COMPARACIÓN DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE UNA VIVIENDA EN CLIMA CÁLIDO SUBHÚMEDO CON LA NOM-020-ENER

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1 NLE-3 COMPARACIÓN DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE UNA VIVIENDA EN CLIMA CÁLIDO SUBHÚMEDO CON LA NOM-020-ENER Raúl Pável Ruiz Torres 1, Gabriel Castañeda Nolasco 2, Teresa del Rosario Arguello Méndez 3 Facultad de Arquitectura, Universidad Autónoma de Chiapas. Campus I, Blvd. Belisario Domínguez km Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. C.P 29020, México. Tel. 01 (961) ) pavelvvg@msn.com, 2) gnolasco1@hotmail.com, 3) tereargu@hotmail.com David Morillón Gávez Instituto de Ingeniería. Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito escolar, Ciudad Universitaria, México D.F. CP 04510, México. Tel , , dmorillon@sid.unam.mx. Oscar Reséndiz Pacheco Universidad Autónoma de Baja California Sur, Tel. (612) Ext. 6211, resendiz@uabcs.mx RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo determinar cuál es la relación entre la evaluación del comportamiento térmico de la vivienda con respecto a los resultados obtenidos con la norma del anteproyecto de Eficiencia energética en edificaciones de uso residencial (NOM-020-ENER). El método consistió en la simulación de la temperatura de bulbo seco y de la temperatura superficial interior de una vivienda de interés social en un período representativo de calor en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. Para la NOM-020-ENER se aplicó la herramienta de cálculo proporcionado por esta norma. Para la simulación se utilizó el software Energy-Plus y el plug-in Open Studio de Sketchup para elaborar el modelo de la vivienda. Se aplicaron estrategias para disminuir el paso de calor de la envolvente utilizando la simulación térmica y se evaluó con la NOM-020-ENER. Los resultados se compararon con la zona de confort obtenida bajo el enfoque adaptativo de Nicol y Roaf (1996). Para la temperatura superficial interior se comparó con el límite superficial de la piel (Auliciems & Szokolay, 1997:6) El trabajo demuestra que la vivienda presenta condiciones de disconfort térmico, coincidiendo en que no pasa la NOM-020-ENER. Con la simulación térmica se aplicaron estrategias correctivas, y se concluyó que con correcciones en aislamiento en techo se pasa la norma, pero es necesario aumentar el porcentaje de ahorro energético de la NOM-020-ENER para alcanzar mayores condiciones de confort térmico. La NOM-020-ENER permite limitar la ganancia de envolvente del edifico, el cual es su principal objetivo, pero el diseñador deberá tomar en cuenta otras estrategias pasivas que no se pueden evaluar con la norma. Palabras claves: Comportamiento térmico, simulación térmica, NOM-020-ENER. ABSTRACT This study aims to determine the relationship between the evaluation of thermal performance of housing with respect to the results obtained with the standard of the draft energy efficiency in buildings for residential use (NOM-020-ENER). The method was to simulate the dry bulb temperature and surface temperature within a social housing in a representative period of heat in the city of Tuxtla Gutierrez, Chiapas. For the NOM-020-ENER applied calculation tool provided by this standard. For the simulation software was used Energy-Plus and the Open Studio plug-in SketchUp to build the model of housing. Strategies to reduce the heat transfer bound using thermal simulation and evaluated with the NOM-020-ENER. The results were compared to the comfort zone obtained under the adaptive approach Nicol and Roaf (1996). For the interior surface temperature compared with the limit surface of the skin (Auliciems & Szokolay, 1997:6) This paper shows that housing built with thermal discomfort conditions, agreeing that fails NOM-020-ENER. With the thermal simulation applied corrective strategies, and concluded that corrections roof insulation passes the standard, but it is necessary to increase the