Acondicionamiento Térmico Natural

ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO NATURAL NATURAL

A. ¿Q ¿QUÉ UÉ EN ENCO CONT NTRA RAMO MOS? S?  Acondicionamiento,  Acondicionamiento, Conceptos Conceptos Básicos, Factores y Confort del Medio Medio Ambiente. Ambiente. El medio ambiente va a determinar el uso de los modificadores modificadores del clima. La preocupación preocupación por el ambiente posee una larga istoria istoria relacionada  relacionada con la ciencia ecológica, ya !ue fueron los ecólogos los !ue primero dieron la vo" de alerta con relación a un industrialismo contaminante y destructivo del planeta, por lo tanto antes de empe"ar a estudiar todas las variables mencionadas, mencionadas, debemos tener en cuentas cuentas los  los conceptos básicos !ue incluyen el acondicionamiento acondicionamie nto t#rmico natural del medio ambiente. $. Ecosistema Ecosistema%% Es un sistema cerrado y en e!uilibrio e!uilibrio para  para lo !ue respecta a la materia materia,, y como un sistema abierto para la energ&a !ue procede del sol. 'on e(emplos de ecosistema un lago o un bos!ue etc. En los ecosistemas ecosistemas encontramos  encontramos los componentes Abióticos% agua agua,, las sales, las sustancias orgánicas, el o)&geno o)&geno,, el an&drido carbónico, carbónico, la acide", la presión, la temperatura temperatura etc.  etc. * los elementos Bióticos% seres productores +vegetales fotosint#ticos y bacterias bacterias !uimio  !uimio sint#ticas, seres consumidores consumidores +erb&voros y carn&voros -. Ener Energ& g&a a 'ola 'olar% r% La energ&a solar  recibida   recibida en distintas #pocas, actan como mecanismos de control control de  de la temperaturas atmosf#ricas !ue a su ve" tienen influencia decisiva en las variaciones de presión, movimiento movimiento de  de las masas de aire aire,, precipitaciones y corrientes marinas. /odos estos elementos determinan con(untamente los distintos climas de la tierra tierra.. 0. Clima% Es el agente más importante entre los !ue tienen influencia en la formación del suelo. 1entro de los elementos climáticos se destacan la umedad +precipitación, +precipitación, evaporación y umedad relativa, la temperatura y el viento. 2. El 3iento% to%  Aumenta la evaporación evaporación y arrastra arrastra la superficie superficie en las regiones regiones !ue están desprovistas desprovistas de vegetación. 4. Contaminación % /odo cambio cambio indeseable  indeseable en las caracter&sticas del aire, el agua, el suelo o los alimentos !ue afecta nocivamente la salud salud,, la sobrevivencia sobrevivencia o las actividades de los umanos u otros organismos vivos. Los efectos !ue genera la contaminación son% $. 1a5os a la propiedad propiedad%% Corrosión Corrosión de  de metales metales,, disolución de los materiales de construcción de los edificios. -. 1a5o 1a5o a  a la vida vegetal y animal% producción producción disminuida  disminuida de árboles árboles y  y cultivos, efectos nocivos para la salud de los animales animales..

0. 1a5o a la salud umana% diseminación de enfermedades infecciosas, irritación y padecimiento del sistema respiratorio, da5o gen#tico, reproductivo y cancerigeno. 2. Alteración de los sistemas naturales% !ue soportan la vida a niveles local, regional y global. Cambio del clima y disminución del reciclado natural de sustancias !u&micas, suministros energ#ticos. 6. Molestias y deterioro% olores, sabores desagradables, visibilidad atmosf#rica reducida, edificaciones y monumentos deteriorados y mancados.  

4.$. Contaminación del aire%

El aire limpio se compone de elementos !u&micos !ue se an producido naturalmente por miles de a5os. El nitrógeno y el o)&geno son los elementos !ue conforman mayoritariamente el aire. El aire limpio contiene cantidades variables de vapor de agua y tra"as de gases como el elio y dió)ido de carbono. 'e dice !ue el aire es limpio cuando los niveles !u&micos y f&sicos de sus componentes, no afectan el bienestar umano. La contaminación del aire se asocia a la actividad del ombre, aun!ue la naturale"a tambi#n tiene un efecto contaminante, por e(emplo durante erupciones volcánicas. La contaminación se agudi"a con el aumento de la población y las actividades derivadas de la industriali"ación y del uso masivo de los diferentes medios de transporte. Esto se debe a !ue la mayor parte de las fuentes de contaminación se asocian al uso de combustibles fósiles, tales como el carbón, petróleo, gasolina y gas natural. La !uema de combustibles fósiles produce gases da5inos, entre otros, ó)idos de a"ufre, ó)idos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles +C738 tambi#n genera materiales con part&culas de pe!ue5os tama5os, tales como el oll&n y la ceni"a.

