La efectividad de los métodos no mecánicos de baja energía para moderar la temperatura y la humedad ha sido evaluada en una serie de experimentos por investigadores de la Universidad de Cambridge.
Los investigadores encontraron que una diferencia de temperatura entre el interior y el exterior tiene un efecto notablemente pequeño sobre qué tan bien se ventila una habitación cuando la ventilación es impulsada principalmente por el viento. Por el contrario, el viento puede aumentar las tasas de ventilación hasta en un 40% por encima de lo quees impulsado por una diferencia de temperatura entre una habitación y el exterior. La tasa exacta de ventilación dependerá de la geometría de la habitación.
Los resultados, reportados en la revista Edificio y medio ambiente , podría usarse para ayudar a los diseñadores y planificadores urbanos a incorporar principios de ventilación natural en sus diseños, de modo que los edificios se puedan mantener a una temperatura confortable mientras se usa menos energía.
La calefacción y la refrigeración representan una proporción significativa del uso de energía en los edificios: en los Estados Unidos, esto es tan alto como el 50 por ciento. Además, a medida que las temperaturas globales continúan aumentando, la demanda de aire acondicionado, que emite gases de efecto invernadero,también aumenta, creando un circuito de retroalimentación perjudicial.
La ventilación natural, que controla la temperatura interior sin utilizar ningún sistema mecánico, es una alternativa a los métodos tradicionales de calefacción y refrigeración, lo que reduce el uso de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero.
"La ventilación natural es una forma de bajo consumo de energía para mantener los edificios a una temperatura cómoda, pero para aumentar su uso, necesitamos modelos simples y precisos que puedan responder rápidamente a las condiciones cambiantes", dijo la autora principal, Dra. Megan Davies Wykes deDepartamento de Ingeniería de Cambridge.
Hay dos tipos principales de ventilación cruzada natural: impulsada por el viento y por flotabilidad. La ventilación cruzada ocurre en habitaciones que tienen ventanas en lados opuestos de una habitación. El viento que sopla en un edificio puede provocar una alta presión sobre ellado de barlovento y una baja presión en el lado de sotavento, que impulsa el flujo a través de una habitación, trayendo aire fresco desde el exterior y ventilando una habitación. La ventilación también puede ser impulsada por diferencias de temperatura entre el interior y el exterior de una habitación, ya que el aire entrante escalentado por personas o equipos, lo que resulta en un flujo impulsado por la flotabilidad en una ventana.
"Todos nos hemos acostumbrado a tener un rango de temperatura estrecho y bien controlado en nuestros hogares y oficinas", dijo Davies Wykes. "Controlar los métodos de ventilación natural es mucho más difícil que encender la calefacción o el aire acondicionado, ya quedebe tener en cuenta todas las variables en una habitación, como la cantidad de personas, la cantidad de computadoras u otros equipos generadores de calor, o la fuerza del viento ".
En el estudio actual, los investigadores utilizaron una sala modelo en miniatura colocada dentro de un canal para recrear los movimientos del aire dentro de una habitación cuando las ventanas se abren a diferentes temperaturas y condiciones de viento.
Utilizando los resultados de experimentos en laboratorio, Davies Wykes y sus colegas construyeron modelos matemáticos para predecir cómo la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior afecta la ventilación de una habitación.
Los investigadores descubrieron que la tasa de ventilación depende menos de la temperatura y más del viento. Cualquiera que haya intentado enfriarse en una noche calurosa abriendo la ventana, sin duda estará familiarizado con lo ineficaz que es cuando no hay viento.
Esto se debe a que en muchas habitaciones, las ventanas se colocan a la mitad de la pared, y cuando se abren, el aire caliente cerca del techo no puede escapar fácilmente. Sin el efecto de "mezcla" proporcionado por el viento, el aire calientequédese en el techo, a menos que haya otra forma de escapar en la parte superior de la habitación.
"Fue sorprendente que, aunque las diferencias de temperatura no tienen un fuerte efecto en el flujo de aire a través de una ventana, incluso pequeñas diferencias de temperatura pueden ser importantes al tratar de ventilar una habitación", dijo Davies Wykes. "Si no hay aberturas cercaen el techo de una habitación, el aire caliente interior puede quedar atrapado cerca del techo y el viento no es efectivo para eliminar el aire atrapado ".
Los próximos pasos serán incorporar los resultados en el diseño del edificio, lo que facilitará la creación de edificios bien ventilados y de baja energía.
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Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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