percentage of energy savings of NOM-020-ENER to achieve higher thermal comfort conditions. NOM-020-ENER to limit the gain of the building envelope, which is their main objective, but the designer must take into account other passive strategies cannot be evaluated with the standard. Keywords: Thermal behavior, thermal simulation, NOM-020- ENER. INTRODUCCIÓN Este documento forma parte del trabajo de investigación que participa la Universidad Autónoma de Chiapas en el proyecto denominado Sistemas constructivos en las viviendas de México, diagnóstico y oportunidad de ahorro de energía mediante el uso de diversos sistemas pasivos en las distintas regiones climáticas del país desarrollado por la Universidad Nacional Autónoma de México. Se presenta un primer resultado de la evaluación de prototipos de viviendas de interés social construidas en clima cálido subhúmedo en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. El objetivo principal de este documento es determinar la relación que existe entre el comportamiento térmico de una vivienda y los resultados obtenidos por la NOM-020-ENER. Esto con el fin de comprender qué condiciones térmicas se presentan cuando el resultado de la evaluación por ganancia de calor pasa la norma, de tal forma que permita tener una referencia aproximada el diseñador de los elementos que debe tener en cuenta al momento de proyectar un edificio. El interés de utilizar la NOM-020-ENER es debido a que forma parte de la búsqueda de normalización para la eficiencia energética en México, encaminado a mejorar el diseño térmico de los edificios y lograr el confort térmico de los ocupantes. En México, y así como a nivel mundial el acondicionamiento de las edificaciones repercute en gran medida 380

2 en la demanda pico del sistema eléctrico (CCNNPURRE, 2011). Y esta norma resulta relevante porque busca optimizar el diseño desde el punto de vista del comportamiento térmico de la envolvente, obteniéndose como beneficio el ahorro de energía por la disminución de equipos de enfriamiento. Se usó el software de Energy Plus por considerarse una herramienta probada y usada por la ANSI y la ASHRAE, además de ser un software de licencia libre. Posee una herramienta muy práctica e intuitiva para elaborar el modelo 3D del edificio a simular, esta herramienta se denomina Open Studio, y es un plug-in para usarse en Sketchup, la cual hace uso del interfaz sencillo que posee Sketchup, y así poder elaborar modelos complejos. Energy Plus es un software para realizar estudios de comportamiento térmico y energético de un edificio. Fue diseñado para optimizar el diseño del edificio para utilizar menos energía. (EERE, 2011). El impacto ambiental de las edificaciones tiene lugar durante todas sus etapas de vida, comienza desde que el proceso de diseño y termina hasta la demolición del mismo. Las decisiones que se toman desde el diseño resulta en un alto consumo de energía, debido a sistemas mecánicos de acondicionamiento climático (CCA, 2008). En México las edificaciones son responsables del 17% del consumo total de energía, 5% del consumo total de agua, 25% del consumo total de electricidad, 20% de las emisiones de de dióxido de carbono y el 20 de los desechos generados (CCA, 2008). En México, un enfoque tendencial dará como resultado un incremento de 152% en el consumo de energía en el sector habitacional y de1 44% en el comercial, lo que generará la emisión a la atmósfera de 119 megatoneladas (MT) adicionales de CO2 en 2030, en comparación con las emisiones actuales (CCA, 2008). Por tal motivo, es de crucial importancia evaluar distintas herramientas que permitan tener una aproximación lo más real posible de las condiciones térmicas que se presentarán en el edificio proyectado. En Tuxtla Gutiérrez experimentamos un clima cálido subhúmedo, condiciones que ha propiciado que en las edificaciones habitacionales y comerciales se utilicen equipos de aire acondicionado en espacios en los cuales no fue evaluado su comportamiento térmico y por lo tanto tampoco se conoce cuanta energía su pudo haber ahorrado. En este trabajo se expone tres evaluaciones realizadas con la NOM-020-ENER y de simulación térmica de una vivienda de interés social. 