La importancia del análisis del factor t#rmico se deduce al conocer su gran influencia sobre el rendimiento en el traba(o y por los efectos !ue produce en el organismo umano. Estudios e)perimentales se5alan el descenso del rendimiento del traba(ador, cuando valorado como $99 : el de un puesto confortable, se var&a la temperatura ambiente, la umedad relativa y la velocidad del aire. En cuanto a las disposiciones legales recogidas en la 7;'ndicar las temperaturas idóneas para cada tipo de traba(o. = Limitar la permanencia del operario en a!uellos puestos de traba(o en los !ue e)ista e)cesivo calor o fr&o. = E)igir la protección de los traba(adores en evitación de las radiaciones directas o indirectas producidas por un foco de calor de temperatura e)cesiva.

B. PORQUE ES IMPORTANTE EL ACONDICIONAMIENTO TÈRMICO NATURAL >mportante para el bienestar, está su(eta a varios factores%

El factor hua!o% La manera de vestir , la actividad y el tiempo durante el cual

•

las personas permanecen en la misma situación, influyen sobre la comodidad t#rmica. •

El a"r#% 'u temperatura, velocidad y umedad relativa.

•

El #$%ac"o% La temperatura radiante media de los paramentos del local considerado.

?na cuestión importante es !ue la respuesta las personas puede ser muy variable, puesto !ue depende del gusto, la aclimatación o actividad reali"ada. Los otros factores pueden controlarse para ofrecer una sensación de bienestar. El cambio de la manera de construir los edificios, los m#todos de t raba(o, y los niveles de ocupación an creado nuevos parámetros a los !ue los dise5adores aora deben prestar atención. Los edificios modernos sufren cargas t#rmicas por varios motivos% •

La t#%#ratura #&t#r"or % los elementos separadores del interior de los edificios con el e)terior no son impermeables al paso del calor, aun!ue pueden aislarse convenientemente. El calor pasa desde el ambiente más cálido al ambiente más fr&o tanto más deprisa cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas entre ambos ambientes.

•

La ra'"ac"(! $olar % Con el desarrollo de los nuevos edificios, las nuevas t#cnicas an favorecido el empleo del cristal y el incremento t#rmico es considerable en verano cuando la radiación solar los atraviesa +efecto invernadero, pero es favorable en invierno, disminuyendo las necesidades de calefacción. El acristalamiento e)cesivo no es deseable en climas cálidos, aun!ue puede serlo en climas fr&os. >ncluso en cerramientos opacos, no acristalados, en verano, el sol calienta la superficie e)terior aumentando el salto t#rmico e)terior interior y, por lo tanto el paso del calor por los cerramientos opacos.

C. ¿CU)L ES EL PROBLEMA DE IN*ESTI+ACI,N? a La importancia del análisis del factor t#rmico se deduce al conocer su gran influencia sobre el rendimiento en el traba(o y por los efectos !ue produce en el organismo umano. b Estudios e)perimentales se5alan el descenso del rendimiento del traba(ador, cuando valorado como $99 : el de un puesto confortable, se var&a la temperatura ambiente, la umedad relativa y la velocidad del aire. c En cuanto a las disposiciones legales recogidas en la 7;'ndicar las temperaturas idóneas para cada tipo de traba(o. f

= Limitar la permanencia del operario en a!uellos puestos de traba(o en los !ue e)ista e)cesivo calor o fr&o.

g = E)igir la protección de los traba(adores en evitación de las radiaciones directas o indirectas producidas por un foco de calor de temperatura e)cesiva.

D. ¿C,MO SE RESOL*I,? /omamos parámetros como la temperatura, los niveles de humedad , la velocidad y dirección de los vientos y el soleamiento del sitio. Entonces las condiciones climáticas pueden constituir un inconveniente o una ventaja para un adecuado rendimiento energ#tico de la casa. 'e aplican entonces conceptos simples de la vida cotidiana como% •

si ace demasiado fr&o para sentirnos confortables entonces nos abrigamos @ aislamiento t#rmico

•

si es un d&a ventoso y tenemos fr&o buscamos algn ob(eto para protegernos y volver al confort @ protección eólica

•

si ace demasiado calor y estamos al sol buscamos la sombra @ protección solar 

•

si ace calor an a la sombra buscamos la brisa para refrescarnos @ ventilación

•

si ace calor y el aire está muy seco buscamos algn sótano umbr&o y fresco @ masa t#rmica.

Los sistemas solares pasivos se utili"an principalmente para captar y acumular el calor  proveniente de la energ&a. 'e los llama pasivos ya !ue no se utili"an otros dispositivos electromecánicos +bombas recirculado ras, ventiladores, etc. para recircular el calor. Esto sucede por principios f&sicos básicos como laconducción, radiación, convección del calor.

+a ;anancia directa Es el sistema más sencillo e implica la captación de la energ&a del sol por superficies vidriadas !ue son dimensionadas para cada orientación y en función de las necesidades de calor del edificio o local a climati"ar.

