Ventilación Natural

Fuente: Manualambiente – Venezuela http://www.fau.ucv.ve/idec/racionalidad/Paginas/Manualambiente.html

Viento y Arquitectura

• Salud – calidad del aire (cambios de aire)

• Confort – acondicionamiento térmico

Ventilación Natural

porque buscamos una arquitectura energéticamente

eficiente que aproveche las

características del sitio

Cómo se mide el viento • Dirección – rumbo de procedencia

• Frecuencia – % que incluye variable y calmas

• Velocidad – en m/seg

• Turbulencias o ráfagas

Culiacán, Sinaloa.

0.0

5.0

10.0

15.0

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N

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S

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Rosa de los vientos PROMEDIO ANUAL

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N NE E SE S SO O NO

velo

cid

ad m

edia

(m

/s)

Velocidad media por orientación

-1

0

1

2

3

4

5

Porcentaje de Calmas

Fuente: Atlas del Agua de la República Mexicana, S.R.H. México, 1976.

LATITUD 24º 38' 05“ LONGITUD 107º 26' 26“ ALTITUD 38.6 msnmm

Rosas de los vientos de enero a junio

Rosas de los vientos de julio a diciembre

Estrategias de Ventilación

• Ventilación horizontal: Cruzada

• Ventilación vertical: torres y atrios

• Ventilación + recursos adicionales

http://www.sol-arq.com/index.php/ventilacion-natural

Viento: aire en movimiento Efecto del viento al impactar un volumen de manera frontal y sesgada. Imágenes

generadas mediante análisis CFD con DesignBuilder.

La dirección y velocidad se expresan mediante vectores (flechas), mientras que las presiones se indican mediante líneas isobáricas y zonas con colores difuminados

Ventilación Cruzada Una sola abertura expuesta al viento Abertura grande en la cara expuesta y otra

más pequeña en la cara contraria

elevada resistencia para entrar al espacio ingresa con facilidad, velocidad moderada

las zonas laterales muestran ventilación deficiente

Ventilación Cruzada abertura frontal más pequeña

Velocidades más altas, zonas laterales con mayor movimiento debido a las

turbulencias

aberturas iguales en ambas fachadas

Flujo más intenso y amplio en zona central, ventilación menos eficiente en

laterales por disminución de turbulencias

Ventilación Cruzada aberturas en relación diagonal con

salida en fachada posterior aberturas en relación diagonal con

salida en fachada lateral

El resultado en ambos casos es similar: los flujos de aire cubren una mayor superficie, dejando zonas pobremente ventiladas más reducidas.

Ventilación Cruzada: Resumen

La ventilación cruzada es más eficiente cuando sus posibilidades se llevan al límite, es decir, cuando los flujos de aire pueden cruzar el

espacio de la manera más amplia posible.

como recurso de enfriamiento pasivo depende principalmente de los siguientes factores:

• Aberturas orientadas de manera estratégica para aprovechar las presiones altas y bajas que generan los vientos dominantes del sitio.

• Adecuada modulación de las dimensiones de las aberturas, para generar flujos con velocidades óptimas.

• La posición relativa de las aberturas, de tal manera que los flujos de aire incidan de la manera más amplia posible en el espacio interior.

Espacios o dispositivos de altura considerable. Para su funcionamiento aprovechan:

• Las presiones provocadas por los vientos locales, cuyo efecto aumenta con la altura

• Los flujos convectivos de aire provocados por las diferencias de temperatura que suelen presentarse en espacios de gran altura

• Estos dos factores simultáneamente

Ventilación Vertical: Torres y Atrios

Existen tres sistemas básicos:

las obstrucciones dificultan ventilación cruzada y debido a su configuración la débil ventilación cruzada se

invierte

Torres Captadoras

Se cancela la ventana orientada al viento y

se agrega un dispositivo en forma de torre captadora

sobre la misma fachada

La eficiencia de las torres captadoras depende de:

• La disponibilidad de viento. Mayor potencial cuando se tienen vientos regulares con una dirección más o menos constante

• La altura. A mayor altura, mayores presiones de viento y por lo tanto mayores tasas de ventilación.

• El tamaño de la abertura superior. Mientras mas grande, mayor será la captación y el ingreso de aire.

• La posición respecto a los espacios servidos. Es importante que se ubiquen de manera que los flujos de aire atraviesen el espacio habitable

Torres de Extracción la torre se ubica en la fachada contraria al viento y la abertura se orienta en esa misma dirección

genera un efecto de succión por presiones reducidas en su abertura superior y propicia la desviación de las corrientes de aire, que ejercen mayor presión sobre la ventana inferior orientada al viento. El aire ingresa por esta ventana, atraviesa el

espacio habitable y sale por la abertura de la torre.