1) Primera evaluación: fué realizada con los materiales y condiciones en las que se encontró la vivienda. 2) Segunda evaluación: se le agregó aislamiento térmico en el techo considerando que es el principal elemento que aporta calor al interior de la vivienda. 3) Tercera evaluación: se le agregó protección solar. Cabe mencionar que para la simulación de la tercera evaluación en Energy Plus se le agregó una condición más de mejoramiento térmico, el cual fue utilizar enfriamiento nocturno, es decir, simplemente se consideró un intercambio mayor de aire durante la noche, finalmente esta corrección fue la que mejor hizo que se comportara térmicamente la vivienda. vida mejor. En la figura 1,2 y 3 se presenta la planta arquitectónica, corte y fachada de la vivienda evaluada. Plantas, cortes y fachadas de la vivienda: Figura 5: Planta arquitectónica tipo de la vivienda en el Fracc. Vida Mejor Figura 6: Corte A-A' de la vivienda tipo MÉTODO Localización La ciudad de Tuxtla Gutiérrez es la capital del estado de Chiapas y se ubica en Latitud norte y longitud oeste de 93.13, teniendo una altitud de 570 msnm con temperatura promedio de máxima anual de 32.1 ºC, temperatura media anual de 25.7ºC y temperatura promedio mínima anual de 19.4ºC, y una humedad relativa anual de 65.0 % (Normales Climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional ). El modelo de vivienda evaluada se seleccionó de la vivienda tipo del fraccionamiento Figura 7: Fachada principal 381

3 Componentes y materiales tomados para la evaluación La composición de la envolvente de la vivienda se describe a continuación en forma de lista, se mencionan los componentes por cada capa del exterior al interior del espacio: Losa de concreto armado: 1) Impermeabilizante de asfalto bituminoso de 0.003m. 2) Concreto armado de 0.12m. 3) Mortero de cemento arena de 0.01m. Muros: 1) Mortero de cemento arena de 0.01m. 2) Block hueco de 0.12m. 3) Mortero de cemento arena de 0.01m. Piso interior: 1) Concreto armado de 0.12m. 2) Mosaico de 0.005m. Ventana: Vidrio simple de 0.003m. Puerta: Lámina metálica de 0.003m. Las propiedades térmicas de los materiales antes citados se tomaron de la NOM-020-ENER. Los cuales fueron vaciados de igual forma en la Energy Plus y la herramienta de cálculo de la NOM-020-ENER. Para la simulación sin estrategias y con estrategia de aislamiento en techo se utilizó el valor por infiltración de 0.2 m 3 /s, condición tomada en referencia del trabajo titulado Determinación experimental del nivel de infiltraciones de aire en un edificio como parte de una auditoria energética en sistemas HVAC/R (Fonseca Díaz, 2009). En este trabajo se encontraron valores que van de 0.2 m 3 /s a 3 m 3 /s, siendo para condiciones con puertas y ventanas cerradas de 0.2 m 3 /s de infiltración, y con elementos abiertos de 3 m 3 /s. El componente del material de la losa utilizando aislamiento térmico es la siguiente: Losa de concreto armado con aislamiento térmico: 1) Impermeabilizante de asfalto bituminoso de 0.003m. 2) Poliestireno expandido en placa de m. 3) Concreto armado de 0.12m. 4) Mortero de cemento arena de 0.01m. Para la simulación térmica con aislamiento en techo y protección solar donde se utilizó la estrategia de enfriamiento nocturno se usó el valor de infiltración de 3 m 3 /s Herramienta para el cálculo de la ganancia de calor Se utilizó la herramienta de la metodología para el cálculo de la ganancia de calor (presupuesto energético), el cual se maneja para la NOM-020-ENER y la NOM-008-ENER. Esta herramienta permite ingresar datos localización del objeto a evaluar, dimensiones de la envolvente arquitectónica, tipos de sombreado y materiales de los componentes de techo, muros y ventanas. Los valores ingresados en esta herramienta son los