Análisis de morfologías evolutivas con CFD: mejorar la ventilación natural en vivienda de patio central, en zonas semi cálidas de Latinoamérica

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.22320/07190700.2024.14.02.04

Palabras clave:

diseño evolutivo, ventilación natural, arquitectura sustentable, CFD en vivienda de patio central

Resumen

Este estudio busca reducir la demanda energética en la arquitectura mediante el uso de estrategias pasivas, específicamente enfocadas en la ventilación natural interior. Se realizaron simulaciónes computacional (CFD: Computational Fluid Dynamics) y se utilizó algoritmos paramétricos en Grasshopper, en que se aplicó una metodología basada en el diseño evolutivo. El objetivo es optimizar el diseño de viviendas unifamiliares de patio central con ventilación cruzada, al evaluar cómo la morfología de las viviendas influye en su desempeño en términos de ventilación natural. A través de procesos de morfogénesis y diseño evolutivo; se generaron más de 200 variaciones morfológicas (muestras), cuyos resultados permitieron seleccionar los modelos con mejor desempeño. Los genes más exitosos se combinaron en nuevas generaciones para repetir las evaluaciones, lográndose finalmente un modelo de vivienda que optimiza la ventilación hasta 2.5 veces más que el modelo tradicional de casa con patio central.

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Biografía del autor/a

Diego Rodríguez-de-Ita, Universidad Autónoma de Nuevo León, San Nicolás de los Garza, México.

Magíster en Arquitectura
Estudiante de Doctorado, Profesor del Departamento de Arquitectura y Diseño Industrial, Facultad de Arquitectura

Liliana Beatriz Sosa-Compeán, Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, México.

Doctorado en Filosofía de la Arquitectura y Asuntos urbanos
Profesora Investigadora en la Facultad de Arquitectura y Jefatura de Investigación en Diseño Industrial

Citas

ALLEN, O. H. (2009). Fitness and its role in evolutionary genetics. Nature Reviews Genetics,10, 531-539. https://doi.org/10.1038/nrg2603

ASCE. (2023a). Appendix D: Effective Strategies to Reduce Dynamic Wind-Induced Response in ASCE, Prestandard for Performance-Based Wind Design (V1.1, pp. 107-108). American Society of Civil Engineers. https://doi.org/10.1061/9780784482186

ASCE. (2023b). Chapter 6: Modeling and Analysis. in ASCE, Prestandard for Performance-Based Wind Design (V1.1, pp. 34-45). American Society of Civil Engineers. https://doi.org/10.1061/9780784482186

ASCE. (2023c). Chapter 5.2.2: Site-Specific Hazard Analysis in ASCE, Prestandard for Performance-Based Wind Design. (V1.1, pp. 23-25). American Society of Civil Engineers. https://doi.org/10.1061/9780784482186

ASCE. (2023d). Chapter 5.3: Wind tunnel test methodologies in ASCE, Prestandard for Performance-Based Wind Design (pp. 25-30). American Society of Civil Engineers. https://doi.org/10.1061/9780784482186

ASHRAE. (2009). INDOOR ENVIRONMENTAL QUALITY, Chapter 13: Indoor Environmental Modeling (TC 4.10, Indoor Environmental Modeling) in ASHRAE, Handook: Fundaments. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. https://www.ashrae.org/technical-resources/technical-committees/complete-list-of-tcs-with-home-pages

BANZHAF, W. (2013). Chapter 17: Evolutionary Computation and Genetic Programming in A. Lakhtakia, & R. J. Martín Palma (Eds), Engineered Biomimecry (pp. 430-447). Oxford: Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-415995-2.00017-9

BENSALEM, R. (1996). Wind-Driven Natural Ventilation in Courtyard and Atrium Type Buildings [Thesis Doctor, School of Architectural Studies. University of Sheffield]. https://etheses.whiterose.ac.uk/3000/1/DX197102.pdf

ECHEVERRI MONTES, P. (27 septiembre de 2021). Grasshopper para Rhino: ¿qué es y cómo se utiliza? Echeverrimontes. https://www.echeverrimontes.com/blog/grasshopper-para-rhino-que-es-y-como-se-utiliza

EL AHMAR, S., BATTISTA, F., y FIORAVANTI, A. (2019). Simulation of the thermal performance of a geometrically complex Double-Skin Facade for hot climates: EnergyPlus vs. OpenFOAM. Building Thermal, Lighting, and Acoustics Modeling, 12, 781-795. https://doi.org/10.1007/s12273-019-0530-8

