Impacto de los cortasoles verticales en la velocidad de viento y la distribución del flujo de aire interior en función de modelos de confort térmico adaptativo

Abstract

Las ciudades tropicales cuentan durante todo el año con altos niveles de radiación solar sobre las superficies edificadas, lo cual solo se ve condicionado por el factor de nubosidad propio del clima de cada región específica. Debido a esto, la arquitectura tropical ha adoptado un lenguaje propio, empleando dispositivos de sombreado que disminuyen la incidencia directa del sol en vanos y paños vidriados, controlando de esta forma el ingreso de la radiación solar directa en los espacios habitables. Sin embargo, aunque estos dispositivos protegen del impacto del sol, afectan directamente el desempeño de la ventilación natural, que pudiese aplicarse como estrategia pasiva para acondicionar ambientes interiores, especialmente en climas templados húmedos, donde las temperaturas exteriores permiten su aplicación durante todo el año. El objetivo de esta investigación es analizar el impacto de los dispositivos verticales de sombreado exterior en la distribución de la velocidad del viento interior, tomando como contexto de estudio el clima templado húmedo de la ciudad de Medellín, Colombia. La evaluación de desempeño se realizó a partir del modelo de confort térmico adaptativo ASHRAE 55 de 2017, el cual permitió establecer la incidencia de las variables de diseño de los dispositivos de sombra en la ventilación natural resultante y por defecto en el confort térmico interior. Para alcanzar el objetivo, primero se analizaron dispositivos de sombra comerciales, identificando las variaciones de longitud de los cortasoles. A partir de esto, se determinó una relación fija de separación entre cortasoles y longitud del cortasol de 0.5, con el fin de asumir unas condiciones de exposición solar constantes. Se empleó la simulación de CFD para determinar la variación de la velocidad del viento y su distribución al interior del espacio. Estas velocidades se asumieron como un caudal fijo durante todo el año para simular el comportamiento térmico, para su posterior evaluación bajo el modelo de confort térmico adaptativo. Los resultados muestran que para una velocidad exterior de 2.45 m/s, la distribución y las velocidades de viento interior se ven afectadas por la densidad de dispositivos en fachada, a menor separación entre dispositivos, mayor fricción y menor ingreso de viento. El impacto sobre el confort térmico a partir de las velocidades del viento obtenidas se ve afectado por el aumento del rango de temperatura de confort, descrito por el modelo ASHRAE 55 de 2017 (1.2°C para una velocidad de 0.6 m/s), con un aumento de alrededor de 876 horas anuales de confort térmico. Sin embargo, el impacto del caudal de viento obtenido sobre las temperaturas operativas del espacio presenta una baja afectación sobre el confort, alrededor de 87 horas anuales dentro del rango. En función de estos resultados se plantean criterios de diseño arquitectónico, determinando una eficiencia del dispositivo en función del área libre para ventilación natural y un distanciamiento mínimo entre dispositivos de sombreado, generando un atributo adicional al diseño de sombreado exterior como estrategia pasiva de confort térmico.