mismos vaciados en Energy Plus. Finalmente los resultados que arroja esta herramienta es la ganancia por conducción y por radiación, el cual informa si pasa la norma de acuerdo al edificio de referencia. En la figura 3 se muestra la interfaz de la herramienta utilizada para el cálculo de la ganancia por calor, que nos permitió conocer si pasa la norma; y en caso de pasar la norma, saber el porcentaje de ahorro energético utilizando estrategias pasivas. Figura 8: Interfaz de la herramienta de cálculo de la NOM-020-ENER. Datos climáticos utilizados en el software de Energy Plus Los datos climáticos utilizados fueron los datos históricos del observatorio sinóptico del Servicio Metereológico Nacional para Tuxtla Gutiérrez de 1981 a Se editó y creó un archivo climático WEA utilizando la herramienta de Weather Tool de Ecotect (Figura 5), que luego se convirtió a EPW aplicando la herramienta de Weather Converter que viene en el paquete del software de Energy Plus. Figura 9: Edición y creación de dato climático a partir de Weather Tool de Ecotect Figura 10: Datos promedios para Tuxtla Gutiérrez 382

4 Se eligió el mes de abril por encontrarse en la temporada más crítica para Tuxtla Gutiérrez, el cual es la temporada Cálida (Ver figura 6). Modelo 3D utilizando Open Studio de Sketchup El modelo 3D para simular la vivienda en Energy Plus fue elaborado con el Plug-in Open Studio para Sketchup (. La orientación de la fachada principal es Sur como se ve en la figura 1, y se colocaron todos los elementos constructivos que componen a la vivienda original. Cabe señalar que se colocaron las viviendas de colindancia para la simulación. En la figura 7 se muestra el modelo para la primera y segunda evaluación, hay que recordar que para la segunda evaluación solo se cambió en el componente techo integrando aislamiento térmico (Figura 8). Para la orientación norte se agregó protección solar con un simple volado con un ángulo de diseño de 25 que nos protege de entrada del sol para la latitud de Tuxtla Gutiérrez los meses de mayo, junio y julio de las 8 hrs a las 16 hrs; para abril y agosto de 7 hrs a las 17 hrs. Figura 11: Modelo 3D de la primera y segunda evaluación realizado en Open Studio de Sketchup para Simular térmicamente en Energy Plus. Figura 13: Gráfica solar con el ángulo de diseño de protección solar para la oreintación sur Figura 12: Modelo 3D de la tercera evaluación realizado en Open Studio de Sketchup para Simular térmicamente en Energy Plus. Diseño de protección solar para la tercera evaluación La protección para la propuesta de corrección para la tercera evaluación se realizó a partir del análisis de soleamiento, obteniendo un ángulo de diseño de 50 que nos protege de entrada del sol para la latitud de Tuxtla Gutiérrez los meses de marzo a septiembre todo el día; entrada parcial de sol para febrero y octubre del amanecer a las 7 hrs, y para la tarde entrada parcial a partir de las 17 hrs; Y para noviembre, diciembre y enero entrada parcial promedio de sol del amanecer a las 8:30 hrs, y para la tarde entrada parcial a partir de las 15:30 hrs; el tipo de protección solar utilizado fue con protección horizontal dividida en 6 piezas sobre la ventana sur (Figura 9 y 10). Figura 14: Propuesta de protección solar a partir del análisis de soleamiento para la orientación sur Energy Plus para la simulación térmica Se abrió el archivo del modelo 3D generado en Open Studio de Sketchup con EP-Launch de Energy Plus (Figura 11), de igual forma se abrió el archivo climático EPW de Tuxtla Gutiérrez. Es importante mencionar que se editó el archivo IDF generado en Open Studio con Edit-IDF Editor de Energy Plus (Figura 12). 383

