“Sistemas de envolventes adaptables con permeabilidad variable al aire controlado por niveles de humedad relativa: análisis de rendimiento energético"

UNIVERSIDAD DE SEVILLA POLITECNICO DE BARI MÁSTER UNIVERSITARIO EN GESTIÓN INTEGRAL DE LA EDIFICACIÓN TRABAJO FIN DE MÁSTER EN CONSTRUCCIÓN BIOCLIMÁTICA Y BIOCONSTRUCCIÓN “SISTEMAS DE ENVOLVENTES ADAPTABLES CON PERMEABILIDAD VARIABLE AL AIRE CONTROLADO POR NIVELES DE HUMEDAD RELATIVA. ANALISIS DE RENDIMIENTO ENERGETICO” “Adaptive envelope system with variable air permeability controlled by relative humidity levels. Performance energy analysis” Tutores: Prof. Jacinto Enrique CANIVELL GARCÍA DE PAREDES Prof. Carlos RUBIO BELLIDO Cotutor: Prof. Ing. Francesco FIORITO Doña: Mariaclara DELVECCHIO Año Académico 2020-2021 1 Índice Abstract .................................................................................................................... 3 1. Introducción ......................................................................................................... 5 2. Estado de la cuestión ............................................................................................ 7 2.1 El cambio climático y la construcción ........................................................... 7 2.2 La calidad del ambiente interior ................................................................... 11 2.2.1 El confort termo higrométrico ............................................................... 12 2.2.2 La calidad del aire interior ..................................................................... 15 2.2.3 Impactos de evaluación de confort en interiores ................................... 16 2.3 Estrategias para la reducción de la humedad relativa .................................. 18 2.3.1 Humedad relativa y permeabilidad al vapor .......................................... 18 2.3.2 Sistemas pasivos .................................................................................... 21 2.3.2.1 Características de los materiales higroscópicos ............................. 22 2.3.2.2 Materiales higroscópicos sostenibles ............................................. 26 2.3.2.3 Diseño de envolventes adaptables ................................................. 31 2.3.3 Sistemas activos: secado por sistemas tecnológicos ............................. 41 2.3.3.1 Calefacción y ventilación ............................................................... 41 2.3.3.2 Deshumidificación por condensación ............................................ 42 2.3.3.3 Deshumidificación por absorción .................................................. 43 3.Objetivos ............................................................................................................. 45 4. Metodología ....................................................................................................... 46 4.1 Estudio bibliográfico del caso ...................................................................... 46 4.2 Estudio de las características del panel ........................................................ 47 4.3 Preparación del modelo caso de estudio ...................................................... 47 4.4 Simulaciones ................................................................................................ 48 4.5 Análisis de los resultados ............................................................................. 48 5. Herramientas ...................................................................................................... 50 6. Descripción del prototipo del panel ................................................................... 52 6.1 Metal Organic Frameworks (MOF) ............................................................. 55 2 6.2 Las nanofibras y el electrohilado ................................................................. 56 6.3 Puntos fuertes de las membranas nanofibrosas MOF .................................. 59 6.4 Capa desecante PAN MIL @ LiCl NFM ..................................................... 62 6.4.1 Absorción de la humedad del panel ....................................................... 66 6.5 Capa fotométrica PAN / CB NFM ............................................................... 70 6.6 Doble capa biomimética PML-PC NFM...................................................... 71 6.6.1 Posible aplicación de la doble capa biomimética PML-PC NFM ......... 73 6.6.2 Ventajas de la doble capa biomimética PML-PC NFM ........................ 75 7. Caso de estudio .................................................................................................. 76 7.1 Descripción de la construcción del modelo de aplicación ........................... 76 7.2 Análisis previos ............................................................................................ 85 8.Resultados ........................................................................................................... 90 8.1 Resultados en condiciones climáticas extremas ........................................... 91 8.2 Resultados de las condiciones mensuales .................................................. 104 9. Conclusiones .................................................................................................... 107 10. Desarrollos futuros ......................................................................................... 109 Referencias ........................................................................................................... 110 Anexo ................................................................................................................... 116 A. Enero ........................................................................................................... 116 B. Febrero ......................................................................................................... 122 C. Marzo ........................................................................................................... 128 D. Abril ............................................................................................................ 134 E. Mayo ............................................................................................................ 140 F. Junio ............................................................................................................. 147 G. Julio ............................................................................................................. 153 H. Agosto ......................................................................................................... 159 I. Septiembre .................................................................................................... 165 L. Octubre ........................................................................................................ 171 M. Noviembre .................................................................................................. 177 N. Diciembre .................................................................................................... 183 3 Abstract El presente estudio se centra en el control de uno de los parámetros que regula los componentes de la calidad ambiental de los ambientes interiores (Indoor Environmental Quality - IEQ): la humedad relativa. Para mantener un nivel de humedad relativa entre el 40% y el 60% es necesario adoptar estrategias de diseño de los edificios para que tengan una adecuada deshumidificación de los ambientes, que se puede alcanzar mediante diferentes estrategias. En particular el sistema estudiado en el presente trabajo es un panel compuesto de una doble capa biomimética llamado (PML-PC) NFM definido como una membrana nanofibrosa NFM MOF súper higroscópica a energía solar para la deshumidificación interna. Inspirándose en la estructura jerárquica de la madera, se ha desarrollado esta doble capa NFM MOF biomimética similar a la madera para la absorción de la humedad y la evaporación del vapor de agua. En particular, la primera capa desecante es responsable de la absorción de la humedad del aire interior y las moléculas de agua absorbidas son expulsas por el calor generado por conversión térmica solar de la segunda capa fotométrica, bajo radiación solar. El panel biomimético es capaz de realizar una deshumidificación continua de los ambientes internos bajo irradiación solar. Resumidamente, la fabricación comenza la fabricación de la primera capa desecante tramite la tecnología del electrohilado del panel (PAN/MIL) NFM que más tarde se impregna de la solución Licl para obtener (PAN/Mil@licl) NFM. Posteriormente, se pasa a la segunda capa fotométrica donde las nanofibras del panel (PAN/CB) se electrifican en el sustrato nanofibroso (PAN/Mil@licl) NFM para constituir así la doble capa biomimética (PML-PC) NFM. El uso del panel en el interior de un edificio ha sido simulado con ayuda del software WUFI PLUS. A través de la inserción de las características del panel dentro del programa se realizaron las simulaciones sin el uso del panel y sucesivamente después del tratamiento de los datos obtenidos, se realizaron las simulaciones con la activación del panel. El período del año considerado es el año 2020 se realizaron 4 primero las simulaciones en el día más frío y más caliente del año y posteriormente se identificó un día representativo para cada mes del año para obtener así una evaluación del comportamiento del panel durante todo el año. Comparando los datos obtenidos antes y después de la activación del panel en los días del año seleccionados se ve cómo el uso de este panel para la deshumidificación de los ambientes internos, sin el uso de energía, traiga los niveles de humedad interior relativa dentro de los límites de comodidad, también mediante el aumento de la comodidad en determinadas épocas del año. 5 1. Introducción Tema central a nivel mundial en los últimos años es el energético: el 40% de la energía se utiliza en el sector de la construcción y provoca una cantidad de emisiones de CO2 del 36%. Este tema está estrechamente relacionado con el bienestar habitativo, es decir a la calidad medioambiental de los interiores (Indoor Environmental Quality - IEQ). El IEQ depende, de hecho, de cuatro componentes básicos que son: el confort termohigrométrico, la calidad del aire, la calidad acústica y la calidad e intensidad luminosa. Uno de los parámetros que regula estos componentes es la humedad relativa, que representa un papel fundamental para el bienestar termohigrométrico de los ocupantes de un entorno. Son muchas las tecnologías innovadoras de bajo o nulo consumo energético que permiten de restablecer la humedad relativa entre el 40 y el 60% como recomienda la sociedad americana de los ingenieros de la calefacción, de la refrigeración y del aire acondicionado (ASHRAE). En este trabajo de tesis se analizaron estrategias pasivas para el control de la humedad interna, en particular mediante sistemas de envolventes adaptables capaces de absorber la humedad del interior y transportarla hacia el exterior para ajustar el nivel interno y devolverla a los niveles de confort. En efecto, la problemática principal de las envolventes existentes en las construcciones de los años 70, que representan la mayor parte del patrimonio inmobiliario italiano, es la imposibilidad de eliminar el exceso de humedad debido a los bajos niveles de transpirabilidad de los materiales que los componen. Esto genera claramente, un aumento de la humedad relativa del ambiente interno que favorece el crecimiento de mohos y otros hongos. Además, la exposición prolongada a hongos tóxicos puede provocar enfermedades infecciosas o un aumento de los síntomas alérgicos. El objeto del estudio consiste de hecho en una membrana nanofibrosa que por su elevada higroscopicidad y reciclabilidad es capaz de absorber una elevada cantidad de humedad de los ambientes internos y expulsar esta cantidad acumulada por evaporación bajo la iluminación permitiendo la reducción de la humedad relativa 6 de los ambientes interiores. Este panel llamado PML-PC es una doble capa biomimética compuesta por una capa secante y una capa fotométrica. La capa de secado muestra una elevada capacidad de absorción de la humedad y velocidad de transporte, permitiendo la recogida del agua atmosférica. La capa fototérmica muestra una elevada absorción solar del 93%, una eficiente conversión solar térmica y una buena permeabilidad a la humedad, favoreciendo así la evaporación del agua. Para estudiar su eficaz, se han efectuado análisis en un modelo de referencia, intentando reproducir el comportamiento del panel analizado primero en condiciones climáticas extremas y luego a lo largo de todo el año. Se seleccionó el software WUFI PLUS de la empresa alemana Fraunhofer IBP (Institute of Building Physics) para obtener evaluaciones fiables y lo más precisas posible. WUFI PLUS permite de simular el comportamiento dinámico higrotérmico de todo el edificio y luego evaluar su confort, la calidad del aire interior, los daños a los componentes en función de las cargas de refrigeración y refrigeración, la necesidad de humectar o deshumidificar y el consumo de energía. 