Optivent

ESTRATEGIAS DE VENTILACIÓN NATURAL

Una herramienta de cálculo de ventilación natural en estado estacionario para la etapa inicial de diseño de edificios.

Ventilación simple

Ventilación cruzada

Atrios (un espacio)

Chimenea (varios espacios)

Optivent 2.0 fue diseñado para las últimas versiones de los navegadores web. No para versiones antiguas de IE.

LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO

Localización del proyecto

Datos del proyecto

Nombre del proyecto
Versión
Fecha
Consultor

Datos de localización

Latitud (grados decimales)
Mes
Hora
Temperatura media exterior (°C)
Temperatura media predominante en el aire libre, se introdujo en la norma ASHRAE 55-2010 como variable de entrada para el modelo adaptativo. Se basa en la media aritmética de las temperaturas medias diarias del aire libre durante no menos de 7 días y un máximo de 30 días consecutivos antes del día en cuestión.
Velocidad del viento meteorologica (m/s)
Datos del terreno
La velocidad del viento sólo se considera en los cálculos de flotabilidad + viento. Dirección del viento se supone perpendicular a la superficie de las entradas. Se recomienda tener en cuenta la reducción de la velocidad del viento de acuerdo a la complejidad de la trama urbana.

Azimuth (plano) de entrada

El Modelo de cielo despejado ASHRAE (2005), desarrollado inicialmente por J. L. Threlkeld en 1962, se utiliza para estimar de forma horaria la radiación directa y difusa para cualquier mes del año. Este modelo es aplicable al continente de Estados Unidos y su aplicabilidad fuera de los EE.UU. nunca ha sido demostrada. Optivent 2.0 extiende la aplicación a cielos despejado a ambos hemisferios norte y sur. Tenga en cuenta que el modelo de cielo despejado se ha actualizado en las versiones posteriores de ASHRAE H-F.

La entrada (superficie) de azimut se utiliza para estimar las ganancias solares en las células para la posición del sol (dada por la latitud, mes y hora).

N NE E SE S SO O NO

DATOS DE CÁLCULO DE AIRE
Datos de cálculo de aire

Estrategia de ventilación natural: Ventilación simple.

Estrategia de ventilación natural: Ventilación cruzada.

Estrategia de ventilación natural: Atrios (un espacio).

Estrategia de ventilación natural: Chimeneas (varios espacios).

Este caso representa una ventilación simple a través de una ventana abierta o dos respiraderos abiertos en un espacio aislado.
Las temperaturas dentro del espacio se supone que son la misma en cualquier altura dada.

Este caso representa la ventilación cruzada a través de dos conductos de ventilación abiertas en un espacio aislado.
Las temperaturas dentro del espacio se supone que son la misma en cualquier altura dada.

Este caso representa un edificio de un solo espacio con un atrio conectado con amplios espacios abiertos ocupados.
Las temperaturas dentro del atrio y los espacios se supone que son la misma en cualquier altura dada.

Este caso representa un edificio de múltiples espacios ocupados conectados a una chimenea cerrada al entorno, excepto en las entradas.
Las temperaturas dentro de la chimenea se supone que son la misma en cualquier altura dada.

Subcaso

Por favor, selecione un subcaso.
Descripción de la zona
La tasa de flotabilidad de la ventilación dependen de la diferencia entre la temperatura del aire interna y externa entre otros factores. Se recomienda a asumir una ΔT entre 1°C y 3°C para la ventilación durante el día y entre 2°C y 4°C para la ventilación nocturna.

Las tasas de inpulso de la flotabilidad de la ventilación dependen de la diferencia entre la temperatura del aire en interiores, exteriores y la torre/chimenea entre otros factores. Se recomienda asumir una ΔT entre interior y exterior de 1-3°C para la ventilación durante el día y 2-4°C para la ventilación nocturna. Además, la temperatura del aire interior puede ser asumido como 2°C por encima de la temperatura del aire de la torre/chimenea.
T. exterior °C

T. chimenea °C ?
X
T. chimenea
Bajo refrigeración por evaporación directa de la temperatura en la torre/chimenea puede suponerse que la diferencia temperatura de bulbo seco a húmedo es 80% (Givoni, 1994) y esta puede suponerse que es de 0 - 15 ° C.