5 Figura 15: Interfaz de EP-Launch de Energy Plus para importar el modelo 3D generado en Open Studio de Sketchup y el archivo climático EPW de Tuxtla Gutiérrez Figura 16: Interfaz de IDF Editor de Energy PLus Con IDF Editor se editaron todos los valores desde la localización del objeto arquitectónico hasta las variables reportadas en la simulación. El periodo que se corrió en Energy Plus fue para el mes de abril.los datos de infiltración se realizó utilizando Schudele compact y Zone air, específicamente usando la herramienta Zone infiltration: Design flow rate. Zona de confort adaptativa y temperatura superficial de la piel como parámetros de evaluación El parámetro para comparar la TBS es la zona de confort obtenida del modelo adaptativo de Nicol y Roaf (1996), el cual la ecuación es la siguiente. Tn= *Tm Ecuación 1: Ecuación de modelo adaptativo de Nicol y Roaf (1996) Fuente: Nicol y Roaf (1996) y Chávez del Valle, F., 2002: Se utilizó esta ecuación debido a que para condiciones cálidas subhúmedas se encontró que esta ecuación arroja resultados de temperatura neutral (Tn) más aproximados que otros modelos similares (Ruiz Torres, 2007). Se sustituye el valor de la temperatura media anual de la localidad y se obtiene la Tn, el cuál se le suma ±2.5. Aplicando este método se obtuvo como límite superior 29.3 C y como límite inferior 24.3 C, siendo estos el parámetro a comparar de la TBS obtenida de la simulación térmica. Para la temperatura superficial, nos basamos en comparaciones realizadas en trabajos similares donde se evalúa con la variable de la temperatura superficial de la envolvente arquitectónica (Vecchia & Castañeda Nolasco, 2006). El parámetro fue 31 C, esto debido a que la temperatura superficial de la piel está entre 31 C y 34 C (Auliciems & Szokolay, 1997:6), y adoptando hipotéticamente que todo cuerpo emite calor a otro que se encuentre a una temperatura inferior, de tal forma que para comparar la temperatura superficial de la envolvente no se podría comparar con la TBS, ya que son variables distintas, por ello se comparó con el límite de 31 C, porque una persona percibe inconfort térmico con respecto a la radiación emitida en primer lugar por medio de la piel. Si la temperatura superficial de un cuerpo se encuentra por arriba de la temperatura superficial de la piel, entonces se percibirá que los cuerpos están mas calientes que la piel y provocará infoncort. De tal forma que los valores de superavit reflejarán cuando la temperatura superficial de la envolvente sobrepasa la referencia mencionada del límite superficial de la piel de 31 C. RESULTADOS A continuación se exponen los resultados de la evaluación con la NOM-020-ENER y la simulación con Energy Plus. Para los resultados obtenidos con la NOM se presenta los valores de ganancia de calor y si pasa o no la norma. Para los resultados de la simulación térmica se presentan de dos maneras, en tablas colocando los valores de superávit y déficit, utilizando el concepto grados hora. El superávit es la suma de los grados hora cuando supere el parámetro de referencia, ya sea la zona de confort para la temperatura de bulbo seco (TBS), y para el caso de los resultados de la temperatura superficial cuando supere el parámetro del límite de temperatura superficial de la piel. El déficit es la suma de los grados hora cuando esté por debajo del parámetro de la zona de confort (TBS), y así también para los resultados de la comparación de la temperatura superficial de la piel con el parámetro del límite de temperatura superficial de la piel. Primera evaluación: sin estrategias Los resultados de la primera evaluación, la cual no se introdujeron correcciones para mejorar el comportamiento térmico de la vivienda se obtuvieron los siguientes resultados. El resultado con la NOM-020-ENER arrojó una ganancia de la envolvente de W y el del edificio de referencia fue de 2992 W, por lo tanto no pasa la norma. El resultado de la simulación se expone en la tabla 1 y la gráfica 13. ZONA SUPERAVIT (Grados-hora) Z1 105 Z2 104 Z3 107 Z4 100 Tabla 2: Superavit de TBS de la vivienda sin estrategias 384