7 2. Estado de la cuestión 2.1 El cambio climático y la construcción El cambio climático y el calentamiento global han adquirido especial importancia en los últimos años y están afectando cada vez más rápidamente a nuestro planeta. Estos fenómenos tienen por objeto un constante aumento de la temperatura media en la Tierra (creando así el fenómeno de las "islas de calor urbano"). Esto se debe principalmente a la excesiva concentración de CO2 y de otros gases presentes en la atmósfera debido en gran parte a las emisiones de combustibles fósiles (alrededor del 75%) y a la deforestación que contribuye al aumento del dióxido de carbono.[1] Este aumento de las temperaturas desencadena una serie de procesos naturales que están llevando al sistema Tierra al colapso. Entre ellos se incluyen el derretimiento de los glaciares y del casquete polar, el aumento del nivel de los mares, la frecuencia y la intensidad de los fenómenos meteorológicos extremos, el riesgo hidrogeológico y las inundaciones, la sequía y el consiguiente riesgo de incendios, los daños a la biosfera y la consiguiente variación en la distribución de los hábitats animales, la extinción de especies y, por último, la variación de la productividad agrícola y de la calidad nutricional que podría conducir a un aumento de las enfermedades y muertes de la población.[3] Figura 1 Aumento de la temperatura global.[2] 8 Figura 2 Aumento de las precipitaciones y del nivel del mar. [2] La creciente amenaza de estos eventos ha aumentado la conciencia de la relación directa entre el crecimiento económico de los países, el consumo de energía y los correspondientes contaminantes ambientales. Ha habido, de hecho, considerables aumentos en el uso de la energía en los países en desarrollo, y se espera que esta tendencia continúe en un futuro próximo. [4] El sector de la construcción es un sector que representa una parte importante del uso de la energía en comparación con el consumo total de energía global, a pesar del aumento de la producción industrial y del transporte en muchos países en desarrollo.[5] En efecto, los edificios representan aproximadamente el 40 % del consumo global de energía y representan más del 30 % de las emisiones de CO2.[4] Gran parte de esta energía se utiliza para el confort térmico en los edificios. En particular, en un edificio construido con tecnologías tradicionales, la actividad doméstica que requiere una mayor cantidad de energía es la necesaria para calentar los ambientes (como se muestra en la figura 3).[5] 15 Tabla 1 Condiciones de bienestar termo higrométrico en función de la actividad física del usuario [15] 2.2.2 La calidad del aire interior La calidad del aire (Indoor Air Quality - IAQ) en los interiores desempeña un papel fundamental para la salud de los ocupantes. Para que la calidad del aire sea "aceptable", es necesario que en su interior no se encuentren contaminantes a una concentración superior a los límites impuestos por la ley y que al menos el 80% de las personas ocupantes no exprese malestar.[6] En efecto, cantidades demasiado elevadas de sustancias nocivas en el interior del aire pueden provocar sensaciones de malestar y ser vehículo de agentes patógenos potencialmente peligrosos para la salud humana.[8] El hombre tiende a alterar la composición del aire aumentando la cantidad de dióxido de carbono, disminuyendo la de oxígeno, produciendo humos y olores que inevitablemente modifican la calidad del aire.[8] Además de la actividad humana, hay otras fuentes que pueden causar la contaminación del aire interior, entre ellas los materiales de construcción, los muebles, desodorantes, sistemas de calefacción, acondicionamiento o humidificación que no se manipulen adecuadamente, alfombras o moquetas húmedas que contengan moho, aire del exterior, etc.[15] Todas estas fuentes pueden generar numerosos contaminantes internos, cuya concentración máxima admisible dentro del medio ambiente se rige por numerosos decretos y reglamentos también de carácter internacional.[6] 16 Pueden resumirse en tres categorías principales: 1. Contaminantes químicos: monóxido de carbono (CO), humo de tabaco, compuestos orgánicos volátiles (COV), amianto, humo de leña, fibras de lana sintéticas (lana de roca y lana de vidrio), plaguicidas, óxidos de azufre y nitrógeno, ozono (emitido por algunas impresoras láser y fotocopiadoras), hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP); 2. Contaminantes físicos: radón, radiación no ionizante, ruido, humedad; 3. Contaminantes biológicos: bacterias, ácaros, alérgenos animales, mohos y hongos, virus, polen.[6] Para lograr una calidad del aire aceptable, debe introducirse en el medio ambiente un caudal de aire de renovación adecuado. Por tanto, es necesario adoptar estrategias que permitan una ventilación adecuada del interior.[15] Las normas italianas que se ocupan de determinar los niveles aceptables de calidad del aire y los correspondientes índices de ventilación en el interior de los edificios son la UNI EN 15251 y la UNI EN 13779.[16][17] En cambio, en el ámbito internacional se encuentran varias normativas, entre las cuales las normas ASHRAE 62.1 y 62.2, actualizada en 2019, reconocidas por el diseño del sistema de ventilación y la calidad del aire interior aceptable (IAQ).[9][10] 2.2.3 Impactos de evaluación de confort en interiores Los índices internacionalmente reconocidos para la evaluación del confort global interior son la calificación media prevista (PMV) y el porcentaje previsto de insatisfacción (PPD).[4] El PMV evalúa el estado de bienestar de un individuo utilizando una escala de valores que varía de -3 a +3, donde cero representa la sensación de bienestar térmico, -3 una sensación de demasiado frío y +3 una sensación de mucho calor. En cambio, el PPD expresa el porcentaje de personas insatisfechas en relación con el valor de PMV cuyo módulo es igual o superior a ±2.[14] 17 Figura 4 Relación entre PMV y PPD [14] Al valor de PMV=0 corresponde un PPD=5% y esto demuestra que es imposible realizar una única condición ambiental capaz de satisfacer a todas las personas que allí residen.[14] La norma UNI EN ISO 7730 recomienda que el valor de PMV en un entorno se incluya en el rango -0,5 ≤PMV≥ +0,5 con un PPD ≤ 10%.[12] La norma UNI 10339 prevé un rango de aceptación más amplio, es decir -0.8 ≤PMV≥ +0.8 con un PPD ≤ 20%.[4][14] 18 2.3 Estrategias para la reducción de la humedad relativa A la luz de lo expuesto en los capítulos anteriores, para garantizar el confort y la salubridad óptimas de los ambientes interiores, es necesario mantener un nivel de humedad relativa tal que la calidad del aire sea aceptable para los ocupantes.[6][8] Por lo tanto, conviene diseñar los edificios de tal manera que se garantice, cuanto más se pueda, la ventilación natural y, en caso de que no se satisfaga, aumentarla mediante sistemas mecanizados. Por ejemplo, mediante la implementación de sistemas de aire acondicionado HVAC.[4] Con el paso de los años, la cantidad mínima de cambios mínimos de aire exterior ha aumentado. Esto nace como consecuencia de la crisis energética, hoy aún más apremiante, y de las llamadas "Síndrome del Edificio Enfermo" (Sick Building Syndrome) y "Enfermedades Relativas a los Edificios" (Building Related Illness) 2 .[15] Para resolver todos estos problemas, es necesario adoptar estrategias de diseño de edificios que tengan como parámetro de diseño la calidad del aire, de tal manera que se estudien todos los mecanismos útiles para mantener un determinado nivel tanto de temperatura como de humedad relativa y aportando el adecuado recambio de aire.[6] Por lo tanto, será necesario prever una adecuada deshumidificación de los ambientes, que se puede alcanzar mediante diferentes estrategias. Antes de pasar a la descripción de estos métodos, conviene ofrecer una definición más detallada de humedad relativa y permeabilidad al vapor.[15] 2.3.1 Humedad relativa y permeabilidad al vapor El aire atmosférico es una mezcla de gas y vapor de agua, cuya cantidad depende de la temperatura y la presión. 2 Indican un cuadro sintomático definido, que se manifiesta en un número de ocupantes en edificios dotados de sistemas de ventilación mecanizada y de aire acondicionado. 19 La cantidad de vapor de agua contenida en el aire contribuye al bienestar de las personas. En efecto, depende principalmente de la cantidad de vapor que el aire contiene en relación con la máxima cantidad de vapor que podría contener a la misma temperatura. Lo anterior corresponde a la definición de humedad relativa, medida en porcentaje, que puede resumirse con la siguiente fórmula: 𝑈𝑅 =𝑚𝑣 𝑚𝑠𝑎𝑡 100 =𝑝𝑣𝑉 𝑅𝑣𝑇 𝑅𝑣𝑇 𝑝𝑠𝑎𝑡𝑉 100 =𝑝𝑣 𝑝𝑠𝑎𝑡 100 El aire con una humedad relativa del 100% se denomina saturado. La humedad relativa está estrechamente relacionada con la temperatura, pues la cantidad de vapor que puede contener una masa de aire disminuye a medida que disminuye la temperatura, lo que corresponde a un aumento de la humedad relativa. En el momento en que se enfríe una cantidad de aire, se asistirá a la disminución de su temperatura y a un aumento de la humedad relativa, hasta alcanzar el 100%, que corresponde a la condición de aire saturado. La temperatura a la que UR=100% se define como Temperatura de Rocío, que indica el momento en que el vapor contenido en el aire comienza a condensarse. Las transformaciones del aire húmedo se representan y analizan en el diagrama psicrométrico.[14] Figura 5 Diagrama psicrométrico [18] 20 En la práctica, este gráfico proporciona información sobre el nivel actual de humedad en relación con el nivel máximo posible. Su control es fundamental para evitar efectos negativos sobre la salud humana relacionados con la calidad del aire, así como para evitar fenómenos de condensación tanto de los componentes de construcción como de los muebles.[15] Para llevar a cabo esta comprobación es necesario estudiar la transpirabilidad de los materiales y evaluar su permeabilidad al vapor de agua.[14] La permeabilidad mide el comportamiento de un material al pasar la humedad. Por lo tanto, este valor indica la cantidad de vapor de agua que pasa a través de los materiales por unidad de tiempo y de superficie y espesor unitario, sometido a una diferencia de presión de vapor unitaria.