Estudio Numérico de la Integración de Materiales Locales Bio-Sostenibles de Aislamiento Térmico en Muros y Techos para la Mejora del Confort Térmico en Edificios en un Clima Tropical
Autores: Dowou, Kokou; Nougbléga, Yawovi; Toka, Kokou Aménuvéla; Amou, Komi Apélété
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio Numérico de la Integración de Materiales Locales Bio-Sostenibles de Aislamiento Térmico en Muros y Techos para la Mejora del Confort Térmico en Edificios en un Clima Tropical
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Aislamiento térmico
Ecológico
Materiales de aislamiento
Fuentes biológicas
Confort térmico
Consumo de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
La aislación térmica es una estrategia confiable para lograr un confort térmico óptimo en entornos construidos y se encuentra entre las medidas de ahorro energético más efectivas. Actualmente, los materiales de aislamiento ecológicos producidos a partir de fibras vegetales y animales constituyen un componente significativo de la industria de la construcción, en gran parte debido a su mínima energía incorporada y a las preocupaciones sobre los posibles efectos adversos para la salud de ciertos materiales de aislamiento sintético. El objetivo principal del presente estudio es fomentar y facilitar la utilización de materiales de aislamiento térmico ecológicos derivados de fuentes biológicas, incluyendo fibras vegetales y animales, para mejorar el confort térmico y, en consecuencia, reducir el consumo de energía en los edificios. El estudio intenta simular los perfiles de temperatura del aire interior de un solo edificio construido con materiales de origen local y aislado en una serie de etapas con los materiales de aislamiento mencionados. En primer lugar, el aislamiento se aplica exclusivamente al techo. En segundo lugar, el aislamiento se aplica a las superficies de las paredes restantes. Alternativamente, el aislamiento se aplica simultáneamente al techo y a las superficies de las paredes. El objetivo es determinar la combinación óptima de materiales de bio- y geo-aislamiento para lograr confort térmico en edificios construidos con materiales locales en climas tropicales. Se empleó el método iterativo de Gauss-Seidel para resolver las ecuaciones de energía que se habían escrito en las paredes y el techo del edificio. Las ecuaciones se discretizaron utilizando el método nodal. Para determinar el confort térmico de los edificios simulados, se realizó una comparación de las temperaturas del aire interior. Los resultados de las simulaciones demostraron que la utilización de fibra de madera, paneles de caña y pacas de paja como materiales de aislamiento condujo a una notable mejora en los niveles de confort en los cinco tipos de edificios, con un aumento promedio del 17.5%. Entre estos materiales, la fibra de madera emergió como la opción de aislamiento más efectiva, reduciendo las temperaturas hasta en un 19%. Su integración en el edificio Banco revestido de chapa metálica sería particularmente ventajosa. Los hallazgos demuestran que el aislamiento simultáneo de paredes y techos con materiales de aislamiento térmico de fibra natural reduce notablemente las temperaturas del aire interior y de las paredes en los edificios hasta en un 19% en comparación con paredes y techos sin aislar.
Descripción
La aislación térmica es una estrategia confiable para lograr un confort térmico óptimo en entornos construidos y se encuentra entre las medidas de ahorro energético más efectivas. Actualmente, los materiales de aislamiento ecológicos producidos a partir de fibras vegetales y animales constituyen un componente significativo de la industria de la construcción, en gran parte debido a su mínima energía incorporada y a las preocupaciones sobre los posibles efectos adversos para la salud de ciertos materiales de aislamiento sintético. El objetivo principal del presente estudio es fomentar y facilitar la utilización de materiales de aislamiento térmico ecológicos derivados de fuentes biológicas, incluyendo fibras vegetales y animales, para mejorar el confort térmico y, en consecuencia, reducir el consumo de energía en los edificios. El estudio intenta simular los perfiles de temperatura del aire interior de un solo edificio construido con materiales de origen local y aislado en una serie de etapas con los materiales de aislamiento mencionados. En primer lugar, el aislamiento se aplica exclusivamente al techo. En segundo lugar, el aislamiento se aplica a las superficies de las paredes restantes. Alternativamente, el aislamiento se aplica simultáneamente al techo y a las superficies de las paredes. El objetivo es determinar la combinación óptima de materiales de bio- y geo-aislamiento para lograr confort térmico en edificios construidos con materiales locales en climas tropicales. Se empleó el método iterativo de Gauss-Seidel para resolver las ecuaciones de energía que se habían escrito en las paredes y el techo del edificio. Las ecuaciones se discretizaron utilizando el método nodal. Para determinar el confort térmico de los edificios simulados, se realizó una comparación de las temperaturas del aire interior. Los resultados de las simulaciones demostraron que la utilización de fibra de madera, paneles de caña y pacas de paja como materiales de aislamiento condujo a una notable mejora en los niveles de confort en los cinco tipos de edificios, con un aumento promedio del 17.5%. Entre estos materiales, la fibra de madera emergió como la opción de aislamiento más efectiva, reduciendo las temperaturas hasta en un 19%. Su integración en el edificio Banco revestido de chapa metálica sería particularmente ventajosa. Los hallazgos demuestran que el aislamiento simultáneo de paredes y techos con materiales de aislamiento térmico de fibra natural reduce notablemente las temperaturas del aire interior y de las paredes en los edificios hasta en un 19% en comparación con paredes y techos sin aislar.