La eficiencia de las torres de extracción depende de:

• la disponibilidad de viento,

• la altura de la torre,

• el tamaño de las aberturas

• la posición respecto a los espacios servidos

Se pueden emplear combinadas con estrategias:

• De masa térmica expuesta

• De enfriamiento evaporativo

• espacio central de varios niveles de altura

• rodeado de espacios habitables

– Protegido por una cubierta traslúcida - efecto invernadero

– Huecos de circulación vertical - Efecto chimenea

Atrios Ventilados

Combinando recursos

Ventilación con:

• Enfriamiento evaporativo

• Masa térmica

• Radiación solar (chimeneas solares)

• Enfriando el aire entrante

• Provoca que el aire circundante ceda parte de su calor y disminuya su temperatura

• Mientras mas seco el aire, más eficiente el proceso – Patios húmedos (vegetación profusa y cuerpos de

agua)

– Torres captadoras con vasijas de barro

– Sistemas mecánicos de enfriamiento evaporativo

Ventilación + enfriamiento evaporativo

Ventilación + masa térmica

• Efectiva en lugares con oscilación térmica diaria de 15ºC aprox.

• Funciona si: – Flujos de aire provenientes del exterior intensos y

constantes

– Cerramientos con elevada masa térmica suficientemente expuestos

– Configuración espacial abierta, los flujos de aire incidan sobre la mayor cantidad posible de superficies.

Ventilación + radiación solar

• Chimeneas solares - calientan aun más el aire que asciende reforzando sus movimientos convectivos por diferencia de presiones

• Torre con extracción de aire más eficiente

• Cubiertas vidriadas o láminas negras

• Garantizar que el aire calentado arriba no baje

• Se puede implementar en cubos de escaleras si:

– permite los flujos verticales de aire

– Cuenta con una extensión grande para la torre.

– La zona de captación solar no afecta el uso del espacio

Viento en espacios interiores y su efecto en los usuarios

• Ventilación Natural - a través de aberturas

‐ Por presiones de viento

‐ Por diferencias de temperatura

• Infiltraciones – a través de fisuras

• Ventilación Forzada – utiliza sistemas mecánicos

– En paredes adyacentes

– En paredes opuestas

– Una sola pared con pantalla deflectora

Mínimo 2 aberturas efectivas en cada ambiente

Ubicación adecuada de los espacios para aprovechar la ventilación cruzada

Diseño inadecuado para la ventilación cruzada

Orientación adecuada de las fachadas en relación a la dirección del viento

La ventilación natural es óptima cuando el área de la abertura de entrada es ligeramente más pequeña que la correspondiente a la abertura de salida. En estos casos se considera que la proporción correcta es 1:1.25

La ventilación natural es más eficaz cuando hay un mayor recorrido del aire dentro del espacio antes de salir, lo cual puede lograrse ubicando las aberturas en los puntos más distantes entre sí en el caso de paredes adyacentes, expresados en una diagonal.

Las ventanas batientes son convenientes pues la hoja de vidrio actúa como deflector que impulsa el flujo de aire hacia el interior. También es recomendable el uso de una pared deflectora o pantalla exterior entre las ventanas. Para una solución óptima se deben ubicar las dos ventanas lo más distantes entre sí sobre la misma pared, y hacer sobresalir dos paredes deflectoras que pueden servir adicionalmente como parasoles

Las aberturas de entrada ubicadas a mucha altura producen un movimiento del aire muy por encima del nivel del cuerpo de los usuarios. Este efecto no puede corregirse aun cuando la abertura de salida se coloque a baja altura.

Los parasoles de las ventanas pueden emplearse para dirigir y aumentar la circulación del aire hacia el interior de los ambientes. Los parasoles horizontales separados de la pared constituyen una mejor solución, pues el aire que penetra por la separación empuja el flujo del aire a nivel de los ocupantes, debido a la diferencia de presión.

Cerramientos permeables para ambientes interiores

Con un buen diseño, los ventiladores pueden ayudar a alcanzar los niveles de confort térmico; se estima una velocidad máxima de 7,5 m/s

Recomendaciones Generales:

• Diseñe ambientes interiores para facilitar la ventilación natural efectiva y una buena circulación de aire al nivel del cuerpo

• Ubique a sotavento los ambientes en los cuales se producen calor, humedad y/o olores del flujo de viento

• Oriente las fachadas de los ambientes con aberturas situadas en paredes opuestas, 45º respecto a la dirección del viento predominante

Recomendaciones Generales:

• Diseñe la ventana de entrada ligeramente más pequeña que la de salida, en el caso de ventilación cruzada

• Sitúe las aberturas de paredes adyacentes con una separación máxima entre ellas, de modo que formen una diagonal

• Utilice ventanas batientes o dos ventanas con una pantalla deflectora entre ellas en ambientes con aberturas en una misma pared

Recomendaciones Generales:

• Ubique las aberturas a una altura que asegure el confort de los usuarios

• Utilice los parasoles para mejorar la ventilación natural

• Integre ambientes para minimizar las divisiones interiores

• Utilice cerramientos interiores permeables

• Utilice ventiladores mecánicos cuando las condiciones ambientales no favorezcan la ventilación natural

Centro Cultural Jean-Marie Tjibaou Renzo Piano - Nueva Caledonia