Estudio CFD del confort frente al viento en los balcones de un edificio residencial: ¿cuándo el viento los vuelve inutilizables, y qué protecciones los hacen usables todo el año?
Antes de la construcción de un edificio con espacios exteriores privados como los balcones, es necesario evaluar el confort frente al viento de los ocupantes e identificar las zonas potencialmente problemáticas. EOLIOS realizó este estudio mediante simulación CFD de la aeráulica exterior alrededor del edificio.
La solución estudiada aquí es la de los paneles correderos, que no cierran totalmente el balcón. Los vientos son más fríos y de mayor intensidad en invierno : sin una protección adecuada, los balcones se vuelven entonces inutilizables. El objetivo : comprobar el perfil de velocidad del viento en los balcones, sobre todo en las plantas más altas, y proponer después alternativas para optimizar el confort de los habitantes.
Lo esencial. Estudio CFD del confort frente al viento en los balcones de un bloque residencial : el análisis climático (rosas de los vientos) y la simulación de los flujos identifican los balcones incómodos, incomodidad ya desde 1 m/s, y evalúan luego tres protecciones (paneles correderos, espacios cerrados, barandillas acristaladas). Los paneles correderos resultan el mejor compromiso : ventilación en verano, un jardín de invierno de efecto invernadero en invierno.
Los balcones están por naturaleza expuestos al viento. Según su intensidad, este puede volverlos inutilizables, por lo que hay que asegurar un buen nivel de confort, al menos en primavera y en verano. Un balcón se considera incómodo en cuanto la velocidad del aire supera 1 m/s, un umbral mucho más bajo que en zona peatonal, porque en él se está la mayor parte del tiempo sentado o quieto.
V < 0,2 m/s : aire de un espacio cerrado · 0,2–0,5 : ventana abierta, ligera corriente de aire · 0,4–1 : brisa · V > 1 : comparable a un ventilador en marcha · V > 2 : viento desagradable.
La simulación CFD restituye los fenómenos aeráulicos inducidos por la geometría particular de los balcones calculando el flujo del aire alrededor del edificio. Como el interior del edificio no influye en estos flujos exteriores, solo los balcones y la fachada se modelizaron en detalle.
Según el origen del viento, aparecen recirculaciones en la parte trasera del edificio : una parte del aire que ha llegado al suelo, frenada por el rozamiento, asciende por la fachada y se cuela en ciertos balcones, generando incomodidad aun cuando el viento no sopla hacia la fachada. Este fenómeno debe anticiparse desde el diseño.
Un estudio local de las velocidades de aire, balcón por balcón, proporciona los vectores velocidad en cada punto. Distingue las zonas de recirculación, sin molestia real, de las zonas de altas velocidades y de paso de aire, que sí son prioritarias a tratar.
A recordar. El umbral de incomodidad de un balcón (1 m/s) es muy bajo : en él se busca la calma, no solo la ausencia de peligro. De ahí el interés de protecciones modulables, que preservan la ventilación en verano cortando a la vez el viento frío en invierno.
Para proteger a los habitantes del viento son concebibles varios dispositivos, cortavientos artificiales o vegetales, espacios cerrados, barandillas acristaladas. Se compararon tres vías :
Paneles correderos — móviles, se abren en verano para ventilar y evitar sobrecalentamientos, y se cierran en invierno para crear un jardín de invierno de efecto invernadero, calentando el balcón y reduciendo la calefacción. El mejor compromiso para este proyecto.
Espacios cerrados — totalmente aislados del exterior, eliminan el viento pero provocan sobrecalentamientos en verano y hacen perder la sensación de estar al aire libre.
Barandillas acristaladas & cortavientos — pantallas fijas, marquesinas o setos cortavientos vegetales, a posicionar según las zonas expuestas identificadas por la simulación.
Al tratar de forma prioritaria solo las zonas críticas identificadas por la simulación, se maximiza la ganancia de confort controlando a la vez el coste y el impacto arquitectónico. Bien diseñados, estos dispositivos hacen los balcones plenamente utilizables, ventilados en verano, templados en invierno.
Saber hacer: la medición y la simulación del confort frente al viento en entorno urbanoConfort frente al viento en los balcones, recirculaciones y protecciones modulables.
Por encima de aproximadamente 1 m/s, el balcón se considera incómodo, un umbral mucho más bajo que en zona peatonal, porque en él se está la mayor parte del tiempo sentado o quieto.
Según la orientación del viento, se forman recirculaciones en la parte trasera del edificio : el aire frenado en el suelo asciende por la fachada y se cuela en ciertos balcones. Este mecanismo es cercano al estudiado en el estudio de las presiones del viento.
Móviles, se abren en verano para ventilar y evitar sobrecalentamientos, y se cierran en invierno para crear un jardín de invierno de efecto invernadero que calienta el balcón y reduce la calefacción.
No necesariamente : un espacio totalmente cerrado elimina el viento pero provoca sobrecalentamientos en verano y hace perder la sensación de estar al aire libre. Los paneles correderos ofrecen un mejor compromiso.
El interior del edificio no influye en el flujo de aire exterior a la altura de los balcones. Solo los balcones y la fachada se modelizan por tanto en detalle, para concentrar la precisión donde importa.
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