Investigadora principal: Dra. Maureen Trebilcock Kelly
Co-investigadores(ras): Dr. Jaime Soto Muñoz, Dr. Nelson Arias Jiménez, Dr. Rodrigo Figueroa San Martín, Dr. Santiago Riquelme Castillo, Mg. Karina Neira Zambrano (ayudante de investigación)
Código del Proyecto: 12415181
2024-2027
Objetivo:
Definir estrategias de ventilación natural que permitan alcanzar estándares óptimosde calidad del aire y confort térmico adaptativo con bajo consumo de energía en aulas escolares localizadas en climas templados de Chile.
Resumen:
Esta propuesta se enmarca en los desafíos que el cambio climático y la pandemia COVID-19 plantean para el diseño arquitectónico de establecimientos escolares, donde los niños y niñas en edad escolar son sensibles a los efectos que una mala calidad del ambiente interior pueda generar en su salud, bienestar y aprendizaje. La revisión del estado del arte nos permite concluir que, si bien se conocen los fundamentos teóricos de la ventilación natural en aulas escolares, como también los estándares internacionales de calidad del aire interior y de confort térmico; la traducción de ello en estrategias para la ventilación natural no es clara. El diseño arquitectónico para la ventilación es complejo, lo que conlleva a que los rangos de ventilación en aulas existentes sean deficientes. Existen aspectos de naturaleza arquitectónica y de factores ambientales asociados a la presencia de contaminación exterior y ruido proveniente del entorno inmediato, cuyo análisis permitiría informar el diseño de estrategias para la ventilación natural que aseguren su efectividad, durante la mayor parte del año escolar. De acuerdo a ello, la propuesta plantea las siguientes preguntas de investigación: ¿Cuáles son las variables arquitectónicas y del entorno inmediato que influyen sobre el desempeño de la ventilación natural en aulas escolares localizadas en climas templados? ¿Cuáles son las estrategias de ventilación natural que optimizan la calidad del aire y el confort térmico de aulas escolares localizadas en climas templados?
Como objetivo general, se propone “definir estrategias de ventilación natural que permitan alcanzar estándares óptimos de calidad del aire y confort térmico adaptativo con bajo consumo de energía en aulas escolares localizadas en climas templados de Chile”. Los objetivos específicos son: OE1- Evaluar el desempeño de la ventilación natural en casos de estudio de aulas escolares localizadas en Santiago y Concepción a través de indicadores de calidad del aire y confort térmico. OE2- 2. Identificar las variables arquitectónicas y del entorno inmediato que influyen sobre el desempeño de la ventilación natural en los casos de estudio. OE3 – Definir estrategias de ventilación natural optimizadas en un prototipo de aula a través de experimentación con técnicas de simulación. OE4- Elaborar un modelo digital de información BIM de aulas escolares para optimizar la gestión y el desempeño de la ventilación natural.
La propuesta diferencia dos etapas metodológicas: una primera etapa con metodología no experimental basada en trabajo de campo para el levantamiento de información en aulas escolares reales en ocupación; y una segunda etapa con metodología experimental en base a simulación de un prototipo de aula con software CFD. Se espera evaluar 32 aulas escolares (16 en cada ciudad) que presenten distintas estrategias de ventilación natural (por ej. ventilación cruzada/ ventilación por una fachada) y distintos emplazamientos en relación a su entorno inmediato (por ej. enfrentar calle con tráfico/patio interior/área verde). El levantamiento de información considera las características arquitectónicas de las aulas; características del entorno inmediato; medición y registro continuo de variables térmicas y calidad del aire CO2 y MP 2.5; mediciones puntuales de ruido, velocidad al aire, test de dilusión y hermeticidad al aire de la envolvente; y medición del consumo de energía. La segunda etapa experimental se basará en la selección de un aula representativa que será utilizada como caso base o de control para la simulación con software CFD. Se generará una matriz de estrategias de ventilación natural, apuntando a soluciones creativas, basadas en el conocimiento derivado del trabajo de campo. Se simulará el desempeño de cada estrategia, identificando aquellas que permitan mantener las temperaturas dentro del rango de confort térmico adaptativo y la calidad del aire bajo el límite establecido por las normas, durante la mayor parte del año escolar, bajo una lógica de optimización. Se evaluarán estrategias de ventilación forzada que permitan complementar la ventilación natural si es necesario, apuntando a soluciones con el menor consumo de energía.