Validation of proposals for the environmental optimization of a compact-typology kindergarten, in a very hot-humid climate
DOI:
https://doi.org/10.22320/07190700.2022.12.01.02Keywords:
solar energy, school architecture, thermal comfort, light comfortAbstract
This article presents the validation procedure of optimization proposals for a compact-typology kindergarten prototype, following passive bioclimatic design guidelines, using dynamic simulation physical models calibrated with onsite measurements. The objective is to verify the parameters for the glazed area (gA), weighted average solar absorptance (), and total envelope area (envelopeA), using them as input data to obtain correlations of glazing Factors (gF) into a tool to estimate optimal glazed areas, aiming at integrating thermal and visual comfort in the design of educational spaces, in the Very Hot-Humid climate of the Argentine Northeast. As a result, a reduction of up to 72% was obtained in November, the most unfavorable month for school activities, for cooling requirements, by lowering the solar absorptance of exterior surfaces to 0.25, with a glazed area per floor area ratio of 17%, which made noteworthy improvements possible in the spatial daylight distribution, a key resource for the comprehensive development of children from Initial Schooling Levels.
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References
Agencia Chilena Eficiencia Energética [Achee] (2012). Guía de Eficiencia Energética para Establecimientos Educacionales. Santiago, Chile.
Agencia Extremeña de la Energía [AGENEX] (2020). Guía técnica para la mejora de la eficiencia energética, la adecuación y la rehabilitación ambiental bioclimática y el uso de energías renovables de los centros educativos públicos extremeños. Junta de Extremadura. Consejería de Educación y Empleo. Servicio Regional de Obras y Proyectos. España.
ALWETAISHI, M. (2019). Impact of glazing to wall ratio in various climatic regions: A case study. Journal of King Saud University – Engineering Sciences, 31, 6–18. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jksues.2017.03.001
AlwETAISHI, M., ALZAED, A., SONETTI, G., SHRAHILY, R. y JALIL, L. (2018). Investigation of school building microclimate using advanced energy equipment: Case study. Environmental Engineering Research, 23(1), 10-20. DOI: 10.4491/eer.2017.010.
BASERGA, M. F. (2020). Relación entre los parámetros de la forma edificatoria y el comportamiento energético en las escuelas de clima extremo de Argentina. Trabajo de fin de Máster Universitario en Estudios Avanzados en Arquitectura. Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona.
BOUTET, M. L. y HERNÁNDEZ, A. L. (2020). Herramienta de estimación de áreas vidriadas óptimas para el diseño solar pasivo de edificios escolares en el clima cálido-húmedo de la Región N.E.A. Energías Renovables y Medio Ambiente (ERMA), 46, 49-60.
BOUTET, M. L. y HERNÁNDEZ, A. L. (2021). Generic Proposal for the determination of optimal glazed areas for school buildings in the Northeast Region of Argentina. Energy and Buildings, 243(1). DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2021.110988
BOUTET M. L., HERNÁNDEZ y JACOBO G.J. (2020). Methodology of quantitative analysis and diagnosis of higro-thermal and lighting monitoring for school buildings in a hot-humid mid-latitude climate. Renewable Energy, 145, 2463-2476. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.08.009
CAPELUTO, G. (2019). Adaptability in envelope energy retrofits through addition of intelligence features. Architectural Science Review, 62(3), 216-229. DOI:10.1080/00038628.2019.1574707
CISTERNA, M. S. y ABATE, S. T. (2021). Iluminación natural en aulas prototípicas y adaptación a nuevas formas de enseñanza, con distancia social. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, 25, 60-71.
CHIESA, G., ACQUAVIVA, A., GROSSO, M., BOTTACCIOLI, L., FLORIDIA, M., PRISTERI, E. y SANNA E. (2019). Parametric Optimization of Window-to-Wall Ratio for Passive Buildings Adopting a Scripting Methodology to Dynamic-Energy Simulation. Sustainability, 11(11). DOI: 10.3390/su11113078
CORONADO, M. C., STEVENSON-RODRIGUEZ, C. y MEDINA, J.M. (2021). Thermal comfort in educational buildings: The Classroom-Comfort-Data method applied to schools in Bogotá, Colombia. Building and Environment, 194. DOI: 10.1016/j.buildenv.2021.107682
DUFFIE J. y BECKMAN W. (1991). Solar Engineering of Thermal Processes. New York: Wiley Interscience.