6 TBS (C ) Figura 17: Resultados de TBS de la simulación térmica de la vivienda sin estrategias En la figura 13 se observa que los valores TBS están por arriba de la zona de confort, resultando entre 100 y 107 grados-hora (Tabla 1). Mientras la TBS exterior alcanza los 36 C, la TBS interior llega a los 37.8 C, presentando un retraso de 3 horas aproximadamente. En la tabla 2 y figura 14 se expone la Temperatura Superficial Interior (TSI) simulada comparada con el límite de Temperatura Superficial de la Piel (TSP). ZONA SUPERAVIT (Grados-hora) TECHO 168 Tabla 3: Superavit de TSI de la primera evaluación TSI (C ) TBS VIVIENDA (SIN ESTRATEGIAS) HORA TBS EXT TBS Z1 TBS Z2 TBS Z3 TBS Z4 LS LI TSI TECHO VIVIENDA (sin estrategias) horas TBS EXT TSI Techo Límite de TSP Figura 18: Superavit de TSI de la primera evaluación En la figura 14 se observa que los valores TSI están por arriba del límite de TSP, obteniéndose 168 grados-hora (Tabla 2). La TSI del techo alcanzó 48.5 C, mientras que la TBS exterior lo máximo fue de 36 C, presentando un retraso de 3 horas aproximadamente, lo cual explica el retraso de la TBS interior. Las 24 horas se encuentra fuera del límite de TSP. Tomando en cuenta los resultados de TBS y TSI indica que durante las 24 horas del día se tendría que usar sistemas mecánicos para poder alcanzar el confort térmico. Segunda evaluación: Con estrategia de aislamiento en techo Los resultados de la segunda evaluación, que se agregó aislamiento térmico con Poliestireno expandido en placa de m en techo. A continuación se presentan los resultados obtenidos. El resultado con la NOM-020-ENER arrojó una ganancia de la envolvente de W y el del edificio de referencia fue de 2992 W, por lo tanto pasó la norma con un ahorro de 7.46%. El resultado de la simulación se expone en la tabla 3 y la gráfica 15. ZONA SUPERAVIT (Grados-hora) Z1 46 Z2 40 Z3 42 Z4 49 Tabla 4: Superavit de TBS de la segunda evaluación TBS (C ) TBS VIVIENDA (Aislamiento en techo) Figura 19: Resultados de TBS de la segunda evaluación En la figura 15 se observa que los valores TBS prácticamente se encuentran por arriba de la zona de confort las 24 hrs, pero con la diferencia que disminuyó drásticamente los resultados de gradoshora, quedando de los 40 a los 49 grados-hora (Tabla 3). También disminuyó la TBS máximo alcanzado, resultando de 32.8 C. El retraso térmico de igual forma resultó de 3 horas aproximadamente. En la tabla 4 y figura 16 se expone la Temperatura Superficial Interior (TSI) simulada comparada con el límite de Temperatura Superficial de la Piel (TSP). ZONA HORA TBS EXT TBS Z1 TBS Z2 TBS Z3 TBS Z4 LS LI SUPERAVIT TECHO 77 Tabla 5: Superavit de TSI de la vivienda de la segunda evaluación 385

7 TSI ( C) TSI VIVIENDA (con aislamiento en techo) Hora TBS EXT TECHO LTSUP Figura 20: Superavit de TSI de la segunda evaluación En la figura 16 se observa que los valores TSI están por arriba del límite de TSP de las 11:00 hrs a la 24:00 hrs de la madrugada, obteniéndose 77 grados-hora (Tabla 4). La TSI del techo alcanzó 40.9 C, mientras que la TBS exterior lo máximo fue de 36 C, presentando un retraso de 3 horas aproximadamente. En esta evaluación existieron 13 horas fuera del límite de TSP. Tomando en cuenta los resultados de TSI indica que durante 13 horas del día se tendría que usar sistemas mecánicos para poder enfriar el componente muro. Pero si tomamos en cuenta la TBS es necesario usar sistemas mecánicos durante las 24 horas del día. Tercera evaluación: Con estrategia de aislamiento en techo y protección solar en ventanas Los resultados de la tercera evaluación, que se agregó además de aislamiento térmico con Poliestireno expandido en placa de m en techo se agregó protección solar en ventanas. Es importante mencionar que para la simulación térmica se agregó la estrategia de enfriamiento nocturno. A continuación se presentan los resultados obtenidos. El resultado con la NOM-020-ENER arrojó una ganancia de la envolvente de W y el del edificio de referencia fue de 2992 W, por lo tanto pasó la norma con un ahorro de 26.4%. El resultado de la simulación se expone en la tabla 5 y la gráfica 17. ZONA SUPERAVIT (Grados hora) Z1 19 Z2 19 Z3 