Evaluación de estrategias de ventilación natural basadas en la integración de torres de viento al diseño arquitectonico de viviendas en climas templados

Abstract

El calentamiento global se presenta en la actualidad como un desafío a escala mundial. Entre los efectos más perceptibles figura el aumento de las temperaturas globales promedio, lo cual trae consigo fenómenos climáticos extremos como olas de calor; responsables no solo de intensificar las alzas de temperaturas en las regiones cálidas, sino que de llevar temperaturas altas a zonas que hasta ahora no las experimentaban. A lo anterior, se suma el aumento de la temperatura del aire en entornos urbanos, a partir del fenómeno conocido como “isla de calor”, el cual por defecto repercute en el confort térmico de los ocupantes de las edificaciones, aumentando las demandas de enfriamiento. Si bien estas últimas pueden ser cubiertas a través de la ventilación natural, muchas veces ésta no puede ser aplicada, ya sea por no disponer de las aberturas requeridas, o bien, por no tener la exposición necesaria a los vientos predominantes. Esta investigación toma como caso de estudio la tipología de viviendas de condominio en la ciudad de Concepción, cuyos áticos o niveles superiores están expuestos a riesgo de sobrecalentamiento debido a los materiales livianos con que están construidos y a la baja reflectancia de sus cubiertas. Por otra parte, presentan dificultades para el aprovechamiento de la ventilación natural, ya que la proximidad entre viviendas impide la exposición adecuada a los vientos. Además, suma dificultad la disposición de los usuarios a mantener las ventanas cerradas por razones de seguridad en las horas de ausencia o durante la noche. Por lo tanto, frente a lo expuesto se plantea que un sistema de ventilación vertical basado en una torre de viento o windcatcher puede presentarse como solución, puesto que estos sistemas mediante su altura permiten captar las presiones de vientos locales por sobre los límites de las edificaciones, encausándolos al interior de la vivienda para evacuarlos finalmente a través de la misma torre. Las torres de viento provenientes de la arquitectura tradicional de Medio Oriente, en su proceso de evolución han sido ampliamente investigadas, sin embargo, dichos estudios se han centrado en torno a su desempeño como elemento y el funcionamiento de sus partes. Ante lo cual, la presente tesis propone contribuir a un área de conocimiento poco explorada, que guarda relación con la integración de variables urbanas y arquitectónicas incidentes en el desempeño de las torres de viento. Para ello se realizó un análisis comparativo entre una vivienda con torre y otra sin torre de viento, aplicando una matriz de análisis que considera variantes tanto del conjunto como de la vivienda en su configuración interior y uso. Particularmente el estudio se centró en el ático por ser el recinto más expuesto y, por tanto, más tendiente a sobrecalentamiento, además de contar con influencia directa de la torre de viento. Las evaluaciones fueron realizadas a través de simulaciones con el software IESVE, utilizando el módulo de CFD para análisis externos y mediante simulación termo-dinámica para obtener las temperaturas operativas interiores, las que posteriormente fueron evaluadas según el rango de confort establecido a partir del modelo adaptativo. Los resultados confirman la efectividad de la torre de viento dada su naturaleza multidireccional, que le permite operar independiente de la orientación que tenga la vivienda respecto a los vientos. Por otro lado, demostró ser un aporte en la disminución de las temperaturas interiores, alcanzando su mejor desempeño en la opción del ático sin subdivisiones, para ir decreciendo acorde aparecen más recintos. Por último, la torre solucionó el problema de las ventanas cerradas, al permitir ventilación constante y segura, mientras que su influencia disminuyó cuando existía ventilación cruzada a través de las ventanas.