Estudio CFD de la ventilación natural por chimeneas de viento de locales de oficinas: comparar los tipos de chimeneas y determinar la que ofrece el mejor caudal de aire.
EOLIOS fue contactada por un estudio de arquitectura para estudiar la ventilación natural de un futuro edificio: unos locales de oficinas ventilados por chimeneas de viento. En este tipo de ventilación, no prima el efecto de tiro térmico, sino la acción del viento.
El proyecto integra una sección de viviendas y una sección de locales de empresa; el estudio se centra específicamente en los locales de empresa, que se beneficiarán del sistema de ventilación natural.
EOLIOS estudió varios tipos de chimeneas y determinó la que ofrece el mejor caudal de aire, con un objetivo de 5 Vol/h.
Un análisis climático del emplazamiento precede a las simulaciones: el viento sopla principalmente del Suroeste, con un segundo viento dominante del Noreste. Tras identificar los vientos dominantes, se mide su intensidad (velocidad media, mínima y máxima) para estudiar los casos extremos. Los resultados presentados corresponden a un viento del Suroeste a 6 m/s, el más frecuente.
Es crucial tener en cuenta los edificios vecinos, que desempeñan el papel de máscaras aeráulicas: crean zonas de presión variada y turbulencias que influyen en la dirección y la velocidad del viento. Su modelado preciso permite determinar zonas de sombra del viento (flujo reducido) y canales de viento (flujo acelerado), e identificar las mejores posiciones de las aberturas de ventilación.
El dimensionamiento de los conductos es esencial para una ventilación eficaz. La CFD permite verificar este dimensionamiento y probar varios sistemas y configuraciones — mucho más sencillo en fase de simulación que una vez instalados los conductos.
Se compararon cuatro chimeneas de 4 m de altura (superficies de captación y tamaños de conductos equivalentes, para comparar solo la eficacia de tiro): un conducto rectangular con sombrerete plano, dos conductos cilíndricos (sombrerete semiesférico fijo y giratorio), y una chimenea de fachada de 2 orientaciones.
La chimenea con sombrerete giratorio crea el mayor tiro: un caudal de salida aproximadamente dos veces superior al de los sombreretes fijos, independientemente de la dirección del viento — orientándose el sombrerete siempre en las condiciones óptimas. La chimenea de fachada, muy dependiente de la orientación del viento, puede funcionar como entrada o salida de aire.
Para un viento del Suroeste a 6 m/s, las superficies rojas indican las chimeneas más impactadas (las demás, aguas abajo, lo están menos). Las velocidades en los conductos móviles son más elevadas que en los conductos fijos. Para las chimeneas fijas, el conducto más largo (1.ª planta) solo entrega 0,7 Vol/h — muy por debajo de los 5 Vol/h esperados — solo el más corto (5.ª planta) se acerca.
En conjunto, la ventilación por chimeneas fijas funciona dos veces peor que por chimenea móvil, y la 1.ª planta apenas se ventila en fijo. Con el sombrerete móvil, los conductos correctamente dimensionados alcanzan el objetivo de 5 Vol/h.
La descarga nocturna es una refrigeración pasiva que aprovecha la bajada de las temperaturas exteriores por la noche para evacuar el calor acumulado durante el día. Para un escenario realista, se simuló una diferencia de 10 °C (interior 28 °C, exterior 18 °C), creando un gradiente térmico propicio a la circulación del aire mediante las chimeneas y aberturas.
Los resultados identifican las zonas correctamente ventiladas (temperaturas próximas al exterior, refrigeración eficaz) y las zonas poco removidas (temperaturas residuales ~28 °C). La descarga nocturna resulta eficaz en la mayor parte del edificio; EOLIOS estableció buenas prácticas (gestión de las aberturas, ajuste de los caudales) para maximizar el enfriamiento pasivo.
Saber hacer: el modelado del confort interior
Estudio CFD de la ventilación natural por chimeneas de viento de un edificio de oficinas en Rennes: análisis climático (viento SO 6 m/s), modelo 3D con máscaras aeráulicas, comparación de 4 tipos de chimeneas (el sombrerete giratorio ofrece ~2× el caudal), dimensionamiento a 5 Vol/h y simulación de la descarga nocturna para un enfriamiento pasivo.
PiscinaCentro Acuático — Hauts-de-Seine
AlmacénHVAC — Almacén médico
HotelSharaan by Jean Nouvel
MuseoGalería de Paleontología — MNHN
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Cámara frigoríficaCámara frigorífica — Leipzig
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Atrio · 🔒Confort bajo lucernario — Atrio
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