17 Z4 22 Tabla 6: Superavit de TBS de la tercera evaluación Como puede verse en la tabla 5 los valores de superávit de gradoshora disminuyeron drásticamente, es importante decir que el factor que influyó significativamente a disminuir la TBS y la TSI fue la estrategia de enfriamiento nocturno. TBS (C ) TBS VIVIENDA (aislamiento en techo, protección solar y enfriamiento nocturno) HORA TBS EXT TBS Z1 TBS Z2 TBS Z3 TBS Z4 LS LI Figura 21: Resultados de TBS de la tercera evaluación En la figura 17 se observa que los valores TBS se encuentran por arriba de la zona de confort de las 11 hrs a las 19 horas, siendo 8 horas. También disminuyó drásticamente los resultados de gradoshora, quedando de los 17 a 22 grados-hora (Tabla 5). Con respecto a la TBS máximo alcanzado no existieron cambios, resultando aproximadamente de 33 C. El retraso térmico disminuyó a 1 hora aproximadamente, se infiere que sucedió esto por el enfriamiento convectivo del componente techo y muros durante la noche. En la tabla 6 y figura 18 se expone la Temperatura Superficial Interior (TSI) simulada comparada con el límite de Temperatura Superficial de la Piel (TSP). ZONA SUPERAVIT (Grados hora) TECHO 13 Tabla 7: Superavit de TSI de la vivienda de la tercera evaluación TSI (C) TSI VIVIENDA (aislamiento en techo, protección solar y enfriamiento nocturno) hora TBS EXT TECHO LTSUP Figura 22: Superavit de TSI de la segunda evaluación En la figura 18 se observa que los valores TSI están por arriba del límite de TSP de las 14:00 hrs a la 24:00 hr de la madrugada, 386

8 obteniéndose 13 grados-hora (Tabla 6). La TSI del techo alcanzó 33 C, mientras que la TBS exterior máximo fue de 36 C, presentando un retraso de 2 horas aproximadamente. En esta evaluación existieron 10 horas fuera del límite de TSP. Si tomamos en cuenta la TBS es necesario usar sistemas mecánicos durante las 8 horas del día. Tomando en cuenta los resultados de TSI indica que durante 10 horas del día se tendría que usar sistemas mecánicos para poder enfriar el componente muro. CONCLUSIONES A continuación se presentan las conclusiones en dos partes, la primera por cada evaluación realizada y la segunda haciendo las conclusiones generales Conclusiones por cada evaluación a) Primera evaluación: Para la primera evaluación coincide que la vivienda calculada con la NOM-020-ENER no pasa la norma y con los resultados con Energy Plus mantiene condiciones fuera confort tanto por la TBS y la TSI. Esto permite concluir que la vivienda tipo del fraccionamiento Vida Mejor con orientación al sur mantienen condiciones térmicamente inconfortables durante las 24 horas del día, esto para un día tipo en mayo en condiciones de cielo despejado b) Segunda evaluación: En la segunda evaluación la vivienda calculada con la NOM-020-ENER pasa la norma con un ahorro de energía del 7.46%, pero con los resultados con Energy Plus mantiene condiciones fuera confort de la TBS durante las 24 horas y para la TSI existe un superávit durante 13 horas, lo cual sucede durante las horas del día, mientras que en la madrugada se encuentra por debajo del límite de la TSP. Se concluye que no basta con aislar el techo para esta condiciones críticas que se experimentan en Tuxtla Gutiérrez, además que para el uso de la NOM-020-ENER no es suficiente con pasar la norma con un ahorro de energía del 7.46%, es necesario aumentar el porcentaje de ahorro de energía. Cabe aclarar que a pesar de tener condiciones térmicas inconfortables se disminuyó drásticamente los valores de superávit tanto para la TBS y la TSI. Esto permite concluir que existe un ahorro importante de energía con respecto a la ganancia de calor al pasar la norma NOM-020-ENER, pero es necesario aumentar el ahorro de energía para alcanzar condiciones de confort térmico. c) Tercera evaluación: Para la tercera evaluación la vivienda calculada con la NOM-020-ENER pasa la norma con un ahorro de energía del 26.4%, pero con los resultados con Energy Plus mantiene condiciones fuera confort