Principios básicos de diseño bioclimático

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

2. 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

3. Cómo se mide el viento
• Dirección – rumbo de procedencia
• Frecuencia – % que incluye variable y calmas
• Velocidad – en m/seg
• Turbulencias o ráfagas

4. Culiacán, Sinaloa.
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
N
NE
E
SE
S
SO
O
NO
Rosa de los vientos
PROMEDIO ANUAL
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
N NE E SE S SO O NO
velocidadmedia(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

5. Rosas de los vientos de enero a junio

6. Rosas de los vientos de julio a diciembre

7. Estrategias de Ventilación
• Ventilación horizontal: Cruzada
• Ventilación vertical: torres y atrios
• Ventilación + recursos adicionales
http://www.sol-arq.com/index.php/ventilacion-natural

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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.

12. 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.

13. 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:

14. 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

15. 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

16. 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.

17. 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

18. • 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

20. Combinando recursos
Ventilación con:
• Enfriamiento evaporativo
• Masa térmica
• Radiación solar (chimeneas solares)

21. • 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

23. 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.

24. 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

26. 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

27. – En paredes adyacentes
– En paredes opuestas
– Una sola pared con
pantalla deflectora
Mínimo 2 aberturas efectivas en cada ambiente

28. Ubicación adecuada de los espacios para
aprovechar la ventilación cruzada

29. Diseño inadecuado para la
ventilación cruzada

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

31. 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

32. 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.

33. 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

34. 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.

35. 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.

36. Cerramientos permeables
para ambientes interiores

37. 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

38. 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

39. 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

40. 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

41. Centro Cultural Jean-Marie Tjibaou
Renzo Piano - Nueva Caledonia