LA TERMO FISIOLOGÍA Y LA ARQUITECTURA

LA TERMO FISIOLOGÍA Y LA ARQUITECTURA

¿Cómo influye la termo fisiología en el diseño arquitectónico?

Consultando la información que a continuación presento, llego a una conclusión en el cual creo que la termo fisiología influye en gran parte para el diseño arquitectónico, pues el principal objetivo de un espacio arquitectónico es dar el confort adecuado al habitante de dicho espacio. La temperatura, la humedad, la pureza del aire y el movimiento del mismo, son elementos importantes para que dicho confort se logre, esto nos obliga a estudiar detalladamente las dimensiones del espacio, sus elementos arquitectónicos, materiales que se emplearan para la construcción del mismo y por ultimo sus instalaciones.

Condiciones para alcanzar confort térmico
Podemos definir el confort como un estado de completo bienestar físico, mental y social. Pretendemos que las personas se encuentren bien, no que estén menos mal. El confort, depende de multitud de factores personales y parámetros físicos.

De entre todos los factores, el confort térmico representa el sentirse bien desde el punto de vista del ambiente higrotérmico exterior a la persona. Los límites extremos, desde el punto de vista térmico, pueden resultar dañinos, e incluso mortales, para el ser humano.


Condiciones atmosféricas que afectan al confort humano

Temperatura
El adecuado control de la temperatura del medio ambiente que circunda el cuerpo humano elimina el esfuerzo fisiológico de acomodación, obteniéndose con ellos un mayor confort y la consiguiente mejora del bienestar físico y de las condiciones de salubridad.

Humedad
Una gran parte del calor que posee el cuerpo humano se disipa por evaporación a través de la piel. Como quiera que la evaporación se favorece con la humedad relativa del aire baja y se retarda si ésta es alta, se deduce que la regulación de la humedad tenga una importancia tan vital como la de la temperatura.
Un exceso de humedad no sólo da como resultado reacciones fisiológicas perjudiciales, sino que también afecta (por lo común en forma perjudicial) a las cualidades de muchas de las sustancias contenidas en el lugar de que se trate, y muy particularmente sobre los vestidos y muebles.

Movimiento del Aire
El movimiento del aire sobre el cuerpo humano incrementa la proporción de humedad y calor disipados con respecto a la que correspondería a un aire en reposo, dando ello lugar a que la sensación de calor y frío experimente variación. El aire que nos rodea está en constante movimiento, considerando como valor adecuado los 0,25 m/s a una altura del suelo inferior a 2 m.
Una velocidad mayor produce un efecto desagradable, que se hace difícil de soportar, tanto más cuanto menor sea la temperatura del aire.
Una velocidad inferior a 0,1 m/s produce así mismo una sensación de falta de aire, que ocasiona también molestias.

Pureza del Aire
Las personas respiramos normalmente, alrededor de 15 Kg de aire cada día, por lo que debemos de considerar la importancia que tiene su adecuada limpieza y renovación.
La composición física y química del aire comprende un determinado número de elementos diversos. La disminución de la proporción de oxígeno contenido, así como el aumento del anhídrido carbónico, debido a la combustión fisiológica son factores raramente importantes a causa de la pequeña ventilación que se requiere para anular sus efectos. La dilución de los olores humanos exige una gran ventilación y otros medios de eliminación de olores.

La eliminación de las partículas sólidas, en suspensión en el aire introducido en el recinto, es muy importante no sólo por lo que concierne a la salud, sino también por lo que tienen de molestas, así como por el detrimento que frecuentemente representa la suciedad depositada en los mobiliarios y demás objetos. El humo, ya sea producido en el interior de la habitación, ya en exterior de la misma, debe ser evacuado a causa de lo pernicioso que resulta para la vista y el aparato respiratorio.


Termo-fisiología del cuerpo humano

Condiciones para alcanzar confort térmico
El cuerpo humano se puede considerar como una máquina térmica que intercambia energía con su entorno, en forma de calor y humedad. Se alcanza el confort térmico, sólo si hay equilibrio entre el calor producido por el metabolismo y las diferentes formas de disipación. Estas son:
Transferencias conductivas, por contacto entre el cuerpo y otros sólidos: por ejemplo, los pies con el suelo, o la mano con una mesa. Esas transferencias son de poca importancia, en general.

