Artículo Técnico - 2 - "EL POTENCIAL BIOCLIMÁTICO DE LA PROVINCIA DE SALAMANCA"

Para este artículo se ha utilizado el programa de la universidad de UCLA "Climate consultant 5.2", el archivo de datos climáticos EPW, proviene de la base de datos de “U.S. department of energy”, y para el método de cálculo se ha utilizado “ASHRAE 55/2004 PMV”

Potencial bioclimático del clima de Salamanca frente a la península ibérica

Primeramente vamos a mostrar el potencial del clima de Salamanca, en comparación con el resto de la península ibérica hemos ido recopilando diferentes datos, tanto el potencial bioclimático, que serian horas en confort conseguidas por estrategias de arquitectura pasiva, así como las horas de confort debidas al propio clima, es decir, las horas en las que en el espacio exterior estamos en una situación confortable, y el porcentaje total de horas en confort sumando ambas situaciones.

A continuación se muestra una tabla con los datos obtenidos, ordenadas las provincias por su potencial bioclimático (%porcentaje de horas en confort con estrategias o métodos pasivos) de mayor a menor.

Observando la tabla nos podemos hacer una idea del puesto que ocupa Salamanca dentro de la península, con un 43% de horas en confort debido a estrategias bioclimáticas, y un 54% de horas en confort sin energías convencionales (calefacción o refrigeración convencional).

De esta tabla interesa principalmente el potencial bioclimático, que será el margen de que disponemos para diseñar una edificación más eficiente, ayudados de estrategias de arquitectura pasiva, por ello hemos realizado un mapa de la península ibérica con un gradiente de potencial bioclimático, y así ver la situación de Salamanca en un contexto más amplio.

Análisis del potencial bioclimático del clima de Salamanca

En este apartado nos centraremos en analizar las diferentes estrategias que componen el 43% de potencial bioclimático citado en el anterior apartado., las estrategias a analizar se han escogido por su viabilidad frente al clima, y en este análisis podremos desgranar más profundamente su aporte al confort térmico de una edificación.

Estrategias de enfriamiento.

• Sombreamiento de huecos.
• Enfriamiento evaporativo.
• Enfriamiento nocturno unido a una alta inercia térmica.

Estrategias de calentamiento.

• Ganancias internas.(calentamiento a partir de elementos propios de la vivienda como iluminación, electrodomésticos, personas…)
• Ganancias solares unidas a una alta inercia térmica.

Horas de confort debido al clima.

A continuación analizaremos el aporte porcentual al confort térmico de cada estrategia, Observando en cada caso su aporte porcentual mensual y anual, para posteriormente elegir con más precisión, que estrategias son las idóneas para el clima de Salamanca.

Sombreamiento de huecos.

El sombreamiento de huecos se encuentra definido desde la radiación solar mínima que pueda aportar calor al interior de un espacio hasta la temperatura mínima de confort definida en el ábaco, restando a esta de 0 a 5 ·c dependiendo del nivel de ganancias internas. A continuación se muestra a nivel esquemático la zona del ábaco psicométrico en la que actúa esta estrategia.

No sombrear los huecos en este tramo supondría un aporte de radiación que podría sobrecalentar el espacio interior, cuando sobrepasamos la temperatura mínima de confort, y sombrear por debajo de la radiación solar mínima no tendría sentido, ya que esta apenas tiene energía para aumentar la temperatura interior, y la parte mas devil de la envolvente trémica en una edificación suelen ser los huecos.

A continuación se muestra una grafica con el porcentaje de horas en confort que aporta esta estrategia.

Como podemos observar, con esta estrategia solamente es imposible llegar al nivel de confort, sin ella también, pero estaríamos aportando en los meses de verano, de un 25 a un 35% de horas de confort.

Enfriamiento evaporativo.

El enfriamiento evaporativo solo se puede utilizar en climas con humedades bajas, inferiores al 30%, como es nuestro caso, con veranos muy secos. Se trata de evaporar agua, pasando el agua, de estado liquido a estado gaseoso y con el consiguiente aporte energético necesario para el cambio de estado, que es aportado por el ambiente. Se encuentra definido por unas temperaturas de bulbo húmedo mínimas y máximas calculadas por “climate consultant”, unido a una baja humedad relativa, en las cuales es posible utilizar esta estrategia, como se muestra en el siguiente gráfico.

A continuación mostramos el gráfico de aporte porcentual de horas en confort que nos ofrece esta estrategia.

Podemos observar en la gráfica, como es posible obtener entre un 15 y un 20% de aporte de horas de confort en los meses más calurosos.

Enfriamiento nocturno unido a una alta inercia térmica.

El enfriamiento nocturno unido a una alta inercia térmica se definiría en el ábaco psicométrico, como en la siguiente figura.

A continuación mostramos la figura para enfriamiento con tan solo inercia térmica.

