Estudio del enfriamiento pasivo por fachadas ventiladas en el sur de España

Abstract

En este trabajo, se estudia el efecto de enfriamiento pasivo por fachadas ventiladas, en edificios bajo las condiciones climáticas habituales del sur de España. En dichas condiciones climáticas, conseguir confort en el interior de las viviendas supone generalmente un fuerte consumo energético en los periodos de verano. El uso de fachadas ventiladas, cuando su diseño es correcto, puede reducir considerablemente dicho consumo en verano, especialmente en situaciones de fuerte irradiación solar. Las fachadas ventiladas presentan generalmente una capa exterior unida al muro interior del edificio por medio de estructuras especiales. De esta forma entre las dos capas se crea una cámara de aire, ventilada de forma natural. En nuestro contexto, la función más relevante de la capa exterior es proteger el muro interno de la radiación solar, así como dar carácter y definir la estética del edificio. Por otro lado, la radiación solar al calentar la hoja externa provoca en el interior de la cámara ventilada un flujo de aire ascendente, debido a la convección natural, que produce un fenómeno de ventilación transportando el calor desde las caras de dicha cámara al exterior. Algunos autores señalan la disminución de rendimiento energético de estas fachadas cuando la temperatura ambiental es alta. Fenómeno que puede agravarse cuando la presencia de viento hace aumentar el flujo de aire caliente hacia el interior de la cámara ventilada. El objetivo del presente trabajo consiste en determinar si en las condiciones climáticas habituales del sur de España, donde se pueden dar ambos fenómenos, las fachadas ventiladas aportan algún tipo de ahorro energético respecto las fachadas no ventiladas y deducir sus patrones de comportamiento en cuanto a su eficiencia energética. Para simular el flujo en el canal de aire, se utilizan las ecuaciones de Navier-Stokes para flujos termodinámicos. Se modeliza la fachada como un canal con dos planos verticales calentados de forma asimétrica mediante una aproximación por Elementos Finitos bidimensionales (2D). Los resultados obtenidos por la computación CFD, muestran que el efecto combinado de sombra de la capa externa y de ventilación producido en el interior de la cámara de aire, consiguen un significativo efecto de enfriamiento del edificio, que ha sido evaluado comparando el comportamiento térmico de las fachada ventiladas con otra no ventilada. Por último, se analiza el comportamiento de dichas fachadas bajo diversas condiciones atmosféricas como viento variable, y diferentes niveles de irradiación solar y temperatura ambiente.