[14] Las diferentes y complejas unidades de medida utilizadas en cada país han dado lugar a la determinación de un factor adimensional que es el Factor de Resistencia al vapor de agua o factor µ, que indica la relación entre la permeabilidad del aire y la permeabilidad al aire del material.[14] Factor de resistencia al vapor del agua (µ): µ = δaire δproducto donde: δ aire es la permeabilidad al vapor del agua del aire δ producto es la permeabilidad al vapor de agua del producto Una vez comprobados estos aspectos básicos, es posible seguir evaluando algunas de las estrategias de mitigación de la humedad relativa en el interior de los edificios. 21 2.3.2 Sistemas pasivos Una primera estrategia útil para el control de la humedad interior de los edificios es el diseño correcto de los diferentes componentes de los edificios. Por lo tanto, es fundamental el uso de estrategias "pasivas" para reducir el consumo de energía: • estudio de los escudos solares fijos o móviles; • superficies acristaladas correctamente dimensionadas según la orientación del edificio; • utilización de invernaderos solares; • diseño correcto de las envolventes; • utilización de materiales de elevada inercia térmica, transpirabilidad y aislamiento en el diseño de las envolventes de los edificios; • ventilación natural; • la orientación correcta del edificio; Entre las estrategias enumeradas, las que más influyen en la eliminación de la humedad en el interior de los ambientes son las envolventes y su correcto diseño. En general, es fundamental diseñar envolventes de alta eficiencia energética compuestos de materiales que tengan las siguientes características: • eco compatibilidad con el medio ambiente; • alto rendimiento de absorción acústica; • excelentes prestaciones de aislamiento acústico; • alta transpirabilidad; • excelente protección contra incendios; • elevada inercia térmica; Se ha decidido de centrar el estudio en la importancia del diseño de envolventes de alto rendimiento, compuestas de materiales sostenibles y transpirables, ya que esta característica, ligada a la acumulación térmica, permite la creación de envolventes permeables al vapor de agua, capaz de regular la humedad relativa de los espacios interiores. 22 2.3.2.1 Características de los materiales higroscópicos En la construcción tradicional, sobre todo la de los años 70, predominó el uso de envolventes compuestos de materiales impermeables que tenían la misión de crear una barrera entre el ambiente interior y el exterior, sin evaluar los beneficios existentes en la interacción de ambos entornos. Se han realizado numerosos estudios sobre la posibilidad de utilizar materiales porosos e higroscópicos para mitigar los niveles de humedad relativa interna. En efecto, los materiales higroscópicos están dotados de un volumen interior vacío muy elevado, su porosidad permite absorber mayores cantidades de vapor que los materiales no higroscópicos.[19] Estas propiedades permiten extraer la humedad del ambiente, acumularla en sus cavidades y liberarla al medio ambiente una vez disminuida, permitiendo la reducción del consumo de energía y, por tanto, también la reducción de las emisiones contaminantes.[20] Las actividades experimentales son fundamentales para medir las propiedades higroscópicas de los materiales y para la definición de modelos numéricos de transporte de calor, aire y humedad (heat, air y moisture HAV) en interiores. La capacidad de acumulación higroscópica de estos materiales se define como: Moisture buffer capacity (MBC), donde el material actúa como "tampón higroscópico" capaz de amortiguar las variaciones de humedad relativa aprovechando de su porosidad y de la capacidad de absorber la humedad.[21] Han sido numerosas las investigaciones realizadas sobre materiales de construcción o utilizados en muebles para decorar con estas características, para la evaluación de su rol en la mitigación de la humedad y del bienestar termohigrométrico interno. Fue necesario determinar una magnitud normalizada para caracterizar la capacidad de absorción de la humedad de estos materiales. Esto trajo muchas universidades 3 , 3 La Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) (como jefe de proyecto); VTT, Finl e; Byggforsk, Noruega (NBI); y la Universidad de Lund, Suecia (LTH). Además, el proyecto va seguido de un grupo de referencia internacional con participantes de otros seis institutos de investigación. 23 durante el programa de investigación NORDTEST, seguir un único protocolo para la definición de un nuevo índice y un procedimiento experimental bien definido.[22] El índice es el Moisture Buffering Value (MBV), es una magnitud práctica de comparación de la capacidad higroscópica de los materiales y por lo tanto de evaluar su capacidad de funcionamiento como "tampón higroscópico".[21] “El práctico Moisture Buffer Value (Mbvpractical) indica la cantidad de agua que se transporta dentro o fuera de un material de superficie abierta, durante un determinado período de tiempo, cuando está sujeto a variaciones de humedad relativa del aire circundante. Cuando el intercambio de humedad durante el período se indica por superficie abierta y por variación % de humedad relativa, el resultado es el MBV práctico. La unidad para Mbvpractical es kg / (m2 ⋅ %UR).” [22] El método experimental prevé que las muestras de materiales, colocadas en una cámara climática, se sometan a tensiones cíclicas de 24 horas, de las cuales 8 horas con una humedad relativa del 75% (fase de adsorción) y 16 horas con una humedad relativa del 33% (fase de desorción). Durante las pruebas, es importante que el equipapiento sea capaz de efectuar cambios rápidos de humedad relativa. El ensayo debe realizarse siempre a 23 °C como referencia. Se utilizarán al menos tres muestras y se utilizará una balanza precisa, ya que las muestras se pesarán de forma continua o intermitente durante el ensayo. Se realizarán al menos tres ciclos y la amplitud del peso no deberá variar en más de un 5 % de un día para otro. Estos ciclos se definen como estables y se caracterizan por el hecho de que las cantidades diarias de absorción y de liberación de humedad se acercan. Además, la variación de la masa deberá normalizarse por m2 y por la variación de la humedad relativa para proporcionar el MBV.[21][22] 24 El protocolo también proporciona una clasificación de los materiales en función del Mbvpractical, sintetizados en la siguiente imagen: Figura 6 Clases de MBVpractical de materiales [21] Entre los diferentes laboratorios que forman parte del proyecto NORDTEST se ha realizado un Round Robin test, para probar la validez del protocolo y evaluar la posibilidad de obtener valores similares con diferentes instrumentos y operaciones. Se han probado varios materiales de construcción presentes del diagrama siguiente con los respectivos Mbvpractical como media de los valores obtenidos por los diferentes laboratorios.[21][22] 31 Figura 11 MBV de materiales biologicos [29] Estos datos representan sólo una parte de los estudios realizados con algunos materiales de fácil acceso en la naturaleza, que tengan un coste bajo o moderado y que ofrezcan excelentes prestaciones en términos de eliminación pasiva de la humedad relativa de los ambientes interiores. 2.3.2.3 Diseño de envolventes adaptables El uso de materiales de alto rendimiento en cuanto a transpirabilidad, inercia térmica y conductividad no es suficiente. Hay que aprovechar al máximo estas propiedades y para ello es necesario diseñar las envolventes de manera correcta para obtener un confort y una salubridad del aire adecuadas. El primer paso es sin duda evaluar las condiciones ambientales del lugar donde se va a construir la estructura, para evaluar la mejor exposición solar y forma arquitectónica relacionadas con las características de temperatura, dirección del viento, de los ruidos, de la radiación solar. 32 Dependiendo de las características del clima exterior y el microclima interno requerido, ya sea por la normativa 5 que, por los usuarios, pueden determinar una serie de opciones de diseño que tratan de crear el equilibrio adecuado entre el clima exterior, los materiales y la tecnología constructiva.[12][31][32][33] A continuación, se va a elegir la ingesta solar adecuada para aprovechar la radiación solar en invierno para la calefacción de los edificios, diseñar los escudos solares de manera que el aporte solar sea menor en verano, instalar ventanas con baja transmitancia y posicionarlas de tal manera que favorezcan la ventilación natural y diseñar envolventes de alto rendimiento. Antes de proceder con el diseño de las envolventes, es necesario cambiar el modo de pensar y comprender que estos elementos no son partes fijas que dividen el ambiente exterior del interior, sino que son elementos capaces de adaptarse a las variaciones ambientales, tanto estacionales como diarios. Teniendo en cuenta los parámetros que determinan las condiciones termo higrométricas y, por tanto, la temperatura, la humedad relativa, la velocidad del aire y los repuestos de aire, es posible estudiar envolventes cada vez más eficaces que sean capaces de controlar estos parámetros de manera que no se utilicen las instalaciones del edificio, o como máximo de utilizarlas sólo para pequeñas contribuciones.[34] Esto contribuye a una notable reducción de la demanda energética del edificio, como ya se ha analizado en los párrafos anteriores. Las envolventes de los edificios llamadas "adaptables" son capaces de cambiar su configuración reaccionando a la temperatura, la humedad o la radiación solar garantizando el confort interno y el ahorro energético para la calefacción, refrigeración, ventilación e iluminación.[35] 5 Como: la UNI EN ISO 6946:2008 para el cálculo de la transmitancia térmica, el Decreto Legislativo 311/2006 para determinar los valores límite de transmitancia, UNI EN ISO 7730, para la determinación de la comodidad y los CAM (criterios ambientales mínimos). 33 Estas envolventes tienen la capacidad de adaptarse al clima y cambiar de forma reversible sus funcionalidades, características y comportamientos según las condiciones del contorno y para mejorar y mantener el rendimiento del edificio. Gracias a la evolución tecnológica, a los materiales innovadores sostenibles y a la necesidad de reducir el impacto ambiental, es posible utilizar nuevas soluciones constructivas y, por tanto, cambiar totalmente la forma de diseñar y gestionar la construcción de un edificio.[35] Los mecanismos adaptables de los envolventes se pueden dividir en dos clases, dependiendo de si tienen un comportamiento dinámico en macro-escala o microescala. El primer tipo se define como "envolventes cinético", ya que se genera un movimiento. Este tipo de adaptación genera cambios en los envolventes del edificio a través de partes móviles. El segundo tipo prevé modificaciones que afectan a la estructura interna del material. Por lo tanto, pueden producirse cambios en las propiedades termofísicas ópticas o a través del intercambio de energía. Los materiales inteligentes, como las aleaciones con memoria de forma o los polímeros sensibles a la temperatura, se aplican a menudo para lograr este tipo de adaptación.[35] Un estudio importante que está cambiando el concepto de envolventes es el de la biomimética. Consiste en estudiar los comportamientos de la naturaleza con el fin de reproducir su funcionamiento para mejorar el comportamiento de los edificios y hacerlos más eficientes y eficaces. De este modo, es posible crear fachadas que tengan un comportamiento similar al de los organismos vivos o de la naturaleza.[35] La naturaleza se convierte en un ejemplo, algo que conocer, profundizar y de lo que aprender. Son varios los casos en los que se ha aplicado la biomimética y, en cierto sentido, uno de los primeros es la máquina voladora de Leonardo, que se inspiraba precisamente en el vuelo de las aves.