consigo beneficios no solo medioambientales sino también económicos, al tener que pagar menos por la electricidad utilizada. - Con relación a los parámetros subjetivos de confort abordados en el trabajo, el patio no solo implica una percepción subjetiva de confort superior, sino que, desde un punto de vista psicosocial, funciona como un espacio de vinculación y sociabilización.
104 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 8.3. Futuras Líneas de Investigación. Asimismo, el presente estudio ha abierto la posibilidad de avanzar en el conocimiento de la efectividad térmica, medioambiental y social del patio en nuevos frentes que quedan más allá de los límites temporales del presente TFG, entre ellos: - Realizar un estudio más completo del patio poniendo en relación todos los parámetros implicados: iluminación natural, confort térmico y ahorro energético en el contexto de la vivienda social con esta tipología de casas patio, que se ha demostrado que funciona perfectamente en un clima mediterráneo como el de España, o un país con un clima como Colombia, adaptándolo a un entorno que se adecúe a un rango de análisis más amplio. - Profundizar en el estudio de las distintas posibilidades geométricas y de orientación del patio, así como otros posibles recursos pasivos complementarios tales como la vegetación, la sombra o el tratamiento de fachadas y pavimentos. - Realizar estudios que comparen distinto software de simulación energética y las monitorizaciones realizadas para determinar la efectividad de cada uno.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 105 9. BIBLIOGRAFÍA Figura 69. Patio de una casa en Sevilla. Fuente: https://cutt.ly/5fx5D5E
112 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Local 2 De acuerdo a las aberturas que presenta el local 2, se puede apreciar que la iluminancia se presenta con mayor afluencia en la abertura ubicada en la esquina superior izquierda. Estudio de iluminación natural Realizado en DesignBuilder Figura 72. Estudio de iluminación natural del local 2.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 113 Local 3 La iluminancia en el local 3 en comparación a los locales 1 y 2 es la de menor desempeño ya que presenta valores menores en la totalidad de la superficie del local. Estudio de iluminación natural Realizado en DesignBuilder Estudio de iluminación natural Realizado en DesignBuilder Figura 73. Estudio de iluminación natural del local 3.
114 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social II. Datos relativos a las simulaciones energéticas Algunos datos obtenidos de las simulaciones energéticas de los 3 locales analizados en este trabajo son las gráficas con que contienen todas las variables tenidas en cuenta para calcular los valores de temperatura y ganancia de calor. Local 1 Figura 74. Gráfica de las Temperaturas y Ganancias de calor del local 1.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 115 Local 2 Estas variables incides en el estudio de ganancia de calor del local 2, y se tiene en cuenta aspectos relativos al enfriamiento sensible y total, así como humedad relativa y ventilación mecánica y natural. Figura 75. Gráfica de las Temperaturas y Ganancias de calor del local 2.
116 Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social Local 3 Las variables comprendidas en ésta gráfica muestras de manera detallada el comportamiento térmico, de enfriamiento, humedad y ventilación del local 3, el cual presenta datos un poco superiores a los locales 1 y 2. Figura 76. Gráfica de las Temperaturas y Ganancias de calor del local 3.
Estudio del microclima en espacios de transición como recurso pasivo de acondicionamiento. Aplicación a casos de vivienda social 117 Lina Eliana Huertas Angulo. Septiembre de 2020.