Mejora de la sostenibilidad de los edificios de uso educativo en clima mediterráneo: aplicación práctica de diseño y cálculo de Sistemas de Ventilación Natural
- Autores: Maria Teresa Gil Báez
- Directores de la Tesis: Ángela Barrios Padura (dir. tes.), Marta Molina Huelva (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Número de páginas: 336
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Neila González (presid.), Francisco Javier Terrados Cepeda (secret.), Belinda López Mesa (voc.), Jose Antonio Becerra Villanueva (voc.), Fernando Varela Díez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Arquitectura por la Universidad de Sevilla
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
Los sistemas de ventilación natural se identifican como herramientas de diseño bioclimático que pueden formar parte de un conjunto de soluciones para mejorar la sostenibilidad de los edificios. Permiten reducir el consumo de energía asociado a los sistemas de ventilación mecánica y a los sistemas de refrigeración, formando parte del conjunto de estrategias a utilizar en el diseño de edificios de consumo casi nulo. La normativa y la reglamentación técnica actuales establecen parámetros de diseño de los edificios para incrementar su hermeticidad al aire con el fin de reducir las pérdidas de energía y mejorar su eficiencia energética. Un exceso de hermeticidad, produce una menor renovación del aire interior, lo que lleva a un incremento de los contaminantes con el consecuente riesgo de un empeoramiento de la calidad del aire. Como consecuencia de esto, se obtienen edificios sin infiltraciones de aire, a los que hay que proporcionar “conscientemente” una ventilación que antes era “espontánea”. La normativa española, en el marco del Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, desarrolla soluciones basadas en instalaciones mecánicas de ventilación para los edificios de uso no residencial, entre los que se encuentran los edificios escolares. Pero estas instalaciones consumen energía, por lo que para minimizar este impacto, la norma regula la utilización de dispositivos de “recuperación de calor”, que también consumen energía. En última instancia, estas instalaciones mecánicas presentan importantes inconvenientes relacionados con la salubridad. Sumado a lo anterior, en ocasiones la relación coste-eficacia de estos sistemas mecánicos no es equilibrada, mostrándose cuestionable su utilización generalizada para todo tipo de edificio. En este contexto se hace necesaria la realización de estudios que proporcionen alternativas a las instalaciones de ventilación mecánica, de modo que se pueda garantizar la salubridad de un modo más sostenible, perfilándose los sistemas de ventilación natural como estas alternativas factibles viables y sostenibles. Sin embargo, estos sistemas de ventilación natural no se encuentran desarrollados en la normativa española para que puedan ser accesibles a los proyectistas, arquitectos e ingenieros que intervienen en el proceso constructivo. Esta tesis doctoral se centra en mostrar los sistemas de ventilación natural como recursos actuales, viables y factibles para la mejora de la sostenibilidad de los edificios en clima mediterráneo, utilizando como tipología de estudio los edificios de uso educativo. Para ello se desarrolla el diseño y cálculo de un sistema de ventilación natural con el objeto de garantizar la calidad del aire interior en las aulas, el cual se implementa posteriormente de manera experimental en un edificio escolar de nueva construcción, que servirá de test para validar el diseño teórico. El objetivo último es demostrar la viabilidad de este tipo de sistemas como recursos que formen parte del conjunto de estrategias pasivas que se puedan utilizar para mejorar la sostenibilidad de los centros educativos en clima mediterráneo. El sistema se estudia inicialmente para garantizar la calidad del aire interior en las aulas y espacios de alta densidad de ocupación con un muy bajo o nulo consumo de energía. Estos sistemas proporcionan como prestación adicional la posible reducción de la demanda de refrigeración, si se utilizan como sistema de refrigeración pasiva, colaborando en la reducción del tamaño de los equipos y del consumo eléctrico asociado. Con ambas acciones es posible reducir la emisión de CO2 del edificio en su funcionamiento, incrementándose de este modo su sostenibilidad a lo largo de su vida útil. También presentan otras ventajas como la reducción de los costes de inversión inicial y de mantenimiento y la mejora de la salubridad de los espacios. El diseño del sistema parte del análisis de experiencias reales existentes en edificios construidos en las últimas décadas del siglo XX en diversas localizaciones de Europa y Estados Unidos y en ejemplos de la arquitectura escolar tradicional en Andalucía, en los que cada aula se ventilaba con estrategias pasivas de ventilación natural, basadas en la combinación de estrategias de ventilación cruzada y efecto chimenea. Estos diseños se recuperan y se analizan desde el prisma de la tecnología y el conocimiento actuales y con los medios disponibles hoy día (software de cálculo, equipos de medida y monitorización, etc…). El dimensionamiento del sistema se realiza utilizando un programa de cálculo termodinámico y de fluidos computacional (CFD) con el que se realizan diferentes simulaciones de un edificio escolar prototipo, que se utiliza como modelo. Posteriormente ambos sistemas de ventilación natural y mecánica se implementan en un edificio de nueva planta que se utiliza de edificio demostrador sobre el que se realizan mediciones, analizando comparativamente ambas soluciones para validar el sistema. El ámbito climático de estudio en el que se enmarca la investigación es la región de Andalucía, en el sur de España, como representativa del clima Mediterráneo europeo. Entre las conclusiones a las que se llega destaca la posibilidad de obtener resultados adecuados de calidad del aire interior de los espacios escolares sin consumo energético. A su vez, como principal conclusión se confirma la viabilidad de utilización de los sistemas de ventilación natural como sistemas pasivos para obtener una adecuada calidad del aire y confort en el interior los edificios, mejorando su sostenibilidad a corto, medio y largo plazo, al reducir el consumo de energía, así como la salubridad de los espacios al minimizar los riesgos derivados de la falta de mantenimiento de los sistemas mecánicos de ventilación. De este modo, se muestra cómo estos sistemas constituyen una oportunidad a considerar en el diseño de edificios de uso docente de consumo casi nulo. Así mismo, las conclusiones del presente trabajo se pueden extrapolar y adecuar al diseño de otro tipo de edificios de uso terciario tales como comercial, administrativo, residencial… etc.