de la TBS durante 8 horas, durante el día; y la TSI se encuentra fuera del límite de la TSP durante 10 horas. Con esto se concluye que además de aislar el techo, proteger las aberturas del sol y enfriar durante la noche se hacen necesario recurrir a otras estrategias correctivas para alcanzar el confort térmico durante las 24 horas. Hay que recordar que se evaluó bajo las condiciones más críticas del año para esta localidad. Sin embargo, los resultados muestran que al aplicar más estrategias correctivas del diseño original de la vivienda permite disminuir la ganancia de calor por la envolvente del objeto arquitectónico; así como también aumentar más horas con condiciones de confort térmico al interior de esta misma. Conclusiones generales Con los resultados de las tres evaluaciones permiten concluir que para la vivienda tipo del fraccionamiento vida mejor con orientación al sur necesitan estrategias correctivas de diseño para mejorar el comportamiento térmico. Observando que en la tercera evaluación aun con tres estrategias correctivas existieron 8 horas de disconfort térmico de la TBS y 10 horas con respecto al límite de la TSP. Esto indica que es necesario aplicar otras estrategias que permitan alcanzar un mayor número de horas bajo condiciones de confort, también permite concluir que desde el inicio del diseño de la vivienda se debieron tomar en cuenta estrategias pasivas para mejorar el comportamiento térmico, y no esperar a que esté construido para implementar acciones correctivas. Seguramente al construir con un enfoque de adaptación del edificio a las condiciones locales, donde la selección misma de los materiales de la envolvente, así como muchos otros más, permitirá que el usuario final de la vivienda implemente pocas estrategias correctivas para experimentar condiciones de confort térmico en el interior de la vivienda. En relación al uso de la herramienta de Energy-Plus se concluye que es un instrumento que permite obtener valores muy cercanos a los reales, esto se menciona debido a que se han realizado comparaciones con mediciones experimentales en el interior de la vivienda evaluada. Este tipo de herramientas permite al diseñador evaluar y conocer el posible comportamiento térmico que tendrá su edificio. Es importante mencionar que la parte medular de una simulación exitosa es tener los datos del clima correctos y obtenidos de información histórica de una estación meteorológica, como fue el caso de este trabajo que se generó el archivo climático a partir de datos históricos del SMN; y otro aspecto importante que esté acompañado de un análisis tomando en cuenta resultados experimentales de condiciones similares. Finalmente con respecto con el uso de la NOM-020-ENER se concluye que es práctico y permite tener un parámetro de la ganancia del calor que tendrá nuestro edificio proyectado, pero que a pesar de pasar la norma no asegura que existirán condiciones de confort térmico en el interior de la vivienda, tanto de TBS y de TSI. Pero si funciona para evaluar el edificio bajo distintas estrategias en los componentes de muros, techos y de protección solar y así elegir una mejor opción a partir de conocer la ganancia de calor que tendrá nuestro edificio. AGRADECIMIENTOS Se agradece al Instituto de Ingeniería de la UNAM por la capacitación del uso del software de Energy-Plus en la participación del proyecto financiado por fondos sectoriales del CONACYT-SENER, denominado Sistemas constructivos en las viviendas de México, diagnóstico y oportunidades de ahorro de energía mediante el uso de diversos sistemas pasivos en las distintas regiones del país, en el cual el responsable es el Dr. David Morillón Gálvez. REFERENCIAS Auliciems, A., & Szokolay, S. (1997). Thermal Comfort. PLEA NOTES (Passive and Low Energy Architecture International. Design tools and Techniques). CCA. (2008). Edificación sustentable en América del norte. Quebec, Canada. CCNNPURRE. (2011). 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