T. interior °C

ΔT °C

A₁(m²)

A₂ (m²)

A₃ (m²)
A_o (m²) ?
X
A_o (m²)
El plano neutro se define a una altura entre la entrada y la salida de la parte superior. El área de salida requerida para satisfacer el escenario se calcula en base a esta hipótesis y los datos de entrada.

Consideraciones de diseño:
El escape de la chimenéa se recomienda que sea multi-directional.
El área en planta de la chimenéa debe ser al menos igual al área de salida.
A_o _wind (m²)

A₁' (m²)

A₂' (m²)

A₃' (m²)

A_o' (m²) ?
X
A_o' (m²)
El plano neutro se define a una altura entre la entrada y la salida de la parte superior. El área de salida requerida para satisfacer el escenario se calcula en base a esta hipótesis y los datos de entrada.

A_o' _wind (m²)

Altura del efecto stack (m) ?
X
Altura del efecto stack (m)
Altura del Stack es la distancia vertical entre el centro de la entrada de aire y el centro de la salida de aire. Una mayor altura producirá mayores caudales de aire por buoyancy.

z₁ (m)

z₂ (m)

z₃ (m)

z_o (m)

z₁' (m)

z₂' (m)

z₃' (m)

z_o' (m)

Número de plantas

Activado

S

N
Aperturas efectivas
Tipos de ventanas principales y rangos de tamaños de apertura (CIBSE, 2005. Tabla 3.2)

˂

Apertura efectiva:
0-90 %

Apertura efectiva:
0-90 %

Apertura efectiva:
0-50 %

Apertura efectiva:
0-90 %

Apertura efectiva:
0-50 %

Apertura efectiva:
0-50 %

Apertura efectiva:
0-30 %

˃
Entrada

1 (%)

2 (%)

3 (%)

O (%)

Salida

1' (%)

2' (%)

3' (%)

O' (%)

El área efectiva de cada apertura se considera para el cálculo de los caudales de aire. Está directaente relacionado con la forma en que se abre la ventana, el marco, el alfeizar y los detalles de la jambas. Busque la referencia del fabricante sobre el mecanismo de apertura. ?
X
Área efectiva:

GEOMETRÍA DEL EDIFICIO & GANANCIAS SOLARES

Geometría del edificio y ganancias solares

El cálculo de las ganancias solares (directas y conductivas) se utiliza para estimar la cantidad de caudal requerido para eliminar el calor total generado dentro del espacio (necesario para la refrigeración).
Las ganancias solares se calculan para cada célula independiente por medio de la orientación latitud, mes, horas y el edificio.

Dimensiones de la celda

Sección

Techo expuesto

W (m)

H (m)

Planta

L (m)

Pared expuesto

Area

Área de suelo (m²)
Volumen (m³)

Propiedades de los materiales de construcción

Acristalamiento

Factor de tramitancia solar (0-1)		? X Factor de tramitancia solar (0-1) El Factor de transmitancia solar es la fracción de la radiación solar transmitida por el acristalamiento, expresado como un número entre 1 y 0, donde 1 indica la máxima ganancia de calor solar posible, y cero, la no ganancia de calor solar.
Coeficiente de sombra (%)		? X Coeficiente de sombra (%) La proporción de sombreado es la proporción del acristalamiento que está en la sombra, expresado en formato de porcentaje, donde el 100% indica el sombreado completo y 0% sin sombreado. Esto se utiliza para representar el sombreado externo.

Pared

Absortividad de la superficie (0-1)

La absortancia de la superficie es la proporción de radiación solar absorbida por una superficie, expresado como un número entre 1 y 0. Los valores normalizados sugieren 0,9 para materiales de color oscuro y 0,5 para los materiales de color claro.