FABBRI, K. (2013). Thermal comfort evaluation in kindergarten: PMV and PPD measurement through datalogger and questionnaire. Building and Environment, 68, 202-214. DOI: 10.1016/j.buildenv.2013.07.002
FILIPPÍN, C., FLORES LARSEN, S. y MAREK, L. (2020). Performance térmico energética de un edificio bioclimático en una zona de alta radiación de argentina. Energías Renovables y Medio Ambiente, 45, 21-31.
FLORES LARSEN, S. (2019). SIMEDIF 2.0 (Versión Beta). Software para el cálculo del comportamiento térmico transitorio de edificios. Manual del Usuario. Salta: INENCO – U.N.Sa.-CONICET.
FUTRELL, B. J., OZELKAN, E. C. y BRENTRUP, D. (2015). Bi-objective optimization of building enclosure design for thermal and lighting performance. Build Environ, 92, 561–602. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2015.03.039
GROSSI GALLEGOS, H. y RIGHINI, R. (2007). Atlas de energía solar de la República Argentina. Buenos Aires: APF Suma.
INCROPERA P. y de WITT D. (1999). Fundamentals of heat and mass transfer. México: John Wiley & Sons.
IPCC (2019). Calentamiento global de 1,5°C. Resumen para responsables de políticas. Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático. Recuperado de www.ipcc.ch
IRAM 11507 4 (2010). Carpintería de obra y fachadas integrales livianas. Ventanas exteriores. Parte 4. Requisitos complementarios. Aislación térmica. Instituto Argentino de Normalización y Certificación. https://www.iram.org.ar/
IRAM 11603 (2012). Acondicionamiento térmico de edificios. Clasificación bioambiental de la República Argentina. Instituto Argentino de Normalización y Certificación. https://www.iram.org.ar/
IRAM 11605 (1996). Acondicionamiento térmico de edificios. Método de cálculo. Propiedades térmicas de los componentes y elementos de construcción en régimen estacionario. Instituto Argentino de Normalización y Certificación. https://www.iram.org.ar/
IRAM AADL J-2004 (1974). Iluminación Natural de Escuelas. Instituto Argentino de Normalización y Certificación y Asociación Argentina de Luminotecnia.
LAMBERTI, G., SALVADORI, G., LECCESE, F., FANTOZZI, F. y BLUYSSEN, P. M. (2021). Advancement on Thermal Comfort in Educational Buildings: Current Issues and Way Forward. Sustainability, 13. DOI: https://doi.org/10.3390/su131810315
LARTIGUE, B., LASTERNAS, B. y LOFTNESS, V. (2014). Multi-objective optimization of building envelope for energy consumption and daylight. Indoor Built Env; 23, 70–80. DOI: 10.1177/1420326X13480224
MANGKUTO, R., ROHMAH M. y ASRI, A. D. (2016). Design optimisation for window size, orientation, and wall reflectance with regard to various daylight metrics and lighting energy demand: A case study of buildings in the tropics. Applied Energy, 164, 211-219. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.11.046
Ministerio de Cultura y Educación de la Nación [MCEN] (1996). Criterios y Normativa Básica de Arquitectura Escolar, Cap. IV. Condiciones de habitabilidad.
Ministerio de Cultura y Educación [MCE] (1981). Zonificación bioclimática de la República Argentina según la influencia del clima en la problemática educativa. Nueva Serie Estudios y Documentos N° 5. Dirección Nacional de Investigación, Experimentación y Perfeccionamiento Educativo. Centro Nacional de Documentación e Información Educativa. Buenos Aires, Rep. Arg.