[36] 34 Sin embargo, son muchas las aplicaciones modernas de estos envolventes adaptables biomiméticas como, por ejemplo, las Al Bahr Towers del Abu Dhabi Investment Council.[37] Figura 12 Al Bahr Towers [37] Las dos torres fueron diseñadas para tener un estilo contemporáneo, pero teniendo en cuenta las tradiciones arquitectónicas locales. En efecto, el uso de combinaciones geométricas con forma circular y principio de rotación son coherentes con la cultura islámica para el concepto de unidad con los acontecimientos de la naturaleza y con la ciencia bioclimática.[37] El arquitecto Aedas ha desarrollado las dos torres con una forma cilíndrica que ha permitido reducir el impacto del sol sobre las porciones de elevaciones más expuestas.[37] El cilindro se ha modelado de forma que presente una sección más pequeña en la base y en la parte superior.[37] También se han previsto jardines colgantes para reducir más la exposición solar de algunas paredes.[34] Para proteger mejor el edificio del sol se ha integrado la "mashrabiya", un tipo de rejilla de madera utilizada mucho en la arquitectura islámica que sirve para preservar la privacidad, reducir tanto el impacto visual como el térmico.[37] El 35 arquitecto ha desarrollado una serie de elementos en forma de paraguas que se abren o cierran en función de la radiación solar. Estos dispositivos permiten no colocar vidrios oscurecidos y, por lo tanto, disminuir los aportes solares al menos en un 50% y los costes derivados del uso de iluminación artificial.[38] Figura 13 Tecnología de la fachada [38] Otro ejemplo interesante es el edificio Kuggen de la Universidad de Tecnología Chalmers de Gotemburgo, Suecia, diseñado por Wingårdh arkitektkontor Kuggen. Kuggen utiliza una tecnología de construcción ecológica en cuatro niveles diferentes: ventilación adaptable, iluminación adaptativa, sistemas interactivos de calefacción y refrigeración e iluminación diurna eficaz.[39] Los paneles cerámicos utilizados para la fachada han sido elegidos por su longevidad. Las ventanas son triangulares permitiendo a la luz del día seguir el techo en profundidad en el edificio mientras que permanece en una relación baja (30%) de la superficie de elevación. El resultado es un edificio que busca un consumo de energía de 60 kW / a / m² muy por debajo de lo que se considera un edificio verde, proporcionando al mismo tiempo un confort de vanguardia (la temperatura en el interior de las oficinas varía entre 22 y 26 °C).[39] 36 Figura 14 Prospecto del edificio Kuggen [39] Estos son sólo algunos de los numerosos ejemplos de envolventes adaptables que utilizan los principios de funcionamiento de la biomimética para el control de la calidad de los entornos interiores utilizando en su propio beneficio las características climáticas de los lugares donde se ubican los edificios. En relación con el tema de estudio en cuestión y, por tanto, con la posibilidad de crear envolventes que sean capaces de gestionar la humedad y la temperatura de los ambientes interiores, se han realizados numerosos estudios sobre algunos materiales innovadores para crear fachadas adaptables en este ámbito. Una investigación llevada a cabo por la Universidad de Berkley, todavía en fase de desarrollo, prevé el desarrollo de un envolvente SABER (Self-activated building envelope regulation) que se inspira en el funcionamiento de la piel humana.[35] 37 Figura 15 Morfología de la envolvente SABER [35] La estructura está compuesta de retículas geométricas de Poli(N- isopropilacrilamida), un termo-polímero, mientras que el revestimiento puede variar su estructura en función de la temperatura, la humedad y la iluminación. La contracción y dilatación de la estructura permite el control de la temperatura y de la humedad en los ambientes internos.[35] Otro estudio interesante es el de los revestimientos water-reacting compuestos de materiales a base de polímeros y siliconas que logran regular la humedad interna explotando las propiedades hidromorfosas de estos materiales. Hay numerosos prototipos, incluyendo la fachada water-reacting del diseñador de productos chino Chao Chen. Esta fachada imita el funcionamiento de las piñas que se abren en ambiente seco y se cierran para proteger los pinos cuando llueve.[40] 38 Figura 16 Funcionamiento de las piñas [40] Esta fachada permite el paso de aire y luz cuando el clima es favorable e impide que el agua y la humedad entren en caso de lluvia. Este funcionamiento no requiere un gasto de energía porque las láminas de las que está compuesto son capaces de medir el nivel de humedad y cambiar su posición en función de ella sin ningún control desde el exterior.[41] Claramente el funcionamiento en las ciudades lluviosas es inverso, es decir, cuando llueve las fachadas inteligentes se abren, según las temperaturas y la humedad exterior, permitiendo la entrada de la luz solar, mientras que en los días de sol intensos los azulejos impiden la entrada de la radiación solar y evitan el sobrecalentamiento de los ambientes internos.[41] Figura 17 Morfología de la pared [41] 39 Chao Chen ha utilizado la misma tecnología implantada en las fachadas inteligentes para crear un instrumento válido para jardines y paredes verdes; un indicador que cambia de forma y color según el grado de humedad del suelo, este es un buen soporte para los mantenedores para averiguar si es necesario regar o no las plantas.[41] Otro tipo de revestimiento capaz de moderar la temperatura y la humedad interna es el revestimiento auto-refrescante de hidrocerámica, un material compuesto formado por dos capas cerámicas transpirables (perforadas o porosas) y una capa de hidrogel, que se inspiran en los mecanismos de termorregulación de la temperatura corporal a través de la sudoración.[42] Figura 18 Pared auto-refrescante [42] El dispositivo funciona mediante refrigeración por evaporación, reduciendo la temperatura hasta 6 °C ajustando el grado de humedad.[42] La estructura del prototipo desarrollado refleja la de las paredes sándwich: • la primera capa estará compuesta de arcilla, cuya superficie tendrá numerosos orificios de forma cónica para permitir el acceso del agua y del aire a la capa de hidrogel; 40 • sigue una capa de tejido, que absorbe el agua y transmite el líquido, y que, gracias a su propiedad elástica, permite variaciones del volumen en el hidrogel y al mismo tiempo lo mantiene en su posición; • la última capa compuesta siempre de arcilla con un espesor inferior a la primera capa, la superficie es perforada de modo que maximizar el efecto de enfriamiento.[42] Figura 19 Estructura del prototipo [42] La tecnología resulta especialmente interesante en relación a los costes, extremadamente bajos, y a las perspectivas de desarrollo vinculadas a la evolución de los materiales.[42] Otros estudios están desarrollando revestimientos dinámicos que aprovechan las propiedades higroscópicas de los polímeros para obtener un rendimiento similar. El objeto de estudio de este trabajo es precisamente compuesto por una matriz polimérica electrohilada súper higroscópica y el mecanismo de funcionamiento se describirá en los capítulos siguientes.[43] (la descripción del prototipo del panel 47 4.2 Estudio de las características del panel El objeto del estudio es el panel compuesto de una capa biomimetica denominado (PML-PC) NFM definido como una membrana nanofibrosa súper higroscópica que se inspira en el mecanismo de transpiración de la madera, llamada PML-PC.[43] Ha sido elegido por su tecnología innovadora, por su elevada higroscopicidad y reciclabilidad que le permite absorber una elevada cantidad de humedad de los ambientes interiores y la expulsión de esta por evaporación bajo la iluminación solar, reduciendo así la humedad relativa de los interiores. Este proceso permite obtener una deshumidificación de los ambientes internos continua que, unida a las propiedades de los materiales del panel, permiten casi la evaporación inmediata del agua absorbida. 4.3 Preparación del modelo caso de estudio Para evaluar los efectos de la membrana innovadora nanofibrosa MOF, fue necesario simular en la manera más posible su comportamiento. Se han recogido y analizado los datos de los artículos científicos sobre los componentes del panel, con el soporte de un software, y se ha evaluado su capacidad de absorción de humedad relativa dentro de una habitación. Para simular el comportamiento del panel y evaluar su eficiencia energética, se eligió un software que apoyara dicho estudio. Para obtener evaluaciones fiables y lo más precisas posible, se seleccionó el software WUFI PLUS de la empresa alemana Fraunhofer IBP (Institute of Building Physics). Una vez definida la geometría de la sala, se estudió la forma más adecuada de instalar el panel y operar su funcionamiento. Antes de realizar las simulaciones fue necesario realizar análisis para calcular algunos de los parámetros necesarios para predecir la activación del mecanismo de deshumidificación del panel y su correcto funcionamiento. 48 4.4 Simulaciones Una vez definido el modelo y los parámetros, las simulaciones se realizaron primero sin la utilización del panel y luego con la activación del panel. De esta forma se pudo comprender si el panel producía realmente una reducción de la humedad relativa interna y un aumento simultáneo del confort interior. Las simulaciones se realizaron primero evaluando las condiciones climáticas más extremas del año 2020, es decir, el día más frío y cálido del año, y posteriormente se realizaron en un día representativo de cada mes del año 2020 para poder evaluar los beneficios del panel durante todo el período de tiempo elegido. Los días seleccionados son los siguientes: 7 enero, 7 febrero, 14 marzo, 21 abril, 12 mayo, 16 junio, 17 julio, 20 agosto, 12 septiembre, 3 octubre, 14 noviembre, 10 diciembre. Además de realizar las simulaciones en diferentes días, se cambió la exposición del panel considerando el Sur, Oeste y Este a excepción del Norte donde no hay radiación solar directa del panel. 4.5 Análisis de los resultados Los resultados extrapolados del programa y analizados para evaluar el comportamiento del panel fueron la temperatura operativa 6 y la humedad relativa del ambiente interior y dos índices de confort que tienen en cuenta estas dos variables que son el PMV (Predicted mean vote o Voto Medio Esperado) y el PPD (Predicted percentage of disatisfied o porcentaje esperado de insatisfechos). Se organizaron comparando los datos de los cuatro parámetros tomados en consideración con y sin el uso del panel para evaluar los efectos generales y 6 la definición de temperatura operativa dada por la norma UNI 10375:2011: "La temperatura de funcionamiento representa la temperatura uniforme de un ambiente en el que un ocupante cambiaría por irradiación y convección la misma potencia calorífica intercambiada en el entorno de ensayo de forma no uniforme." 49 comprender en qué períodos del año era más apropiado utilizar el panel para la deshumidificación del medio ambiente. 