+b Muro de acumulación no ventilado /ambi#n conocido como muro trombo, es un muro construido en piedra, ladrillos, ormigón de negro o color muy oscuro en la cara e)terior. ara me(orar la captación se aproveca una propiedad del vidrio !ue es generar efecto invernadero por el cual la lu" visible ingresa y al tocar el muro lo calienta emitiendo radiación infrarro(a a la cual en vidrio es opaco. or este motivo se eleva la temperatura de la superficie oscura y de la cámara de aire e)istente entre el muro y el vidrio.

+c Muro de acumulación ventilado 'imilar al anterior pero incorpora orificios en la parte superior e inferior para facilitar el calor entre el muro y el ambiente mediante convección.

-' >nvernadero adosado En este caso al muro !ue da al mediod&a se le incorpora un espacio vidriado !ue puede ser abitable y me(ora la captación de calor durante el d&a y reduce las p#rdidas de calor acia al e)terior.

+e /eco de acumulación de calor  En ciertas latitudes es posible usar la superficie del teco para captar y acumular la energ&a del sol. /ambi#n conocidos como estan!ues solares re!uieren de comple(os dispositivos móviles para evitar !ue se escape el calor durante la noce.

+f Captación solar y acumulación calor  Es un sistema más comple(o y permite combinar la ganancia directa por ventanas con colectores solares de aire o agua caliente para acumularlo deba(o del piso. Luego de modo similar al muro acumulador ventilado se lleva el calor al ambiente interior. Adecuadamente dimensionado permite acumular calor para siete o más d&as. En casi todos los casos se los puede utili"ar como sistemas de refrescamiento pasivo invirtiendo el sentido de funcionamiento.

E. CUAL /UE EL RESULTADO  Aporte /#rmico de cada Alternativa >mplementada Con el ob(etivo de conocer el incremento generado por cada tipo de teco, espesor de muro y sistema pasivo de climati"ación, a continuación se presenta los resultados de las simulaciones t#rmicas para una edificación con $9m- de área construida +área promedio de un dormitorio, acondicionada con un piso igrot#rmicamente aislado y cada tipo de teco estudiado +3er /ab $0 ara evaluar el desempe5o t#rmico se toma como referencia el /min !ue representa el incremento de temperatura generado, en el interior, por cada combinación respecto a la temperatura m&nima e)terior +ara este caso /e)t=min @$C

De la Tab 13, podemos ver que el T min para una vivienda típica, con muros de adobe de 40 cm de espesor, techo de calamina y piso de tierra es de 3.3ºC, mientras que la misma vivienda reacondicionada con un piso aislado y el Techo 1 la T min es .!º C, 3."ºC m#s caliente que la vivienda típica. Cuando instalamos una claraboya de ! m! el T min se incrementa la en !.!ºC m#s, y cuando adosamos un invernadero de $m! el T mín. se incre menta en !.4ºC, pero cuando instalamos la claraboya invernadero el T min se incrementa en 4.!ºC, es decir 10.4ºC m#s que la temperatura mínima e%terior. &ste incremento es considerable, tomando en cuenta el tipo de materiales utili'ados. (or otro lado vemos que el incremento de temperatura )enerado por los sistemas pasivos de climati'aci*n no es muy apreciables dentro de una vivienda típica, lo que nos muestra la importancia de aislar la vivienda.

/. CONCLUSIONES E!fr"a"#!to 0ratu"to +en ingl#s, fr##1cool"!0. En mucos climas cálidos •

+especialmente en los continentales las noces son más fr&as !ue los d&as, con temperaturas inferiores a las !ue durante el d&a se mantendrán en los locales, y se puede aprovecar esta circunstancia para enfriar casi gratuitamente el edificio +con solo el consumo de los ventiladores.

•

R#cu%#rac"(! '# calor . 1isponiendo adecuadamente las bocas de toma de aire e)terior y de aire e)pulsado al e)terior, pueden instalarse dispositivos recuperadores de calor , de modo !ue el calor del aire e)pulsado precaliente el aire de ventilación, en invierno, o !ue pre enfríe el aire !ue entra para la ventilación, en verano.

•

7tra forma de aorrar energ&a consiste en aprovecar el calor desprendido por los e!uipos de refrigeración 0 para utili"arlo en las bater&as de pos calentamiento, cuando #stas sean necesarias +en climas muy medos, en los !ue ay !ue sobre enfriar el aire para condensar el e)ceso de vapor de agua y luego recalentarlo para !ue est# a la temperatura adecuada.

+. BIBLIO+RA/2A 3 RE/ERENCIAS >. >>.

III.

Mc illips, Martin.. Viviendas con Energía Solar Pasiva. ;ustavo ;ili. Ar#l4$ A0o$t"!" acondicionamiento t#rmico ambiental. Deglamento de >nstalaciones /#rmicas de la Edificación +D>/E de Espa5a.

I*.

 Anderson, A. y ells, M. Guía fácil de la energía solar pasiva. Calor y frío natural . Ed. ;ili

*.

Fanger, ovl 7le +$G9. hermal comfort . Copenagen% 1anis /ecnical ress.

3>.

eter H.