El proyecto Fondecyt Regular 1130596 “Metodología para el análisis dinámico del confort térmico en el proceso de diseño arquitectónico de establecimientos educacionales en Chile” fue desarrollado entre los años 2013 y 2016 por un equipo de investigadores de la Universidad del Bío-Bío y del Ministerio de Educación, con financiamiento del Fondo de Desarrollo Científico y Tecnológico de Chile.
Investigadora Responsable:
Maureen Trebilcock Kelly, Universidad del Bío-Bío
Co-investigadores:
Jaime Soto Muñoz, Universidad del Bío-Bío
Rodrigo Figueroa San Martin, Universidad del Bío-Bío
María Beatriz Piderit Moreno, Universidad del Bío-Bío
Esteban Montenegro, Ministerio de Educación
Ariel Bobadilla Moreno, Universidad del Bío-Bío
Colaboradores:
Muriel Díaz, Universidad del Bío-Bío
Durante los últimos años en Chile, se han incorporando modificaciones en el proceso de diseño arquitectónico incluyendo estrategias pasivas y aislación térmica para lograr un uso más eficiente de la energía y lograr espacios con temperaturas más agradables. Sin embargo, la gran mayoría de los colegios y escuelas en el país no tienen calefacción ni refrigeración, es decir, son edificaciones completamente pasivas, por lo que estas estrategias de diseño sólo se pueden evaluar en función del mejoramiento del confort térmico.
Es aquí donde el estado del conocimiento actual se enfrenta a una serie de vacíos que no permiten evaluar con facilidad el confort térmico de las edificaciones en el proceso de diseño arquitectónico, con el fin de informar si las decisiones de diseño son correctas. Por un lado, no existen las bases científicas que permitan definir cuál es el rango de confort térmico aceptable en un establecimiento educacional en las distintas zonas climáticas del país, y a través de las distintas estaciones del año. Por otro lado, las herramientas de simulación térmica dinámica que se utilizan para predecir el comportamiento térmico de las edificaciones están orientadas a determinar principalmente demanda de energía de calefacción y refrigeración; y si bien permiten determinar indicadores de confort térmico como frecuencias de temperaturas interiores, la forma en que estos resultados se entregan a los especialistas no permiten interpretar con facilidad si el proyecto arquitectónico está cumpliendo los objetivos de diseño. Finalmente, el mejoramiento del confort térmico en una edificación es un bien intangible, difícil de evaluar económica y socialmente en la etapa de diseño – a diferencia de la eficiencia energética que implica ahorros de operación – lo que también constituye un vacío en el conocimiento.
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una metodología para el análisis dinámico del confort térmico durante el proceso de diseño arquitectónico de establecimientos educacionales, que permita informar claramente acerca del impacto de estrategias de diseño pasivo sobre el confort térmico de los espacios, de acuerdo a condicionantes climáticas, socio- culturales y económicas.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Para alcanzar el objetivo general, el proyecto se planteó el objetivo específico 1 de “Generar zonas de confort térmico para establecimientos educacionales en Chile, en base a datos climáticos locales y estudios de percepción de usuarios, utilizando como casos de estudios establecimientos educacionales localizados en 3 zonas climáticas distintas”. Los resultados del análisis de colegios localizados en diferentes ciudades de Chile demuestran una gran capacidad de adaptación de los niños a su ambiente térmico, ya que en general los niños manifiestan estar en confort térmico a temperaturas considerablemente más bajas, tanto en invierno como en verano, de lo que indican las pautas y normas internacionales.
El objetivo específico 2 “Desarrollar una herramienta digital que funcione como interfaz gráfico de los resultados que generan los software de análisis térmico dinámico, relacionando outputs de frecuencia de temperatura con rangos de desempeños esperados para cada una de las 3 zonas climáticas, durante la etapa de proyecto arquitectónico” permitió desarrollar una herramienta digital denominada VISUAL THERM que funciona como interfaz gráfica para la visualización de resultados de confort térmico (temperatura) provenientes de software de simulación térmica.
El objetivo específico 3 “Definir estrategias de evaluación económica y social del confort térmico, que permitan cuantificar la rentabilidad de las inversiones en cada uno de estos aspectos, considerando los beneficios de las estrategias pasivas en el mejoramiento de la calidad térmica de establecimientos educacionales” permitió comprobar empíricamente la existencia de relaciones entre indicadores de rendimiento académico de los estudiantes (ausentismo, promedio de notas, SIMCE) y la calidad del ambiente térmico y calidad del aire.
El objetivo específico 4 “Consolidar y evaluar la metodología propuesta en un caso de estudio de establecimiento educacional” permitió validar los distintos componentes de esta metodología en base a dos casos de estudio.
METODOLOGÍA
La metodología de investigación se basó principalmente en un extenso trabajo de campo que abarcó 25 establecimientos educacionales en cuatro ciudades de Chile, localizadas en distintas zonas climáticas. El trabajo de campo contempló mediciones de condiciones ambientales, encuestas de percepción de usuarios y fichas de caracterización de los edificios. Además, se desarrolló una herramienta de interfaz gráfica para visualizar los resultados de temperatura interior provenientes de las simulaciones térmicas dinámicas. La metodología propuesta fue validada a través de dos casos de estudio.
RESULTADOS
El principal resultado es metodología de análisis dinámico del confort térmico durante el proceso de diseño arquitectónico de establecimientos educacionales que conste de tres partes: metodología para la definición de zonas de confort térmico; herramienta de interfaz gráfico para la simulación térmica; y metodología para la evaluación económica y social del confort térmico en etapa de proyecto.