50 5. Herramientas Los programas utilizados para el desarrollo de los análisis y simulaciones son esencialmente tres: 1. Microsoft Excel 2. Inkscape 3. WUFI PLUS El primero Microsoft Excel es un programa producido por Microsoft, dedicado a la producción y gestión de hojas de cálculo. Permitió en este estudio calcular ecuaciones en la parte de análisis y crear gráficos que permitieron hacer legibles los datos extrapolados por el software luego de realizar las simulaciones. Mientras Inkscape es un software de gráficos vectoriales gratuito basado en el formato Scalable Vector Graphics (SVG), multiplataforma pero especialmente enfocado a sistemas GNU / Linux. El objetivo del proyecto es proporcionar una poderosa herramienta gráfica, que ofrezca compatibilidad total con los estándares XML, SVG y CSS y que brinde compatibilidad hacia atrás con los formatos propietarios de Adobe Illustrator, Macromedia FreeHand, Corel Draw. se eligió porque permitía la vectorización de dos gráficos y para obtener un tercer gráfico que comparara los dos parámetros útiles para los propósitos del proyecto con la mayor precisión posible. Por último WUFI PLUS de la empresa alemana Fraunhofer IBP (Institute of Building Physics) es parte de la familia de software de WUFI y es la herramienta de simulación más completa entre ellos. De hecho, permite simular el comportamiento dinámico higrotérmico de todo el edificio y luego evaluar su confort, la calidad del aire interior, los daños a los componentes en función de las cargas de refrigeración y refrigeración, la necesidad de humidificar o deshumidificar y el consumo de energía. Además de la simulación dinámica igrotérmica del edificio, WUFI Plus también se puede utilizar para el diseño y la certificación de Casa Pasiva y para verificar el aislamiento térmico estival según la norma alemana DIN 4108-2. 51 La interfaz del software es común a la de otros softwares de cálculo dinámico termo higrométrico, en las primeras secciones es posible insertar los datos de diseño, el tipo de cálculo, su exactitud y el período a tener en cuenta. Partiendo de la construcción del modelo tridimensional, en las diferentes subsecciones, es posible elegir la composición de los distintos elementos, definir los posibles puentes térmicos, insertar superficies acristaladas, instalaciones y otros parámetros adicionales. 52 6. Descripción del prototipo del panel Los sistemas de secado presentados desempeñan un papel fundamental en la deshumidificación y en la recogida de agua. Para que los interiores sean confortables, a menudo es necesario reducir los niveles de humedad relativa a sus valores límite de confort (del 40 al 60%).[8] Se propone en este trabajo de tesis una membrana nanofibrosa NFM MOF súper higroscópica a energía solar para la deshumidificación interna. Este sistema ha sido estudiado por numerosos investigadores de la Universidad de Shanghai (China) y publicado un artículo en la revista Nature Communication.[43] Utilizando los sistemas de deshumidificación antes descritos, se ha observado que un factor común es el gasto energético de las instalaciones tecnológicas. Además, entre las soluciones vistas resulta más eficaz en términos tanto económicos como medioambientales adoptar decisiones inteligentes tanto sobre la tecnología como sobre la elección de los materiales a utilizar para la construcción de las envolventes.[45] Por lo tanto, es necesario desarrollar sistemas de control de la humedad que sean independientes para lograr un equilibrio óptimo entre el consumo de energía y el confort interno.[46] Sabemos que la humedad, según la teoría de la termosmosis, puede ser transportada por un ambiente de baja humedad hacia un ambiente de alta humedad, a través de una membrana porosa, bajo la acción motriz de los gradientes térmicos de los dos ambientes.[43] Este modo de transporte de la humedad, combinado con los estudios realizados sobre la alta eficiencia de la energía solar para la calefacción localizada en superficie para la generación de vapor, han dado vida a esta tecnología de deshumidificación innovadora.[47] La fabricación de este material se ha inspirado en la madera. De hecho, la madera natural muestra una estructura con redes celulares jerárquicas horizontales y canales interconectados verticales que permiten transportar el agua del suelo a las hojas a través del mecanismo de transpiración.[43] 53 Figura 23 Mecanismo de transpiración de la madera [43] Inspirándose en estas estructuras, se ha desarrollado una doble capa NFM MOF biomimética similar a la madera para la absorción de humedad y la evaporación del vapor de agua.[43] Figura 24 Estructura de red celular de la madera y del NFM biomimético [43] En particular, la primera capa desecante es responsable de la absorción de la humedad del aire interior y las moléculas de agua absorbidas son expulsas por el calor generado por conversión térmica solar de la segunda capa fotométrica, bajo iluminación solar.[43] A continuación, las moléculas de agua se transportan desde el interior hacia el exterior, pasando primero por la capa de desecación y luego por la capa fotométrica.[43] De este modo, la doble capa biomimética es capaz de realizar 54 una deshumidificación interna continua de los ambientes internos bajo irradiación solar.[43] Figura 25 Principio de funcionamenteo de la doble capa biomimética [43] En resumen, la fabricación comenzó con el electrohilado 7 del panel (PAN/MIL) NFM que más tarde fue impregnado de la solución Licl para obtener (PAN/Mil@licl) NFM.[43] Posteriormente, las nanofibras del panel (PAN/CB) se sido electrohiladas en el sustrato nanofibroso (PAN/Mil@licl) NFM para constituir así la doble capa biomimética (PML-PC) NFM. A continuación, se muestra un esquema sintético de este proceso.[43] 7 En la industria de los polímeros, es un proceso que permite obtener filamentos continuos de material sintético con un diámetro inferior al micrón. Las fibras así obtenidas son tan finas que permiten la producción de materiales con una elevada relación superficie/volumen y una elevada porosidad. 55 Figura 26: Esquema de montaje de la doble capa biomimética [43] Específicamente la capa de secado muestra una capacidad de absorción de humedad sin precedentes de 3.01 g g−1 a 90% de Humedad Relativa, una rápida absorción y velocidad de transporte, permitiendo así la recogida del agua atmosférica.[43] La capa fotométrica, en cambio, muestra una elevada absorción solar del 93%, una eficiente conversión solar térmica y una buena permeabilidad a la humedad, favoreciendo así la evaporación del agua.[43] Antes de analizar en detalle las características y la morfología de ambas capas del panel, analizaremos más a fondo las potencialidades del material base que compone ambas capas: las estructuras metal-orgánicas (MOF) y las nanofibras (NFM). 6.1 Metal Organic Frameworks (MOF) Los MOF (Metal Organic Frameworks), llamados estructuras metal-orgánicas, son polímeros de coordinación y están constituidos por un retículo cristalino tridimensional compuesto esencialmente por dos iones o clusters metálicos (llamados "node") y por aglutinantes orgánicos (llamados "linkers").[48] Tienen la particularidad de ser muy porosos, gracias a la forma en que los clusters inorgánicos y los grupos orgánicos se unen.[48] De este modo se obtiene un material que alcanza 56 un espacio vacío interior del 90% con respecto a su volumen total y a su superficie, que a menudo supera los 5000 m2/g. Los iones metálicos pueden estar constituidos por un solo ion metálico o por clusters polinucleares: SBU (Secondary Building Units). Las SBU, por su unión a través de los enlaces orgánicos, forman una estructura geométrica determinada. El uso de diversos enlaces en la unión del cluster puede generar MOF con diversas propiedades.[48] Figura 27 Estructura MOF [49] Esta característica permite la utilización de este producto en varios ámbitos, como por ejemplo en el almacenamiento de gas, como fuentes adsorbentes, en el diseño de sensores, en procesos de separación química.[49] Además, entre sus propiedades fundamentales, más allá de su elevada porosidad, se encuentra una baja densidad, estabilidad térmica y, sobre todo, una regulación de las funciones químicas.[49] 6.2 Las nanofibras y el electrohilado Las nanofibras son fibras sólidas finas con diámetros muy pequeños, normalmente del orden de los 100 nanómetros.[50] El método de producción es el electrohilado, utilizado en la industria de los polímeros, que permite obtener filamentos continuos de material sintético de diámetro inferior al micrón.[50] El electrohilado permite 63 en peso de nanopartículas MIL-101 (Cr) se ha añadido en DMF y luego se dispersa bajo tratamiento ultrasónico durante 2 horas. A continuación, se añadió un 8% en peso de PAN a la solución anterior con agitación magnética. La solución mezclada se agitó vigorosamente durante 12 horas. PAN / MIL NFM se preparó a través de una máquina de electrohilado DXES-3 (Shanghai Oriental Flying Nanotechnology Co., Ltd, China). La solución PAN / MIL se ha cargado en jeringas de plástico y se ha mantenido la distancia del rodillo de 15 cm. La velocidad de alimentación de 1 ml h -1 y una tensión estable de 16 kV se han aplicado y el proceso de hilado duró 3 horas. La temperatura ambiente y el UR se mantuvieron respectivamente a 23 ± 1 ° C e 46 ± 3%. Por último, el PAN / MIL NFM verde claro así preparado con una estructura reticular multicapa similar a la madera se ha secado a 100 ° C al vacío." .[43] El uso del electrohilado ha permitido crear una estructura celular ordenada compuesta de células unitarias, con paredes celulares de nanofibras interconectadas y alineadas uniformemente yendo a imitar la estructura de la madera a lo largo de la dirección horizontal y vertical.[43] El mecanismo de ensamblaje de esta estructura fue posible gracias a la tensión superficial y a la fuerza repulsiva de las nanofibras ensambladas en húmedo, que llevó a los distintos clusters de las nanofibras a fusionarse y doblarse en un patrón ordenado formando una estructura de tres ramas, que luego se ensambló hasta formar una multicapa tridimensional.[43] Figura 32 Estructura tridimensional multicapa [43] El aumento de la conductividad ha sido posible gracias a la adición de MIL-101 (Cr) a la solución inicial que, junto con la formación de pequeños campos microelectrónicos diferenciales y la evaporación del disolvente, ha formado estas redes celulares con la forma antes descrita.[57] 64 El electrohilado ha permitido seguramente la creación de un material con una gran capacidad de absorción y desorción de la humedad, pero las partículas MIL-101 (Cr) han reducido la capacidad de deshumidificación. Por lo tanto, para mejorar la sensibilidad del panel a la humedad, fue cargado de LiCl que es muy sensible a la humedad.[58] La estructura en el NFM MOF ha sido de soporte para el estacionamiento del Licl que ha permitido mantener las capacidades de absorción de la humedad típicas de los secadores a pesar de la probable precipitación de la sal y la presencia de posibles aglomeraciones (pueden utilizarse soluciones diluidas de LiCl para resolver este problema).[43] Así pues, la compresión de las nanopartículas, de los MOF y del LiCl ha permitido diseñar el secador PAN / MIL-101(Cr) @ Licl, abreviado en PAN / MIL @ Licl NFM, que conserva su elevada flexibilidad para un espesor de aproximadamente 980μm.[43] Figura 33 Estructura de las nanofibras y tamaño [43] Las características que hacen de este material un secado excelente son sin duda su elevada higroscopicidad y reciclabilidad y altas tasas de absorción y desorción de la humedad. Figura 34 Flexibilidad [43] 65 Se han realizado análisis y se ha comprobado que todas las isotermas no muestran ciclos de histéresis. La rápida absorción de la humedad se explica analizando los microporos del material. En efecto, del gráfico que indica la distribución de los poros se desprende que las dimensiones de los microporos eran aproximadamente 0.40-0.75 nm, por lo tanto, más grandes que el diámetro cinético de las moléculas de agua, que es aproximadamente 0.27-0.32 nm.[43] También se ha observado que la superficie específica ha disminuido tras la adición de LiCl, lo que permite comprender que esto ha bloqueado algunos poros.