Evaluación del desempeño de estrategias de enfriamiento pasivo y control solar para la mejora de la calidad térmica de aulas escolares en el trópico de Costa Rica

Abstract

El crecimiento de la población mundial, la creciente demanda de servicios de construcción y la búsqueda de niveles óptimos de confort, junto con el aumento en el tiempo dedicado por los usuarios a estar dentro de los edificios, determinan una tendencia al alza en la demanda de energía mundial. Así es como, los edificios no residenciales, representan un elevado porcentaje del sector constructivo donde el usuario pasa gran parte de su tiempo laboral o de estudio y donde los gobiernos y sector privado invierten altos presupuestos para su mantenimiento, lo que significa un consumo de energía por metro cuadrado mayor que en otros sectores. Países en vías de desarrollo del trópico centroamericano, como Costa Rica, todavía cuentan con regulaciones mínimas con respecto a la implementación de medidas para garantizar el confort espacial de la población, reduciendo y optimizando el consumo de energía por medio de equipos de enfriamiento. Es evidente, que en el trópico ecuatorial existe una carencia de estándares constructivos y de diseño para un desempeño sostenible de las edificaciones, lo cual agudiza el problema de consumo energético y confort espacial. Si se toma en cuenta el caso de las edificaciones escolares en Costa Rica, de las 4071 escuelas existentes, un 43 % se ha diseñado con el mismo sistema prefabricado y, para el próximo quinquenio, se ha planeado un incremento del 3 % de la infraestructura bajo estos estándares constructivos. De las aulas existentes el 6,6 % tienen problemas en su infraestructura como lo resalta el último informe del Estado de la Educación Costarricense (2013): “La necesidad de mejorar las condiciones de los salones de clase; ello se debe, por un lado al hacinamiento y por otro a la poca adaptación de las aulas a las características climáticas y de iluminación del lugar donde se construyó”. Un aspecto por considerar es que el 87 % de las escuelas costarricenses está fuera del área metropolitana y se reparte mayormente en tres sectores centro-costeros con altos índices de sobrecalentamiento en época seca, con temperaturas máximas entre los 28°C y 36°C. Por tanto, es posible que al establecer la influencia de la tipología y de otras variables independientes en el desempeño y comportamiento micro-climático del aula se mejoren sus condiciones. Este trabajo explora los efectos sobre el confort térmico y energético generados al realizar variaciones paramétricas a la configuración típica de las aulas naturalmente ventiladas en zonas tropicales de Costa Rica. Se analizaron seis aulas en tres escuelas de la costa del Pacífico de Costa Rica con el mismo patrón de diseño y que presentan problemas de sobrecalentamiento. Para esto se utilizaron mediciones en sitio, análisis de datos climáticos, evaluaciones POE de las edificaciones existentes, encuestas acerca de la percepción del confort térmico y la aplicación de un análisis multifactorial mediante simulaciones dinámicas. Se revisó la demanda energética (como un patrón referencial) y la variación de la temperatura interna del recinto al adecuar parámetros bioclimáticos de enfriamiento pasivo y control solar. Los resultados indican que ciertas configuraciones y aspectos específicos, tanto del manejo de la ventilación como de la configuración de la envolvente, pueden optimizar el rendimiento de la tipología de los casos estudiados, esto da paso para la aplicación de estos parámetros de diseño en las nuevas edificaciones por construir en la zona. El impacto de la elección e integración de los parámetros adecuados de diseño y el uso de herramientas de simulación en la verificación del desempeño de las edificaciones puede brindar datos significativos para implementarlos en el diseño temprano de las instalaciones.