Influencia del microclima en el confort térmico y desempeño energético de las edificaciones: Evaluación numérica del asentamiento de un patrimonio histórico

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.37135/ns.01.10.08

Palabras clave:

Confort térmico, consumo energético, microclima, simulación energética dinámica, ventilación natural

Resumen

Debido a las consecuencias del cambio climático, las afectaciones del microclima y el efecto de isla calor en las ciudades, esta investigación busca evaluar el potencial de ventilación natural y aprovechamiento energético a escala urbana en Casco Antiguo de la Ciudad de Panamá. Indicadores como Potencial Climático de Ventilación Natural (PCVN), Horas Satisfechas de Ventilación Natural (NVSH) e Indicador de Consumo Eléctrico (ICE) fueron empleados. Para ello, se llevaron a cabo simulaciones energéticas dinámicas acoplando los programas ENVI-met y DesignBuilder. Un proceso de optimización a partir de estudios paramétricos y análisis de sensibilidad permite comparar materiales de construcción de envolventes, acristalamientos y horario de operación de ventanas con cantidad de horas de incomodidad térmica. Los resultados mostraron que el espacio construido no cuenta con un microclima beneficioso para ventilación natural (PCVN = 19.41%) y esta no favorece el confort térmico interior de las edificaciones (NVSH = 3.11%). El proceso de optimización mostró que los materiales de las envolventes no generan cambios significativos con respecto a horas de incomodidad térmica en modo pasivo a escala urbana; sin embargo, un aprovechamiento energético en modo activo se vio reflejado al implementar paredes y techos de material super aislado.

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Citas

ASHRAE. (2013). Standard 55: Thermal environmental conditions for human occupancy.

Retrieved from: https://www.ashrae.org/technical-resources/bookstore/standard-55-thermal-environmental-conditions-for-human-occupancy

Atlas Nacional de Panamá (1988). Mapas de Climas de la República de Panamá, Retrieved from: https://www.inec.gob.pa/Archivos/P28813.pdf

Belegundu, A. D., & Chandrupatla, T. R. (2019). Optimization Concepts and Applications in Engineering, (3rd ed.). Cambridge: Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781108347976

Bouchahm, Y., Bourbia, F., & Bouketta, S. (2012). Numerical Simulation of Effect of Urban Geometry Layouts of Wind and Natural Ventilation Under Mediterranean Climate. In Conference 6th ASCAAD, 2012. Retrieved from: https://www.researchgate.net/publication/322743803_Numerical_Simulation_of_Effect_of_Urban_Geometry_Layouts_of_Wind_and_Natural_Ventilation_Under_Mediterranean_Climate

Causone, F. (2015). Climatic potential for natural ventilation. Architectural Science Review, 59(3), 212-228. http://dx.doi.org/10.1080/00038628.2015.1043722

Cordero, X., (2014). Microclima y Confort Térmico Urbano: Análisis sobre la influencia del amorfología del cañon .Urbano, caso de estudio en los barrios del Raval y Gracia, Barcelona (Trabajo final de Máster en Arquitectura, Energía y Medio Ambiente). Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona. Barcelona: Españan. Retrieved from: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/23637/XimenaCordero_TFM.pdf

DesignBuilder. (n. d.). Módulo Optimización. Retrieved from: https://designbuilder.co.uk/optimisation

Guía de construcción sostenible para el ahorro de energía en edificaciones (2016). Retrieved from: https://www.gacetaoficial.gob.pa/pdfTemp/28165/GacetaNo_28165_20161124.pdf

He, J., Ding, L., & Prasad, D. (2020). Wind-sensitive urban planning and design: Precinct ventilation performance and its potential for local warming mitigation in an open midrise gridiron precinct. Journal of Building Engineering, 29. 101145. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101145

Jiang, Y., Wu, C., & Teng, M. (2020). Impact of Residential Building Layouts on Microclimate in a High Temperature and High Humidity Region. Sustainability, 12(3). https://doi.org/10.3390/su12031046

Kastillo, J. P., & Beltrán, R. (2015). Optimización energética para el aprovechamiento de ventilación natural en edificaciones en climas cálidos de Ecuador (Proyecto previo a la obtención del título de Ingeniero Mecánico). Escuela Politécnica Nacional, Quito:Ecuador. http://dx.doi.org/10.13140/2.1.1704.4803

Kusumastuty, K. D., Poerbo, H. W., & Koerniawan, M. D. (2018). Climate-sensitive urban design through Envi-Met simulation: A case study in Kemayoran, Jakarta. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 129. 012036. http://dx.doi.org/10.1088