• Transferencias convectivas: piel, ropa, o circulación de aire en los pulmones.
• Transferencias por radiación desde la piel o la ropa, hacia el entorno.
• Transferencias latentes debido a los procesos de respiración, o evaporación-transpiración.

Criterios de confort
Se considera que existe confort térmico, cuando se dan simultáneamente las dos siguientes condiciones:
Equilibrio térmico global
La producción de calor del cuerpo humano es igual a la emisión de calor hacia el entorno. Con potencias frigoríficas normales y una regulación de temperatura adecuada, la obtención del equilibrio térmico global no presenta dificultad. Este mismo criterio, en la práctica, se usa tanto para la previsión del consumo de energía, como para la verificación formal de las condiciones de confort.

Confort térmico local
El individuo no siente en ninguna parte de su cuerpo, ni calor ni frío desagradable. Las causas de incomodidad (corrientes de aire, efectos de pared, etc.) son múltiples, constituyen el segundo criterio, el cual en la práctica, necesita estudios más profundos.

Balance térmico global
El balance térmico global depende:
• En cuanto a la producción de calor, del metabolismo del ocupante y de la humedad del aire (evaporación más o menos importante en los pulmones);
• En cuanto a la emisión de calor, de la vestimenta, de la temperatura operativa y de la velocidad del aire.
Cuanto menor sea el equilibrio, mayor será el porcentaje previsible de insatisfacción. La temperatura operativa, la cual es función de la temperatura radiante media, de la temperatura del aire y de la velocidad del aire.
• La humedad.
La Figura 2, da, para un PPD del 10%, la temperatura operativa óptima, en función de la actividad, expresada en Met, y del vestido, expresado en Clo. Esta figura indica, en la zona sombreada, los intervalos admisibles en torno a la temperatura operativa, para mantener un PPD inferior al 10%.
Se observa que la temperatura operativa óptima es tanto más baja, cuanto más importantes sean los niveles de actividad y vestido. Pero la indicación más interesante para conceptuar instalaciones, es sin duda, que la tolerancia a la temperatura es tanto menor, cuanto menos importantes sean la actividad y el vestido. Por tanto, es en edificios de oficinas y para condiciones de verano, donde la regulación deberá ser más precisa.


Gradiente de temperatura vertical

Criterio de confort
Una diferencia de temperatura demasiado alta entre la cabeza y los pies, puede causar sensación de incomodidad. Este criterio es particularmente importante en el caso de ventilación por desplazamiento, ya que ese tipo de ventilación conduce a gradientes verticales de temperatura elevados.

Temperatura del suelo
Si el suelo está demasiado caliente o frío, puede existir sensación de incomodidad en los pies, si la persona lleva calzado ligero.
Los intercambios por radiación entre suelo y techo, son potencialmente susceptibles de llevar al suelo a temperaturas no confortables, especialmente en casos de suelos de gran superficie, de suelos con revestimiento aislante, o en modo frío, si existe a la vez un sistema de ventilación forzada a baja temperatura.


Asimetría de radiación
La asimetría de la radiación, es una causa frecuente de insatisfacción, particularmente en el caso de techos calientes o de paredes acristaladas frías. La normativa (norma ASHRAE y proyecto de norma europea) hace referencia a curvas que dan el porcentaje previsible de insatisfacción, en función de la temperatura asimétrica de radiación, para techo frío, techo caliente, pared fría (ventana) y pared caliente.

Aplicación a los techos climáticos - modo calefacción

Caso particular de techos en modo calefacción

En modo calefacción, las exigencias de confort limitan la potencia emitida por un panel radiante, a valores restrictivos. Hay que recordar que estas especificaciones no tienen carácter absoluto. Es igualmente posible reducir la asimetría de temperatura, mediante ciertas disposiciones. Un revestimiento aislante de suelo es favorable, cuando por influencia del techo calefactor, su temperatura pueda ser más alta. Esto disminuirá la asimetría de temperatura radiante y permitirá mayores potencias. De la misma manera, una solución para mejorar el confort, consiste en disponer los paneles radiantes en las cercanías de las zonas acristaladas. Así se establece una cierta compensación de los efectos radiantes de frío y calor.