Valor U (W/m².K)

Trasmitancia de la superficie exterior (W/m².K)

La transmitancia superficial externa es la transmitancia térmica de la superficie externa expuesta a la radiación solar expresada en W/m²K y depende del espesor de la capa de construcción y la conductividad térmica del material.

Typical values for some construction materials are:

Flujo horizontal

100 mm ladrillo 3.5 W/m².K

200 mm hormigón aligerado 1.7 W/m².K

200 mm hormigón armado 3.6 W/m².K

25 mm piedra 5.6 W/m².K

13 mm madero 3.2 W/m².K

25 mm estuco 4.8 W/m².K

140 mm bloque de tierra 0.9 W/m².K

Flujo hacia abajo

1 mm superficie metálica 4.8 W/m².K

10 mm lámina bituminosa 3.7 W/m².K

3 mm lámina asfáltica 4.6 W/m².K

10 mm baldosa cerámica 4.7 W/m².K

Techo

Absortividad de la superficie (0-1)

Valor U (W/m².K)

Trasmitancia de la superficie exterior (W/m².K)

La construcción de la geometría y las gráficas no representan necesariamente todo el edificio, y podrían referirse a una habitación o el plano interior de una nave en un gran espacio abierto. ?

Interior de un nave (Planta)

Interior bay (floor plan)

CONDICIONES INTERNAS

Condiciones internas

El cálculo de las ganancias internas se utiliza para estimar la cantidad de caudal requerido para eliminar el calor total generado dentro del espacio (necesario para la refrigeración).
Las ganancias internas se refieren sólo a una celda.

Ocupantes

El número de personas que se utiliza para calcular la ventilación mínima requerida para el suministro de aire fresco (10 l/s).

en reposo (76W)	personas
trabajo de oficina (85W)	personas
caminar (100W)	personas
ejercicio (120W)	personas

Ganancia interna

Equipo W/m²
Iluminación W/m²

Asignaciones de referencia para las ganancias de calor internas en edificios

Tipos de edificios	Uso	Densidad de ocupación (m²/persona)	Ganancia de calor sensible (W/m²)
Tipos de edificios	Uso	Densidad de ocupación (m²/persona)	Iluminación	Equipos
Oficinas	General	12	8-12	15
Oficinas	Salas de reuniones / conferencias	3	10-20	5
Aeropuertos / estaciones	Puertas de embarque	0.83	15	5
Aeropuertos / estaciones	Espacios de circulación	10	12	5
Venta al por menor	Centros comerciales	2-5	6	0
Venta al por menor	Tiendas minoristas	5	25	5
Educación	Aulas	1.2	12	2
	Espacios docentes	1.5	12	10
	Sala de seminarios	3	12	5
Ocio	Recepción de un hotel	4	10-20	5
	Restaurantes/comida	3	10-20	5
	Bares/salones	3	10-20	5

CIBSE (2015). Table 6.2, Chapter 6: Internal gains.

RESULTADOS

Resultados

Total heat generated (kW)
Numero de personas
Ganancias de ocupante (W/m²)
Ganancia de equipos (W/m²)
Ganancia de iluminación (W/m²)
Ganancias int. totales (W/m²)
Ganancias solares totales (W/m²)
Espacio 1
Espacio 2
Espacio 3
Calor total generado (kW)
Espacio 1
Espacio 2
Espacio 3

Datos de aperturas
	Área	Altura	Caudal de
	efectiva	Zn	aire
	(m²)	(m)	(m\³/s)
			B	B+W
Entrada 1
Entrada 2
Entrada 3
Entrada' 1
Entrada' 2
Entrada' 3
Entrada O
Salida 1
Salida 2
Salida 3
Salida O	-

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Buoyancy + Wind driven

Adaptive comfort band

To obtain reliable results, the outdoor temperature in Air Flow Data Input must be consistent with the prevailing mean outdoor temperature in Project Location.