/1755-1315/129/1/012036Lawrence, M. (2005). The Relationship between Relative Humidity and the Dewpoint Temperature in Moist Air. A Simple Conversion and Applications. Atmospheric Bulletin of the American Meteorological Society, 86(2), 225-234. https://doi.org/10.1175/BAMS-86-2-225

Lin, S. H. (2014). Designing in performance: Energy simulation feedback for early-stage design decision making (PhD thesis). University of Southern California, CA-USA. Retrieved from: https://www.researchgate.net/publication/260714182_Designing-in_performance_energy_simulation_feedback_for_early_stage_design_decision_making

Meiss, A., Padilla, M., & Feijo, J. (2017). Methodology Applied to the Evaluation of Natural Ventilation in Residential Building: A Case Study. Energies, 10(4). https://doi.org/10.3390/en10040456

Mendes, Á., & Romero, M. (2021). Microclimas urbanos en la ciudad de Panamá: Estudio de tres recortes históricos de la ocupación urbana. Paranoá 30. https://doi.org/10.18830/issn.1679-0944.n30.2021.03

Mirakhorli, A. (2017). Natural Ventilation in Residential Building: An EnergyPlus Simulation Study. In Project: Residential Buildings Efficiency, the University of Texas at San Antonio. TX:USA. Retrieved from: https://www.researchgate.net/publication/319162483_Natural_Ventilation_in_Residential_Buiding_An_EnergyPlus_simulation_study

Morakinyo, T., & Lam, Y. (2016). Simulation study on the impact of tree configuration, planting pattern, and wind condition on street canyons' micro-climate and thermal comfort. Building and Environment, 103. 262-275. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.04.025

Padilla, C. (2016). Plan integral para la mejora de la movilidad y seguridad vial para el centro histórico de la ciudad de Panamá (Reporte técnico E.1). Alcaldía de Panamá y Banco Interamericano de Desarrollo. Retrieved from: https://dpu.mupa.gob.pa/wp-content/uploads/2017/06/20175-E.3-002-R01_INFORME_FINAL_ESTRATEGIAS_DE_MOVILIDAD_CH_PANAMA.pdf

Pérez, Y. (2018). Estrategias de ventilación natural en climas tropicales a partir del comportamiento del viento sobre edificios ubicados en espacios urbanos mediante la simulación de programas de diseños interactivos (Trabajo final de máster, Universidad Politécnica de Catalunya), Catalunya: España. Retrieved from: https://upcommons.upc.edu/handle/2117/122457

Priyadarsini, R., C. K., Hien, & Wai, C., (2008). Microclimatic modeling of the urban thermal environment of Singapore to mitigate urban heat island. Solar Energy, 82(8), 727-745. https://doi.org/10.1016/j.solener.2008.02.008

Secretaría Nacional de Energía, Plan Energético Nacional 2015-2050, (2016). Retrieved from: https://www.senacyt.gob.pa/wp-content/uploads/2018/12/3.-Plan-Energetico-Nacional-2015-2050-1.pdf

Tan, Z., & Deng, X. (2017). Assessment of Natural Ventilation Potential for Residential Buildings across Different Climate Zones in Australia. Atmosphere, 8(9). https://doi.org/10.3390/atmos8090177

Tong, Z., Chen, Y., & Malkawi, A. (2016). Defining the Influence Region in neighborhood-scale CFD simulations for natural ventilation design. Applied Energy, 182, 625-633. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.08.098

Yi, C. Y., & Peng, C. (2014). Microclimate Change Outdoor and Indoor Coupled Simulation for Passive Building Adaptation Design. Procedia Computer Science, 32, 691-698. http://dx.doi.org/10.1016/j.procs.2014.05.478

Yoon, N., Norford, L., Malkawi, A., Samuelson, H., & Piette, M. A. (2020). Dynamic metrics of natural ventilation cooling effectiveness for interactive modeling. Building and Environment, 180. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.106994

Zhou, J., Zhang, G., Lin, Y., & Li, Y. (2007). Coupling of thermal mass and natural ventilation in buildings. Energy and Buildings, 40(6). 979-986. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2007.08.001

Publicado

2022-07-05

Cómo citar

Rodríguez Maure, K., Mora, D., & Chen Austin, M. A. (2022). Influencia del microclima en el confort térmico y desempeño energético de las edificaciones: Evaluación numérica del asentamiento de un patrimonio histórico . Novasinergia, ISSN 2631-2654, 5(2), 132–157. https://doi.org/10.37135/ns.01.10.08

Número

Sección

Artículos de Investigación y Artículos de Revisión