[43] Figura 35 Diagramas para el análisis de los microporos y la absorción [43] 66 6.4.1 Absorción de la humedad del panel El comportamiento absorbente de PAN / MIL @ Licl NFM secado se ha estudiado con condiciones ambientales de temperatura de 25 °C y diferentes niveles de humedad relativa en particular: • UR=60% absorción de humedad igual a 1.03 g g−1, • UR=70% absorción de humedad igual a 1.64 g g−1, • UR=80% absorción de humedad igual a 2.72 g g−1, • UR=90% absorción de humedad igual a 3.01 g g−1.[43] Figura 36 Diagramas para el análisis del comportamiento absorbente [43] Con el aumento de la humedad relativa, el contenido de agua absorbida y el tiempo útil se incrementan gradualmente. Por lo tanto, se nota que esta capa desecante es súper higroscópica y cómo la estructura nanoporosa ha aumentado vertiginosamente la absorción de humedad y su velocidad de transporte.[43] Además, el consumo de energía es prácticamente irrisorio y para mantenerlo es necesario realizar una deshumidificación continua de los ambientes.[43] Comparando el panel objeto de examen con un panel PAN @Licl (sin la adición de MOF MIL-101 (Cr)) y comparando su capacidad de absorción aparece inmediatamente claro en el gráfico siguiente como PAN / MIL @ Licl tiene una capacidad absorbente netamente superior a la de PAN @ Licl.[43] Esto confirma lo esencial que es la combinación de las nanofibras con las estructuras MOF. Se 67 observa que al 70% de UR la absorción de PAN / MIL @ Licl NFM ha mantenido el 99,4% de su capacidad absorbente inicial.[43] Figura 37 Análisis de la absorción de PAN @Licl y como PAN / MIL @ Licl (Yufei Zhang, et al, 2020) En comparación con otros secadores PAN / MIL @ Licl NFM ha mostrado una absorción sin precedentes en comparación, por ejemplo, con otros desecantes sólidos granulados. Por lo tanto, se puede utilizar en casos prácticos y a temperatura ambiente. Figura 38 Absorción y transpiración del agua [43] En la figura 37 se colocó el desecante en un ambiente con 90% de humedad relativa y temperatura de 25 °C, la absorción fue muy rápida, después de 3 minutos el panel comenzó a cambiar de color precisamente por la presencia de agua en su interior, mientras después de 3 horas, el agua empezó a gotear y apareció después de 6 horas. En el siguiente esquema se resume el comportamiento absorbente de la humedad y de trasudación del agua de PAN / MIL @ Licl NFM.[43] 68 Figura 39 Paso del agua del estado gaseoso al líquido [43] Gracias a su gran higroscopicidad y a su porosidad, las moléculas de agua han sido absorbidas por la humedad, transformando así el agua desde el estado gaseoso al estado líquido y permitiendo su permanencia en el interior del panel, todo sin consumo de energía aprovechando sólo el calor latente de evaporación y condensación.[43] Las moléculas de agua existentes en el aire han sido absorbidas químicamente en los sitios activos de las NFM formando grupos hidroxilos por disociación, en un segundo momento estos grupos absorbieron moléculas de agua a través de dobles enlaces al hidrógeno yendo a formar una primera capa de absorción. Al final del proceso, la contención de las moléculas de agua ha alcanzado la saturación provocando el goteo del agua.[43] 69 Figura 40 Proceso de absorción de agua [43] Otro aspecto de gran interés es que el monocapa PAN / MIL @ Licl NFM bajo la luz solar natural se secó en 1 minuto, eso va a confirmar su alta permeabilidad y velocidad de evaporación bajo la acción del sol.[43] Figura 41 Desecación del panel bajo irradiación solar (Yufei Zhang, et al, 2020) Esto confirma hasta qué punto la aplicación de PAN / MIL @ Licl NFM puede abrir grandes posibilidades en el campo de la eficiencia térmica y de la conversión del agua. 70 6.5 Capa fotométrica PAN / CB NFM Por lo tanto, una vez creado el panel que se ocupa de la absorción de las moléculas de agua del aire húmedo transformándolas del estado gaseoso al estado líquido, es necesario prever la evaporación del vapor de agua bajo la iluminación solar. A continuación, se fabricó otro panel para esta función, el proceso de producción se desarrolló de la siguiente manera: “PAN / CB NFM se preparó mediante la técnica de electrohilado. En resumen, el 6% en peso de nanopartículas CB se ha añadido en DMF y luego se dispersa por ultrasonido durante 1 hora. A continuación, se añadió un 10% en peso de PAN a la solución anterior. La solución mezclada se agitó vigorosamente durante 12 horas. Posteriormente, se aplicó la máquina de electrohilado y la solución PAN / CB se transfirió en cinco jeringas de plástico y se mantuvo la distancia entre los rodillos de la punta de 15 cm. Se aplicó la velocidad de alimentación de 1 mL h -1 y una tensión estable de 20 kV y el proceso de hilado duró 6 horas. El PAN / CB NFM así preparado fue depositado en un rodillo recubierto de papel brillante. Además, la temperatura ambiente y la humedad relativa eran 23 ± 1 ° C e 46 ± 3%, respectivamente. Por último, el PAN / CB NFM negro se ha secado al vacío a 100 °C.”.[43] Figura 42 Estructura de la capa fotométrica [43] Como se puede observar, la capa fotométrica de aproximadamente 180μm está formada por redes de nanofibras muy porosas, como la capa anterior, a las que se han añadido nanopartículas CB para formar una superficie rugosa.[43] De este modo, se ha mejorado considerablemente la difusión de la luz en la capa, mejorando así la absorción de la radiación solar y creando menos dispersión del calor dentro del panel para favorecer una evaporación eficaz del agua acumulada. 71 PAN / CB NFM presenta una absorción solar del 93% dentro de una amplitud de onda que varía de 250 a 2500 nm en un espectro solar estándar (AM1,5G), muy superior al panel sin la adición de nanofibras de carbono.[43] Figura 43 Absorción solar [43] 6.6 Doble capa biomimética PML-PC NFM La capa fotométrica conduce a la formación de un panel con características y prestaciones sin precedentes. El proceso de fabricación del doble panel biomimético fue el siguiente: “Preparación de la solución PAN / CB y ajuste de los parámetros de hilado de PAN / CB NFM como se describe en el párrafo anterior. De lo contrario, el PAN / MIL @ Licl NFM biomimético fue cubierto en el rodillo metálico conectado a tierra para la electrohilado de PAN / CB. Después de 6 horas, la doble capa NFM obtenida se ha secado a 100 °C durante 2 horas al vacío. Por último, la doble capa PAN / MIL @ Licl-PAN / CB NFM preparado se conoce como PML-PC NFM de doble capa.” .[43] 72 Figura 43 Funcionamiento de la doble capa biomimética [43] En la figura 44 se puede observar el funcionamiento de la doble capa biomimética, el transporte y la evaporación de la humedad a través de PML-PC NFM bajo irradiación solar. Por lo tanto, tanto la capa desecante como la fotométrica tienen una buena permeabilidad a la humedad, y en general la doble capa presenta un excelente aislamiento térmico. Bajo irradiación de baja intensidad, presenta una conversión solar que favorece la evaporación del agua mediante energía solar. Esta última función, fundamental para el proceso de deshumidificación, se ha confirmado registrando las temperaturas superficiales de PML-PC NFM y PAN / MIL @ Licl NFM bajo iluminación solar con una cámara de infrarrojos con una temperatura inicial igual a 20,5 °C. La temperatura superficial de PML-PC NFM después de 60 minutos alcanzó una temperatura de 74,3 °C.[43] Figura 44 Temperatura bajo iluminación solar [43] Para estudiar en cambio las prestaciones de evaporación, se han cuantificado las pérdidas de masa acumuladas siempre de PML-PC NFM y PAN / MIL @ Licl NFM bajo irradiación solar de 1 kWm−2. La pérdida de masa fue lineal durante los 79 Tabla 3 Transmitancia térmica U de las estructuras opacas verticales, hacia el exterior, los ambientes no climatizados o contra tierra [33] Tabla 4 Transmitancia térmica U de las estructuras opacas horizontales o inclinadas de cobertura hacia el exterior y los ambientes no climatizados [33] 80 Tabla 5 Transmitancia térmica U de las opacas horizontales de suelo, hacia el exterior, los ambientes no climatizados o contra tierra [33] Tabla 6 Transmitancia térmica U de los cierres técnicos transparentes y opacos y de los contenedores, incluidos los marcos, hacia el exterior y hacia ambientes no climatizados [33] Para las estructuras opacas horizontales superiores se ha elegido una estratigrafía con transmitancia térmica igual a 0,181 W/m2K y un espesor total de 28,8 m. A partir del exterior hacia el interior, los elementos que componen este componente son: 81 • capa impermeable • panel aislante mineral • panel de coníferas • barrera de vapor • capa de aire • panel aislante de fibra de madera En cambio, las estructuras opacas verticales tienen una transmitancia térmica de 0,23 W/m2K y un espesor de 20,6 m y desde el exterior hacia el interior presenta la siguiente estratigrafía: • revestimiento de abeto rojo • capa de aire • capa impermeable • panel de lana mineral • membrana de polietileno • yeso Por último, se ha elegido la composición de la estratigrafía de las estructuras opacas horizontales inferiores que posee una transmitancia térmica igual a 0,38 W/m2K y un espesor total de 27,1 m. Partiendo desde el exterior hacia el interior, los elementos que la componen son los siguientes: Figura 52 Estratigrafía de la estructura horizontal superior Figura 53 Estratigrafía de la estructura vertical 82 • hormigón • panel de lana mineral • barrera de vapor • 3 capas de hormigón para la definición de la solera. A continuación, se definieron las superficies acristaladas. Se ha colocado una abertura de ventanilla igual a 1/8 de la superficie interna expuesta al Sur, para obtener el mayor aporte solar. Esta porción tiene un tamaño de 1,48x2,1m y se ha elegido un triple acristalamiento que tiene una transmitancia de 1,76 W/m2K. El último elemento introducido fue el panel PML-PC NFM. Como se explica en el capítulo anterior, el panel ha sido probado en el laboratorio, y se ha instalado dentro de una ventana diseñada para insertar el panel, de modo que funcione como una protección solar móvil sobre él. Dentro del software no fue posible construir una estructura de este tipo, por lo que se construyó una superficie ventana adyacente a la anterior y de su tamaño. La superficie interior transparente ha sido sustituida por una superficie opaca que permite insertar la doble capa biomimética dentro de este elemento. Una vez configurados estos parámetros, para la inserción del panel en el interior del componente se ha definido la estratigrafía. Figura 54 Estratigrafía de la estructura horizontal inferior 83 Figura 55 Geometría completa del modelo básico A partir de los datos bibliográficos recogidos durante la fase de investigación, se ha creado la doble capa PML-PC NFM, incluyendo, dentro de la base de datos de materiales de WUFI PLUS, las dos capas que la componen. Los datos introducidos en el software se recogieron a partir de los proporcionados por el artículo científico y analizando las características fundamentales de cada estrato, por lo tanto, la elevada porosidad, el comportamiento similar al de las estructuras leñosas, las características de los elementos utilizados para mejorar el comportamiento, primero absorbente y luego desecante, de la doble capa biomimética. A la capa desecante, PAN/MIL @ Licl, que tiene un espesor de 0,001m, se le han atribuido, dentro del software, las siguientes características: Figura 56 Parámetros básicos del arranque desecante 84 Mientras que, a la capa fotométrica, PAN/CB, de espesor 0,0002m, se le dieron los siguientes parámetros: Figura 57 Parámetros básicos de la capa fotométrica El único valor que se ha atribuido de forma diferente en las dos capas es la conductividad térmica que en la capa fotométrica resulta claramente superior a la de la capa desecante, por la adición de carbón negro que permite una mayor absorción solar. Insertado los parámetros básicos del panel y asignado los espesores, el software devuelve el cálculo de la resistencia térmica y de la transmitancia del panel que son respectivamente: 0,025 m2K/W e 5,128 W/m2K. El valor de la transmitancia es claramente elevado, pero hay que tener en cuenta que la función del panel es la de una membrana que absorbe humedad y la libera hacia el exterior y no la de una superficie de ventanilla ni la de una envolvente de edificio, por lo tanto, no se tiene en cuenta su contribución en este sentido. En la sección relativa a las condiciones iniciales del panrl se ha colocado como temperatura inicial la de 20,5 °C y una absorción solar del 93% de la capa exterior. Antes de realizar las simulaciones, se introdujeron las condiciones internas iniciales de la habitación, partiendo de una temperatura de 20 °C y una humedad relativa del 70%. Y para hacer la situación tan similar al comportamiento real de una habitación, las superficies sin ventanas, excepto la exterior que incluye la ventana y el panel, fueron supuestas adiabáticas. 