Efecto de la inercia térmica en un dispositivo de ventilación por extracción pasiva

Abstract

This study analyzes at object scale within a quantitative approach the role of the thermal inertia in wind catchers commonly known as Bâdgir, Baud-geer or Malqaf; archetypical elements of passive ventilation in Persian and Arabic architecture respectively. For this, an inductive thesis that correlates thermophysical properties of the ventilation channel and operational efficiency achieved by itself is set. This, through the use of energy simulation and computational fluid dynamics integrated in Design Builder® software. In the initial stages of the study, weather information obtained from interpolation of values from GEBA3 database was generated with the Meteonorm® software. Allowing to model a typical meteorological year4 both to define three climatic seasons based on ASHRAE 55 comfort model, set a monthly typical day, as well as to analyze the solar resource and local wind regime; weather conditions with the greatest impact on thermal inertia. The research methodology integrates different simulation arrangements based on the conjugation of three variables in the ventilation channel of the same windcatcher design, these are: its geometrical orientation, the construction material employed and the thickness of its walls. The geometric orientation derived from a study of local ventilation and solar resource, selection of materials from their specific heat and thermal conductivity and walls thickness from the possibility offered by the own construction systems of each material. In this section, research also includes the implementation of a method for thermophysical properties estimation properties of one of the construction materials in question; the pumice concrete vibro-compacted solid block.

El presente estudio analiza a escala de objeto y bajo un enfoque cuantitativo el papel de la inercia térmica en los captadores eólicos conocidos comúnmente como Bâdgir, Baud-geer o Malqaf; elementos arquetípicos de ventilación pasiva en la arquitectura persa y árabe respectivamente. Para ello, se establece inductivamente una tesis que correlaciona las propiedades termo físicas del canal de ventilación del captador y su eficiencia operativa. Lo anterior, a través del uso de la simulación energética y la dinámica computacional de fluidos integrada en el software Design Builder®. En las etapas iniciales del estudio se recurrió al uso de información climática producto de la interpolación de valores de la base de datos de GEBA1, con el software Meteonorm®. Lo que permitió modelar un año meteorológico típico2 tanto para definir temporadas climáticas a partir del modelo de confort de ASHRAE: 55 y establecer un día típico mensual, así como para analizar el recurso solar y régimen de viento local; variables climáticas de mayor impacto en la inercia térmica. La metodología de la investigación integra escenarios de simulación basados en la conjugación de 3 variables presentes en el canal de ventilación de un mismo diseño de captador eólico, estas son: su orientación geométrica, el material con el que está construido y el espesor de sus paredes. La orientación geométrica deriva de un estudio de la ventilación y recurso solar de la localidad, la selección de materiales de su propia conductividad y calor específico y el espesor de las paredes de la posibilidad que ofrecen los sistemas constructivos de cada material. En este apartado, la investigación incluye además, la implementación de un método experimental para la determinación de las propiedades termo físicas de uno de los materiales en cuestión; el tabique vibro compactado de jal-cemento.