The calculation of indoor air temperatures over short time intervals requires an intensive calculation process.

This tool uses simple calculation methods by means of external temperature, total heat gains and total heat loses achieved with natural ventilation to give a useful indication of the predicted indoor air temperature. No heat storage is considered.

Equation 1.2 form CIBSE, 2015 is used to calculate operative temperatures. For simplicity reasons, mean radiant temperature is assumed equal to the predicted indoor air temperature.

The adaptive comfort band is only applicable in spaces that meet the following criteria:

No mechanical heating or cooling system is in operation.
Metabolic rates ranging from 1.0 to 1.3 met.
Occupants are free to adapt their clothing levels within a range of 0.5 to 1.0 clo.

En el caso de enfriamiento evaporativo, el efecto del viento debe ser evitado para prevenir efectos negativos (sobrepresión o succión).

Buoyancy driven

Adaptive comfort band

No mechanical heating or cooling system is in operation.
Metabolic rates ranging from 1.0 to 1.3 met.
Occupants are free to adapt their clothing levels within a range of 0.5 to 1.0 clo.

OptiVent 2.0 es una herramienta de ventilación natural en estado estacionario desarrollado inicialmente por arquitectos y consultores en diseño medioambiental en el Reino Unido.
La herramienta ha sido renovada para ampliar la gama de estrategias y apoyar decisiones respecto a la viabilidad de la ventilación natural durante la etapa inicial de diseño.

References:

ANSI/ASHRAE (2013). Standard 55-2013, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers.
ASHRAE (2005). Handbook: Fundamentals - SI edition. American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers.
CIBSE (2015). Environmental Design. Guide A, 8th Edition. Chartered Institution of Building Services Engineers, London.
CIBSE (2005). Natural Ventilation in Non-Domestic Buildings. Applications Manual AM10. Chartered Institution of Building Services Engineers, London.
Etheridge, D. (2011). Natural Ventilation of Buildings: Theory, Measurement and Design. Wiley.
Ford, B., R. Schiano-Phan, E. Francis (2010). The Architecture & Engineering of Downdraught Cooling. PHDC Press.
Givoni, B. (1994). Passive and Low Energy Cooling of Buildings. Van Nostrand Reinhold.

Esta herramienta ha sido desarrollada por Juan VallejoJuan Vallejo
Dipl. Arch, MSc, PhD candidate.
Environmental Design Analyst. Natural Cooling Ltd, UK. y Pablo AparicioPablo Aparicio
Dipl. Eng, MSc, Industrial Organization and Business Management, Ph.D.
University of Seville, Spain. , coordinada por Brian FordBrian Ford
Emeritus Professor University of Nottingham, UK. . Agradecimientos a la Universidad de Nottingham (Reino Unido) y a la Universidad de Sevilla (España).

Los autores desean agradecer al Camilo DiazCamilo Diaz
PhD, Environmental Design.
Associate Director at WSP/Parsons Brinckerhoff, UK. el desarrollo de la versión original de Optivent en 2003, a David Etheridge por sus valiosos comentarios durante el proceso de revisión por pares, y a los estudiantes de postgrado de la University of Westminster, University of Nottingham y a la University College of London (UCL) por proporcionar información útil en la última etapa del desarrollo.

Localización del proyecto

Datos de cálculo de aire

T. chimenea

Ao (m²)

Ao' (m²)

Altura del efecto stack (m)

Área efectiva:

Geometría del edificio y ganancias solares

Factor de tramitancia solar (0-1)

Coeficiente de sombra (%)

Absortividad de la superficie (0-1)

Trasmitancia de la superficie exterior (W/m².K)

Absortividad de la superficie (0-1)

Trasmitancia de la superficie exterior (W/m².K)

Interior de un nave (Planta)

Condiciones internas

Resultados

Adaptive comfort band

Adaptive comfort band

A_o (m²)

A_o' (m²)