Como observamos en los gráficos, por si sola, la inercia térmica sería capaz de amortiguar las oscilaciones, colocando un material que desfase la onda térmica en unas doce horas. En días extremadamente calurosos que se salen de la estadística y ayudados de ventilación nocturna, se logra enfriar los muros, y tener un margen mayor que tan solo con inercia térmica.

Este sistema de enfriamiento es perfecto para la climatología de la provincia de Salamanca, con grandes oscilaciones de temperatura entre el día y la noche.

Se observa en la gráfica como podemos obtener entorno a los meses de verano un aporte de horas de confort entorno al 15-20%, simplemente colocando inercia térmica y cuidando la ventilación, restringiéndola a lo estrictamente necesario durante el día, y aumentado el caudal por la noche.

Ganancias internas.

Las ganancias internas se definen como la cantidad de calor que es aportada en el interior del edificio debido al calor emanado por la iluminación, las personas, electrodomésticos, ordenadores…, estas son muy dependientes del tipo de uso del edificio, su diseño, su nivel de aislamiento y sus materiales.

Se define desde la temperatura mínima de confort definida en el ábaco, hasta un punto de temperatura exterior del aire desde el cual las cargas internas son suficientes para caldear el ambiente. En vivienda unifamiliar tendríamos un temperatura exterior entorno a los 12-15·c y en oficinas pudiendo llegar a temperaturas cercanas a 0·c

Este punto de temperatura exterior viene definido por el nivel de cargas internas, siendo en una vivienda unifamiliar una temperatura más cercana a la de confort que en un espacio interior usado de oficinas, donde las cargas internas son muy grandes. El siguiente gráfico muestra la zona de actuación sobre el ábaco psicométrico.

A continuación se muestra la grafica, con el aporte de horas en confort.

Observamos los altos porcentajes que obtenemos anualmente, por lo que habrá que colocar cuidadosamente las zonas donde se producen ganancias internas.

Ganancias solares unidas a una alta inercia térmica.

Las ganancias solares serán el aporte de calor principal durante los meses de invierno.

El aporte solar viene definido en el ábaco psicométrico en la parte izquierda de la zona de confort, y hasta una temperatura exterior mínima a partir de la cual son mas grandes las pérdidas que las ganancias, y siempre que haya un mínimo de radiación solar.

Mostramos a continuación un esquema del ábaco psicométrico con la zona de trabajo de esta estrategia.

A continuación la grafica de aporte porcentual en horas en confort de esta estrategia.

Como observamos esta es una magnifica estrategia para todo el año, que habrá que cuidar en los meses de verano, sombreando los huecos para evitar sobrecalentamiento.

En los meses de verano, se cubriría la demanda de calentamiento con una leve exposición a la radiación solar.

Horas en confort

Debido también al clima, obtenemos un porcentaje de horas en confort, en las cuales sin ningún tipo de estrategia, estaríamos en la zona de confort del ábaco psicométrico, como se observa en el siguiente gráfico del ábaco psicométrico.

Observamos ahora la distribución mensual de horas en confort debidas al clima.

Aporte global de las estrategias.

En este apartado, vamos a observar a nivel global, que aporte porcentual obtenemos de horas en confort con todas las estrategias estudiadas.

A continuación mostramos los porcentajes anuales de horas en confort proporcionadas por las diferentes estrategias, junto con el aporte de calefacción convencional, y una gráfica resumen con el potencial bioclimático, mas las horas en confort debidas al propio clima de Salamanca mes a mes.

En el gráfico podemos observar en términos anuales lo que proporciona cada estrategia.

Como vemos el enfriamiento evaporativo y la alta inercia térmica con refrigeración nocturna trabajan en el mismo rango de porcentaje, y ambas cubren las zonas del ábaco que requiere el clima de la provincia de Salamanca. Sin embargo aunque veamos porcentajes bajos en términos anuales, hay que tener en cuenta que debido al clima que nos ocupa, estas estrategias trabajan en torno a tres meses anualmente, y de ahí su bajo porcentaje anual.

El sombreamiento de huecos aun trabajando en estos tres / cuatro meses de calor, obtiene unos porcentajes muy altos, además de ser absolutamente necesaria, por lo que será una de las estrategias a estudiar en profundidad.

Respecto a los métodos de calentamiento, obtienen unos altos porcentajes ambos, tanto las ganancias solares como las internas.

En el segundo gráfico observamos el potencial bioclimático mes a mes, unido al confort debido al propio clima, esto nos da una idea general del porcentaje de horas en el que el espacio interior es totalmente autónomo sin necesidad de energías convencionales.

En conclusión podemos decir que el clima de Salamanca tiene un gran potencial, y como hemos podido observar, proporciona un gran ahorro en sistemas de energía convencionales de calefacción y enfriamiento.

En los siguientes artículos técnicos iremos mostrando a fondo las diferentes estrategias, realizando un estudio más exhaustivo de funcionamiento, rendimiento, ahorro y amortización de cada una de ellas.