85 Para cada simulación se han incluido también los perfiles diarios relacionados con las actividades realizadas dentro de la habitación y con la ropa. Además, debe especificarse que todas las simulaciones se realizaron sin la instalación de sistemas de refrigeración y calefacción. Defina las características básicas del modelo para poder insertar el efecto de absorción y evaporación del panel dentro del software, se ha pensado en utilizar una instalación de deshumidificación e insertar la cantidad de agua absorbida por el ambiente interno ahora por hora en base a la temperatura superficial del panel. De esta manera se realizaron primero las simulaciones sin el uso de la instalación, para obtener el valor de temperatura superficial hora por hora, en relación con ésta se calculó la cantidad de humedad absorbida. Estos valores calculados se asignaron a la instalación deshumidificante y se llevó a cabo una simulación adicional para evaluar los momentos del día en los que la doble capa generaba efectivamente aumenta la comodidad del ambiente interior. 7.2 Análisis previos Para calcular la cantidad de agua que el panel es capaz de absorber desde el interior en función de su propia temperatura superficial fue necesario construir una ecuación que relacione estos dos parámetros. La construcción de esta curva se ha realizado a partir de la vectorización de dos imágenes que representan los gráficos de la evolución de la temperatura y de la cantidad de agua en relación con el tiempo. Figura 58 Temperatura y mass change al variar del tiempo [43] 86 El proceso de vectorización de la imagen, realizado con el programa Inkscape, ha permitido obtener los datos de manera puntual y precisa. Los valores puntuales de temperatura y mass change se han introducido en Excel para obtener un gráfico y una ecuación lo más cerca posible de una regresión ideal de la curva. Como se puede ver en el gráfico siguiente, la absorción de humedad del panel es prácticamente constante de 20 a 45 °C y de 69 °C en adelante, mientras que el comportamiento de absorción de 45 a 69 °C es linealmente decreciente. Por lo tanto, supones constantes el primer y el último tramo fue sacada la ecuación del gráfico. Al calcular los valores medios de mass change en el primer y el último tramo, se ha calculado la evolución del tramo intermedio comparando la diferencia entre la temperatura de 69 °C y la de 45 °C y la diferencia entre el mass change a 45 °C y 69 °C. De este modo se ha conseguido una simplificación de la curva que representa la evolución de la cantidad de humedad absorbida por el ambiente interior en kg/m2 en relación con la temperatura superficial del panel en °C. Figura 59 Relacion entre mass change (Kg/m2) y temperatura superficial (°C) La ecuación obtenida para determinar la evolución del segundo tramo lineal decreciente es la siguiente: -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 010 20 30 40 50 60 70 80 Mass Change y Temperatura superficial Serie1 Serie2 87 𝑦 = −0,034333 − 0,02036(𝑥 − 45) Las simulaciones se realizaron primero evaluando las condiciones climáticas más extremas del año 2020, es decir, el día más frío y cálido del año, y posteriormente se realizaron en un día representativo de cada mes del año 2020 para poder evaluar los beneficios del panel durante todo el período de tiempo elegido. Para identificar los días más calurosos y fríos del año, se exportaron los datos climáticos de 2020 desde el software WUFI. El día resultado más caliente fue el 13 de agosto mientras que el más fresco el 19 de enero. En lugar de identificar los días representativos de cada mes del año se tomó como referencia el archivo stat de Energy Plus relativo a Bari dentro del cual están presentes las condiciones climáticas medias estadísticas de cada mes. Sobre la base de estos datos climáticos, se seleccionó el día de cada mes de 2020, que más se acercaba al de las estadísticas. Los días seleccionados son los siguientes: 7 enero, 7 febrero, 14 marzo, 21 abril, 12 mayo, 16 junio, 17 julio, 20 agosto, 12 septiembre, 3 octubre, 14 noviembre, 10 diciembre. Además de realizar las simulaciones en diferentes días, se cambió la exposición del panel considerando el Sur, Oeste y Este a excepción del Norte donde no hay radiación solar directa del panel. Adicionalmente de la variación de la exposición del panel en las tres direcciones para cada mes, los únicos parámetros que se han modificado para cada mes son los relativos a la ropa y a la velocidad del aire interior. Con una actividad metabólica de 1 met desde las horas 8 a las horas 18, los cambios en los parámetros de la ropa y la velocidad del aire se resumen en la siguiente tabla: 88 Tabla 7 Variación de los valores de ropa y velocidad del aire durante el año Una vez definidas estas características, el trabajo de evaluación del comportamiento del panel se inició realizando para cada día seleccionado y para cada exposición una primera simulación para detectar la temperatura superficial del panel. Exportados en tablas Excel estos valores fueron calculados, a través de la ecuación definida anteriormente, las cantidades de humedad absorbida del panel ahora por hora en el arco del día. Estos últimos se han multiplicado por la superficie del panel de 3,11m2 e insertado dentro del software definiendo así la capacidad de absorción de la instalación deshumidificante, que simula el trabajo realizado por el panel. Es importante especificar que de esta manera se ha supuesto el funcionamiento continuo del panel para poder evaluar en qué momentos del año realmente el panel produce, además de una reducción de la humedad relativa, un nivel de confort mayor. En la mayoría de los casos, y sobre todo durante los meses más fríos, las temperaturas superficiales del panel son a menudo inferiores a 45 °C por lo que la 95 FIGURA 67 Evolución PPD 13 agosto 2020 exposición Oeste El PPD aumenta en las primeras horas y disminuye a partir de las 14. También en este caso se registra un aumento de los valores con respecto al caso anterior, que llega casi al 35% a las 17. Cambiando la exposición hacia el este se obtiene: FIGURA 68 Evolución de la temperatura operativa 13 agosto 2020 exposición Este La temperatura operativa es casi la misma con el uso del panel en comparación con las condiciones iniciales sin la activación del panel. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD no PPD si 15 17 19 21 23 25 27 29 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa Top no Top si 96 FIGURA 69 Evolución humedad relativa 13 agosto 2020 exposición Este La humedad relativa con el uso del panel disminuye durante todas las horas del día, y alcanza valores inferiores al 60% de las 10 a las 22. FIGURA 70 Evolución PMV 13 agosto 2020 exposición Este Utilizando el panel se nota un aumento del PMV a las 9 y después disminuye hasta las 23, por lo que se registra un aumento del confort en estas horas. En este caso el rango disminuye y varía aproximadamente de -0,2 a valores ligeramente superiores a +0,8. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR no HR si -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV no PMV si 97 FIGURA 71 Evolución PPD 13 agosto 2020 exposición Este El PPD aumenta a las 9 con el uso del panel y disminuye a partir de las 10. También en este caso se registra una disminución del valor que llega alrededor del 20% entre las 16 y las 17 con un relativo aumento del confort a partir de las 10. En general, durante el día más cálido se registra en los tres casos una disminución de la humedad relativa interna y un aumento del confort en casi todas las horas del día. Este último período es mayor en la exposición al este, pero hay que tener en cuenta que no se ha introducido una protección solar que va a afectar al bienestar térmico del ambiente interno provocando un aumento de la temperatura operativa en las horas más cálidas del día. De este modo se deduce que las horas en las que se activará el panel serán las siguientes: sur de las 12 a las 23, oeste de las 14 a las 23 y este de las 10 a las 23. En cuanto al 19 de enero, que es el día más frío, la exposición al Sur presentó los siguientes resultados: 0 5 10 15 20 25 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD no PPD si 98 FIGURA 72 Evolución de la temperatura operativa 19 enero 2020 exposición Sur La temperatura operativa disminuye progresivamente con el uso del panel a partir de las primeras horas de la noche con respecto a las condiciones iniciales sin la utilización del panel. FIGURA 73 Evolución de la humedad relativa 19 de enero de 2020 exposición Sur La humedad relativa disminuye con la utilización del panel alcanzando cerca del 60% de las 15 en adelante. 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa Top no Top si 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR no HR si 99 FIGURA 74 Evolución PMV 19 enero 2020 exposición Sur Los valores de PMV disminuyen más en cada momento del día con el uso del panel con relación a las condiciones iniciales rozando casi el umbral de los -2 a las 23. Entonces el panel incrementa el discomfort en el ambiente interno. FIGURA 75 Evolución PPD 19 enero 2020 exposición Sur Incluso el PPD aumenta con el uso del panel hasta un valor máximo de más del 70% de las 23 a las 24, generando un aumento del discomfort. Exponiendo el panel hacia el oeste en su lugar: -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV no PMV si 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 PPD PPD no PPD si 100 FIGURA 76 Evolución de la temperatura de funcionamiento 19 enero 2020 exposición Oeste La temperatura operativa disminuye durante todo el día con el uso del panel en comparación con las condiciones iniciales sin la activación del panel. FIGURA 77 Evolución de la humedad relativa 19 de enero de 2020 exposición Oeste La humedad disminuye con la utilización del panel pasando del 70% al 60% de las 13 a las 24. 5 7 9 11 13 15 17 19 21 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa Top no Top si 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR no HR si 101 FIGURA 78 Evolución PMV 19 enero 2020 exposición Oeste Los valores de PMV disminuyen más, alcanzando picos que superan los -2, por lo tanto la utilización del panel va a aumentar el discomfort para los usuarios. FIGURA 79 Evolución PPD 19 enero 2020 exposición Oeste También en este caso se detecta un amento del discomfort en todas las horas del día ya que el PPD aumenta con el uso del panel. Cambiando la exposición hacia el este se obtiene: -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV no PMV si 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD no PPD si 102 FIGURA 80 Evolución de la temperatura operativa 19 de enero de 2020 exposición Este La temperatura operativa disminuye con el uso del panel en todas las horas del día con respecto a las condiciones iniciales sin la activación del panel. FIGURA 81 Evolución humedad relativa 19 enero 2020 exposición Este La humedad relativa disminuye en todas las horas del día con la activación del panel pasando de 70 a 60% de las 11 a las 24. 