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Estudio termoaeráulico CFD de un atrio acristalado: controlar la radiación solar, la estratificación y el confort de los ocupantes (PMV/PPD).
EOLIOS es experto en la modelización termoaeráulica de los atrios, vestíbulos y espacios de gran altura: análisis de la radiación solar y de los aportes térmicos, modelización CFD 3D de los flujos de aire, evaluación del confort según PMV y PPD.
Nuestras simulaciones revelan las zonas de disconfort (zonas calientes, estancamientos de aire) y optimizan el diseño: impulsión y mezcla de aire, integración de los escenarios climáticos reales, potencial de ventilación natural, ayuda al dimensionamiento y a la regulación HVAC.
El reto es doble: garantizar la calidad percibida del clima interior a la vez que se controla el consumo energético de los sistemas.
Lo esencial. Estudio termo-aeráulico CFD de un atrio acristalado: la radiación solar, la estratificación y la inercia se modelizan en 3D para cartografiar el confort conforme a la ISO 7730 (índices PMV y PPD). EOLIOS localiza las zonas de disconfort, prueba varios escenarios climáticos (verano, invierno, entretiempo) y propone estrategias híbridas, desde la impulsión asistida hasta la ventilación natural nocturna, para mantener un confort neutro sin consumir de más.
Los atrios, vestíbulos de recepción y espacios de gran altura se distinguen por sus volúmenes generosos, sus paramentos ampliamente acristalados y su vínculo directo con el exterior. Esta transparencia, fuente de luz, se convierte también en una limitación técnica importante: los aportes solares, la estratificación de las masas de aire y la inercia térmica de las estructuras modifican permanentemente el equilibrio del confort.
El aire caliente tiende a acumularse en la parte alta mientras que los paramentos acristalados absorben y restituyen la radiación según ciclos rápidos — creando gradientes de temperatura difíciles de compensar con un enfoque estático.
La radiación solar constituye la principal fuente de energía incidente: atraviesa los acristalamientos, se transforma en calor al contacto con las superficies, y luego irradia hacia los ocupantes. La estratificación térmica superpone capas de aire de temperaturas diferentes (diferencias de varios grados entre el suelo y la claraboya). La inercia térmica de los materiales amortigua las variaciones pero puede liberar tardíamente el calor acumulado, prolongando el disconfort.
La comprensión de estos fenómenos exige un enfoque dinámico, capaz de reproducir los intercambios recíprocos entre convección, conducción y radiación.
EOLIOS se apoya en la mecánica de fluidos numérica (CFD) para reproducir las interacciones entre el aire, las superficies, el calor y la radiación. Los modelos 3D resuelven simultáneamente las ecuaciones de conservación de la masa, de la cantidad de movimiento y de la energía, ofreciendo una lectura completa del comportamiento termoaeráulico: velocidades, presiones, transferencias por convección y radiación, zonas de estancamiento y desequilibrios de temperatura.
Temperatura equivalente de las superficies circundantes tal como la percibe un ocupante. Bajo una cubierta de cristal pesa tanto como la temperatura del aire: una pared caliente irradia hacia las personas aunque el aire se mantenga templado.
EOLIOS integra datos meteorológicos reales y la posición del sol para simular la radiación directa, difusa y reflejada, teniendo en cuenta el factor solar de los acristalamientos, el sombreado de las fachadas y el comportamiento espectral de los materiales. El acoplamiento radiación-convección permite calcular la temperatura media radiante, parámetro esencial de la sensación. Las simulaciones cubren varios escenarios extremos — verano caluroso, invierno frío, media estación.
Más allá de las temperaturas y velocidades, EOLIOS se apoya en los indicadores normalizados PMV (Predicted Mean Vote) y PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) de la norma ISO 7730. El PMV cuantifica la sensación térmica (–3 a +3), el PPD estima el porcentaje de insatisfechos, teniendo en cuenta la temperatura del aire, la temperatura radiante, la velocidad del aire, la humedad, la actividad y la vestimenta. Objetivo: tender hacia un confort neutro (PMV ≈ 0, PPD < 10 %).
El análisis CFD revela los mecanismos que originan los desequilibrios: zonas de recirculación, volúmenes mal mezclados, puntos calientes ligados a los aportes solares localizados. EOLIOS formula entonces estrategias específicas — ajustar la posición de una boca de impulsión, modificar un ángulo de difusión, revisar la regulación. En los vestíbulos de gran altura, el control de la mezcla de aire es central: equilibrio sutil entre velocidad (disconfort si es demasiado rápida) y homogeneidad (estratificación si es insuficiente).
Los aportes solares se caracterizan para distintos regímenes representativos, dando lugar a recomendaciones de regulación: adaptación del caudal de impulsión, modulación del suelo refrescante, protecciones solares.
EOLIOS estudia el potencial de ventilación natural y de free cooling nocturno: las diferencias de densidad entre capas calientes y frías generan un tiro térmico natural aprovechable para evacuar las calorías acumuladas durante el día. Combinado con una regulación mecánica inteligente, permite estrategias híbridas eficaces: ventilación natural nocturna, impulsión asistida durante el día, modulación de las aberturas según el viento.
La simulación permite observar el edificio antes de su construcción: un verdadero laboratorio virtual donde las decisiones arquitectónicas y técnicas se prueban, comparan y optimizan. Las cartografías 3D de temperatura, velocidad y presión validan y ajustan el diseño (orientación de las toberas, caudales, temperatura de impulsión, factor solar de los acristalamientos), reduciendo las incertidumbres ligadas a las grandes alturas.
En el enfoque EOLIOS, el confort se convierte en un criterio central de rendimiento, integrado desde el boceto — garantizando estabilidad térmica y rendimiento energético sea cual sea el modo de explotación.
Saber hacer: la optimización del confort climático — claraboyas y atriosRadiación, estratificación y confort percibido: las respuestas a las preguntas que se hacen promotores y arquitectos antes de un estudio CFD de un atrio.
Los grandes volúmenes acristalados acumulan aportes solares, estratificación del aire e inercia de las estructuras. El calor se acumula en la parte alta y las paredes irradian hacia los ocupantes: el confort depende por tanto tanto de la radiación como de la temperatura del aire, como muestra nuestro estudio de la Galería de Paleontología del MNHN.
El PMV sitúa la sensación térmica media de −3 (frío) a +3 (calor); el PPD deduce el porcentaje de ocupantes insatisfechos. El objetivo de confort neutro corresponde a un PMV próximo a 0 y a un PPD inferior al 10 %, conforme a la ISO 7730.
La simulación integra datos meteorológicos reales y el recorrido del sol para calcular la radiación directa, difusa y reflejada, teniendo en cuenta el factor solar de los acristalamientos y el sombreado. El acoplamiento radiación-convección da la temperatura media radiante, esencial para la sensación.
A menudo como complemento. El tiro térmico evacúa parte del calor acumulado, sobre todo en free-cooling nocturno, pero una estrategia híbrida, ventilación natural e impulsión asistida, sigue siendo generalmente necesaria para mantener el confort de día.
Lo antes posible. Integrada desde el anteproyecto, la simulación prueba las decisiones arquitectónicas y técnicas antes de la ejecución, fiabiliza el dimensionamiento HVAC y evita correcciones costosas tras la entrega.
Explora nuestras pericias, proyectos y dosieres técnicos para ir más allá de la FAQ.
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