MUÑOZ, C. A. (2018). Confort térmico, desde una perspectiva para el cambio climático. Arquitecturas del sur, 36(54). DOI: https://doi.org/10.22320/07196466.2018.36.054
MONTEOLIVA, J. M., KORZENIOWSKI, C. G., ISON, M.S., SANTILLÁN, J. y PATTINI, A.E. (2016). Estudio del desempeño atencional en niños en aulas con diferentes acondicionamientos lumínicos. Rev. CES Psicol., 9(2), 68-79. Recuperado de: https://www.researchgate.net/publication/309687953
MONTESSORI, M. (1998). La mente absorbente del niño. México, D.F.: Editorial Diana.
NAM, I., YANG, J., LEE, D., PARK, E. y SOHN, J. R. (2015). A Study on the Thermal Comfort and Clothing Insulation Characteristics of Preschool Children in Korea. Build. Environ., 92, 724–733. DOI:10.1016/j.buildenv.2015.05.041
OCHOA, C. E., ARIES, M.B.C., VAN LOENEN, E.J. y HENSEN, J.L.M. (2012). Considerations on design optimization criteria for windows providing low energy consumption and high visual comfort. Appl Energy, 95, 238–45. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.02.042
PAGLIERO CARO, M. J. y PIDERIT MORENO, M. B. (2017). Evaluación y percepción de la iluminación natural en aulas de preescolar, Región de los Lagos, Chile. Arquitectura y Urbanismo, XXXVIII(3), 41-59.
PÉREZ Y. y CAPELUTO, G. (2009). Climatic considerations in school building design in the hot–humid climate for reducing energy consumption. Applied Energy, 86(3), 340-348. DOI: 10.1016/j.apenergy.2008.05.007.
RÉ, M. G. y BIANCHI, M. F. (2020). Metodología de evaluación y calificación de la sustentabilidad ambiental y la eficiencia energética en edificios escolares existentes. Energías Renovables y Medio Ambiente, 45, 39-49.
Reglamento General de Construcciones (1990). Ordenanza № 1681. Municipalidad de Resistencia, Provincia del Chaco.
RUPP, R.F., VÁSQUEZ, N.G. y LAMBERTS, R. (2015). A Review of Human Thermal Comfort in the Built Environment. Energy Build., 105, 178–205. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.07.047
SAN JUAN, G. (2014). Aprendizaje en las escuelas del siglo XXI. Nota 5. En Auditoría ambiental y condiciones de confort en establecimientos escolares. Banco Interamericano de Desarrollo. Recuperado de https://publications.iadb.org/publications/spanish/document/Aprendizaje-en-las-escuelas-del-siglo-XXI-Nota-5-Auditor%C3%ADa-ambiental-y-condiciones-de-confort-en-establecimientos-escolares.pdf
SOUZA, J., NOGUEIRA B., LIMA A. y LEDER S. (2020). Thermal Comfort Analysis in Both Naturally Ventilated and Air-Conditioned Classrooms in a Warm and Humid Climate. En IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 503, SBE19. Temuco: Urban Planning, Global Problems and Local Policies (16-18 October 2019), Temuco, Chile. Recuperado de https://www.researchgate.net/publication/342315517
TREBILCOCK, M., SOTO MUÑOZ, J., FIGUEROA, R. y PIDERIT, M. B. (2016). Metodología para el diseño de edificios educacionales confortables y resilientes. AUS 11, (20), 70-76, DOI: 10.4206/aus.2016.n20-11
YACAN, S. D. (2014). Impacts of Daylighting on Preschool students’ social and cognitive skills. Master Tesis. Science, Faculty of the Graduate College at the University of Nebraska. Recuperado de http://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1010&context=arch_id_ theses.
YUN, H., NAM, I., KIM, J., YANG, J., LEE, K. y SOHN, J. (2014). A Field Study of Thermal Comfort for Kindergarten Children in Korea: An Assessment of Existing Models and Preferences of Children. Build. Environ., 75, 182–189. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2014.02.003
ZOMORODIAN, Z. S., TAHSILDOOST, M. y HAFEZI, M. (2016). Thermal comfort in educational buildings: A review article, Renew. Sustain. Energy Rev., 59, 895–906. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.033
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