FUTUYMA, D. J. (2017). Section III: Natural selection and adaptation in J. Losos (Ed.), Princeton Guide of Evolution (pp. 189-200). Princeton Univeristy Press. https://www.kokkonuts.org/wp-content/uploads/jennions_kokko_2014_The_Princeton_Guide_to_Evolut.pdf

IURATO, G., y IGAMBERDIEV, A. U. (2020). D’Arcy W. Thompson’s On Growth and Form: A landmark for the mathematical foundations of epigenetics. BioSystems, 198, 104279. https://doi.org/10.1016/j.biosystems.2020.104279

Ladybuy Tools (LLC). (2022). Butterfly.https://www.ladybug.tools/butterfly.html

MALKAWI, A. M., SRINIVASAN, R. S., YI, Y. K., y CHOUNDHARY, R. (2005). Decision support and design evolution: integrating genetic algorithms: CFD and visualization. Automation in Construction, 14(1), 33-44. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2004.06.004

OpenFOAM. (2019). OpenFoam: User Guide v2112. https://www.openfoam.com/documentation/guides/latest/doc/guide-bcs-derived-wall.html

RODRIGUES MARQUES SAKIYAMA, N., FRICK, J., BEJAT, T., y GARRECHT, H. (2021). Using CFD to Evaluate Natural Ventilation through a 3D Parametric Modeling Approach. Energies, 14 (8)., 2197. https://doi.org/10.3390/en14082197

Soler & Palau. (2022, Albril). Velocidad del aire. Los efectos y la velocidad del aire. S&P (Soler & Palau Ventilation Group). https://www.solerpalau.com/es-es/hojas-tecnicas-velocidad-del-aire/

TABLADA DE LA TORRE, A. E., BLOCKEN, B., CARMELIET, J., DE TROYER, F., y VERSCHURE, H. (13-16 de noviembre de 2005). The influence of courtyard geometry on air flow and thermal comfort: CFD and thermal comfort simulations. In Proceedings of the 22nd Conference on Passive and Low Energy Architecture (Vol. 1, pp. 75–80). NDU Publishing; Lebanon.

THOMPSON WENTWORTH, D. (1952). On growth and form. New York: Cambridge University Press.

WERRITTY, A. (2010). D'Arcy Thompson's ‘On Growth and Form’ and the Rediscovery of Geometry within the Geographic Tradition. Scottish Geographical Journal, 126(4), 231-257. https://doi.org/10.1080/14702541.2010.549344

WHITLOCK, M. C. (2014). Section I.4: From DNA to Phenotypes in J. Losos (Ed.), Princeton Guide of Evolution. (pp. 40-49). Princeton Univeristy Press. https://www.kokkonuts.org/wp-content/uploads/jennions_kokko_2014_The_Princeton_Guide_to_Evolut.pdf

Wolf Dynamics. (2018). Mesh generation using snappyHexMesh. http://www.wolfdynamics.com/wiki/meshing_OF_SHM.pdf

ZAMANI, Z., TALEGHANI, M., y HOSEINI, S. B. (2012). Courtyards as solutions in green architecture to reduce environmental pollution. Energy Education Science and Technology Part A: Energy Science and Research, 30 (1)., 385-396. https://repository.tudelft.nl/file/File_c83b7492-d5d2-4e89-8554-017b6d40e7f7?preview=1

ZHENG, J., TAO, Q., y LI, L. (2020). Numerical study of wind environment of a low-rise building with shading louvers: Sensitive analysis and evaluation of cross ventilation. Journal of Asian Architecture and Building Engineering,19(6), 541-558. https://doi.org/10.1080/13467581.2020.1758113

ZHONG, W., SCHRÖDER, T., y BEKKERING, J. (2021). Biophilic design in architecture and its contributions to health, well-being, and sustainability: A critical review. Frontiers of Architectural Research, 11(1), 114-141. https://doi.org/10.1016/j.foar.2021.07.006

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Publicado

2024-12-29

Cómo citar

Rodríguez-de-Ita, D., & Sosa-Compeán, L. B. (2024). Análisis de morfologías evolutivas con CFD: mejorar la ventilación natural en vivienda de patio central, en zonas semi cálidas de Latinoamérica. Hábitat Sustentable, 14(2), 48–59. https://doi.org/10.22320/07190700.2024.14.02.04

Número

Sección

Artículos