Figura 3. La temperatura máxima admisible del techo es función del ángulo ð.
Es determinante para el confort el factor de forma entre el sujeto y el techo. Este factor de forma es función del ángulo ð bajo el cual el sujeto ve el techo. Cuanto más bajo y amplio sea el local, más expuesta está la cabeza al calor radiante.
La Figura 4 da las potencias máximas de calefacción para diferentes alturas de techo y longitud de local, suponiendo una profundidad del local de 6 m. Esta figura muestra como la potencia máxima admisible de calefacción aumenta con la altura del local y disminuye cuando su superficie aumenta.

Figura 4. Potencia máxima admisible en calefacción, en función de la longitud del techo calentado y de la altura h del local
Influencia de las ventanas
Para alcanzar el confort, conviene, independientemente del modo de calefacción, tener en cuenta el riesgo de molestia debido a paredes exteriores con aislamiento pobre.
El factor clave, es la pérdida de calor por metro lineal de fachada, pues su valor determina la temperatura media de su superficie y así pues, la velocidad de la corriente convectiva fría a la ventana. Las velocidades de aire son mayores, cuanto más alto sea el local. Para las alturas habituales, (alrededor de 2,80 m), la experiencia demuestra que hasta unos 100 à 150 W/ml, las velocidades de aire se mantienen moderadas y no hay insatisfacción.
En edificios con cristales dobles, las pérdidas son casi siempre inferiores a 150 W/ml de fachada. Si no fuera así, se recomienda, para compensar el efecto de pared fría, instalar elementos de calefacción complementarios sobre la pared en cuestión.


Calidad del aire exterior

Los contaminantes del aire
Los edificios modernos, equipados con fachadas cada vez más estancas al aire, con locales específicos y con instalaciones de aire acondicionado, han modificado de tal manera los términos del problema, que actualmente se ha llegado a usar por convenio, el término Síndrome de Edificios Enfermos, conocido bajo la apelación SBS o Sick Building Syndrome. Entre los factores que dan origen a este síndrome, se destacan aquellos que tienen una relación directa con los sistemas de climatización o con el edificio en sí.


Factores relacionados con la humedad del aire

La humedad es responsable de dos tipos de patologías: las relacionadas con la retención de agua en las instalaciones de distribución de aire, origen de la legionela, y las relacionadas con la humedad del aire interior. Este último es un contaminante muy particular, que puede tener efectos nocivos no solamente sobre la salud, sino también sobre la sensación de confort y sobre el estado del edificio.
Para evitar deterioros en la edificación (mohos...), la humedad relativa del aire interior (referida a la temperatura interior de la pared), debe mantenerse, como media temporal, por debajo del 85%.
En lo concerniente a la salud, se considera generalmente, que la humedad relativa debe estar dentro de cierto rango (entre 40% y 60%), para evitar afecciones respiratorias tales como la rinitis, y patologías de hiperactividad bronquial (asma), que pueden ser inducidas por la presencia de ácaros, cuya proliferación se incrementa con el aumento de humedad.


Materiales de construcción y mobiliario

Los materiales utilizados en mobiliario, revestimientos o construcción, pueden dar lugar a emanaciones de contaminantes químicos, que deberán ser evacuadas por la ventilación. Es esencial reducir las emisiones de contaminantes. Entre ellos, el formaldehído es una causa mayor de insalubridad, dada su presencia en ciertas resinas (madera, contrachapado, pegamentos,...), aún después de varios años de su instalación. Igualmente se deben mencionar los aislantes fibrosos, que dejan escapar polvo de fibra de vidrio, o de lana mineral. En locales específicos, las máquinas (fotocopiadoras, reproductoras de planos,...) emiten frecuentemente ozono, amoniaco, y otros disolventes volátiles perjudiciales a la salud. Tales locales, deben ser clasificados dentro de la categoría de locales con contaminación específica, donde el reciclado de aire queda prohibido.[center]