5 7 9 11 13 15 17 19 21 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa Top no Top si 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relataiva HR no HR si 103 FIGURA 82 Evolución PMV 19 enero 2020 exposición Este los valores de PMV disminuyen considerablemente, alcanzando picos que superan los -2, por lo tanto, el uso del panel va a aumentar el discomfort para los usuarios con relación a las condiciones iniciales. FIGURA 83 Evolución PPD 19 enero 2020 exposición Este También en este caso se detecta un amento del discomfort en todas las horas del día ya que el PPD aumenta con el uso del panel. -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV no PMV si 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD no PPD si 104 En el caso del clima exterior extremadamente frío se obtiene una situación diferente a la anterior. Independientemente de la exposición del panel se puede observar como la activación del panel en todas las horas del día, aunque genera una disminución de la humedad relativa, al mismo tiempo disminuye los niveles de confort interno. De hecho, esto puede ser causado por la disminución de la temperatura operativa debido a una menor temperatura superficial del panel que crea altas dispersiones en el momento en que se inserta como una superficie de ventana. Es posible deducir que durante los días más fríos es preferible evitar la activación del panel que produciría una disminución de la temperatura operativa y del confort del ambiente interno. Este análisis preliminar ha permitido obtener ya una primera evaluación sobre el uso de la doble capa biomimética mostrando la eficacia del panel en términos de confort y disminución de la humedad relativa sobre todo en el día más caliente y en las horas en que el panel alcanza temperaturas superficiales más elevadas y manteniendo la temperatura operativa casi sin cambios. Para obtener una evaluación global del comportamiento del panel, los resultados se analizaron también para cada mes del año. 8.2 Resultados de las condiciones mensuales Los resultados relativos a la totalidad del año se sintetizan partiendo del mes de enero hasta llegar al mes de diciembre. Los gráficos de comparación de temperatura operativa, humedad relativa, PMV y PPD por cada mes del año y exposición se colocan en el apartado del anexo. En los meses de enero, febrero, marzo, octubre, noviembre y diciembre ante cualquier exposición solar se produce, con la activación del panel respecto a la condición inicial sin utilizar el panel, una disminución de la temperatura de funcionamiento a lo largo del día y una disminución de la humedad relativa. Esto, sin embargo, con un aumento de las molestias durante todo el día (para más detalles, consulte el Anexo A por el mes de enero, el Anexo B por el mes de febrero, el 111 [13] Anthony V. Arundel, Elia M. Sterling, Judith H. Biggin, Theodor D. Sterling. (1986) Indirect Health Effects of Relative Humidity in Indoor Environments. Environmental Health Perspectives. [14] Yunus A. Çengel. (2009) Termodinamica E Trasmissione Del Calore. McGraw-Hill Companies. [15] Daniele Palma. (2004) Deumidificazione Per Adsorbimento. 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Evolución humedad relativa enero 2020 exposición Sur 10 12 14 16 18 20 22 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) SUR T op (Si PML) SUR 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) SUR HR (Si PML) SUR 117 La humedad relativa con la activación del panel disminuye alcanzando valores inferiores en un 60% de las 13 a las 24. A3. Evolución PMV enero 2020 exposición Sur Los valores de PMV disminuyen considerablemente activando el panel, alcanzando picos que superan los -1,4, por lo tanto, el uso del panel va a aumentar el discomfort para los usuarios con relación a las condiciones iniciales. A4. Evolución PPD enero 2020 exposición Sur También para los valores de PPD se detecta un amento del discomfort durante todo el día ya que el PPD aumenta con el uso del panel. -1,6 -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) SUR PMV Si PML) SUR 0 10 20 30 40 50 60 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) SUR PPD Si PML) SUR 118 Exponiendo el panel hacia el oeste en su lugar: A5. Evolución de la temperatura operando enero 2020 exposición Oeste Con la activación del panel la temperatura operativa disminuye en todas las horas del día con respecto a la temperatura sin la activación del panel. A6. Evolución humedad relativa enero 2020 exposición Oeste La humedad relativa con la activación del panel disminuye alcanzando valores inferiores en un 60% de las 14 a las 24. 10 12 14 16 18 20 22 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) OESTE T op (Si PML) OESTE 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) OESTE HR (Si PML) OESTE 119 A7. Evolución PMV enero 2020 exposición Oeste Los valores de PMV disminuyen activando el panel, alcanzando picos que superan los -1.6, por lo tanto, con relación al caso anterior, el uso del panel va a aumentar más el discomfort para los usuarios. A8. Evolución PPD enero 2020 exposición Oeste Los valores de PPD aumentan con el uso del panel en todas las horas del día generando, como se ha señalado anteriormente, un discomfort para los ocupantes. Cambiando la exposición hacia el este se obtiene: -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) OESTE PMV Si PML) OESTE 0 10 20 30 40 50 60 70 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) OESTE PPD Si PML) OESTE 120 A9. Evolución de la temperatura operando enero 2020 exposición Este La temperatura operativa también en este caso disminuye en cualquier momento del día con la activación del panel con respecto a las condiciones iniciales. A10. Evolución humedad relativa enero 2020 exposición Este La humedad relativa con la acción del panel disminuye alcanzando valores inferiores en un 60% de las 8 a las 24. 10 12 14 16 18 20 22 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) ESTE T op (Si PML) ESTE 0 10 20 30 40 50 60 70 80 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) ESTE HR (Si PML) ESTE 127 B11. Evolución PMV febrero 2020 exposición Este Los valores de PMV disminuyen más activando el panel alcanzando valores que superan los -1,4, generando así una disminución del confort interno. B12. Evolución PPD febrero 2020 exposición Este Incluso los valores de PPD aumentan con el uso del panel en todas las horas del día generando, un aumento del disconfort para los ocupantes rozando el 50% de PPD a las 23 horas. -1,6 -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) ESTE PMV (Si PML) ESTE 0 10 20 30 40 50 60 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) ESTE PPD (Si PML) ESTE 128 C. Marzo En marzo, exponiendo el panel hacia el sur: C1. Evolución de la temperatura operando marzo 2020 exposición Sur La temperatura operativa disminuye durante todo el día activando el funcionamiento del panel con respecto a las condiciones iniciales. C2. Evolución humedad relativa marzo 2020 exposición Sur También la humedad relativa disminuye activando el panel alcanzando valores inferiores al 60% de las 13 a las 22. 10 12 14 16 18 20 22 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) SUR T op (Si PML) SUR 0 10 20 30 40 50 60 70 80 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relataiva HR (No PML) SUR HR (Si PML) SUR 129 C3. Evolución PMV marzo 2020 exposición Sur Los valores de PMV disminuyen activando el panel alcanzando valores que superan los -1,4, generando así una disminución del confort interno. C4. Evolución PPD marzo 2020 exposición Sur Incluso los valores de PPD aumentan con el uso del panel en todas las horas del día generando, un aumento del discomfort para los ocupantes. Exponiendo el panel hacia el oeste en su lugar: -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) SUR PMV Si PML) SUR 0 10 20 30 40 50 60 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) SUR PPD Si PML) SUR 130 C5. Evolución de la temperatura operando marzo 2020 exposición Oeste La temperatura operativa también en este caso disminuye durante todo el día activando el funcionamiento del panel con respecto a las condiciones iniciales. C6. Evolución de la humedad relativa marzo 2020 exposición Oeste También la humedad relativa disminuye activando el panel alcanzando valores inferiores al 60% de las 13 a las 22. 10 12 14 16 18 20 22 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) OESTE T op (Si PML) OESTE 0 10 20 30 40 50 60 70 80 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relatava HR (No PML) OESTE HR (Si PML) OESTE 131 C7. Evolución PMV marzo 2020 exposición Oeste Los valores de PMV aumentan activando el panel alcanzando valores que superan los -1,4, generando así una disminución del confort interno igual a la situación anterior. C8. Evolución PPD marzo 2020 exposición Oeste También los valores de PPD aumentan como en el caso anterior con el uso del panel en todas las horas del día generando, un aumento del discomfort para los ocupantes. Cambiando la exposición hacia el este se obtiene: -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) OESTE PMV Si PML) OESTE 0 10 20 30 40 50 60 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) OESTE PPD Si PML) OESTE 132 C9. Evolución de la temperatura operando marzo 2020 exposición Este La temperatura operativa también en este caso disminuye durante todo el día activando el funcionamiento del panel. C10. Tendencia humedad relativa marzo 2020 exposición Este También la humedad relativa disminuye activando el panel alcanzando valores inferiores al 60% de las 13 a las 22. 10 12 14 16 18 20 22 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) ESTE T op (Si PML) ESTE 0 10 20 30 40 50 60 70 80 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) ESTE HR (Si PML) ESTE 133 C11. Evolución PMV marzo 2020 exposición Este Los valores de PMV disminuyen activando el panel alcanzando valores que superan los -1,4, generando así una disminución del confort interno igual a la situación anterior. C12. Evolución PPD marzo 2020 exposición Este También los valores de PPD aumentan como en el caso anterior con el uso del panel en todas las horas del día generando, un aumento del discomfort para los ocupantes. -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) ESTE PMV (Si PML) ESTE 0 10 20 30 40 50 60 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) ESTE PPD (Si PML) ESTE 134 D. Abril En abril exponiendo el panel hacia el sur: D1. Evolución de la temperatura de funcionamiento abril 2020 exposición Sur La temperatura operativa permanece prácticamente constante excepto de las 5 a las 11 donde se nota una disminución mayor activando el panel con relación a las condiciones iniciales. D2. Evolución de la humedad relativa abril 2020 Exposición Sur 10 12 14 16 18 20 22 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) SUR T op (Si PML) SUR 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) SUR HR (Si PML) SUR 135 La humedad relativa disminuye con la utilización del panel llegando a valores ligeramente superiores al 50% de las 15 a las 24. D3. Evolución PMV abril 2020 exposición Sur En comparación con los meses anteriores se observa un nivel de confort globalmente mejor. Además, de las 12 a las 17 el índice PMV disminuye, en el lado positivo, activando el panel con respecto a la condición inicial y esto produce un aumento del confort interno con relación al resto de horas del día donde se tiene un aumento del índice PMV y por lo tanto un relativo aumento del discomfort. D4. Evolución PPD abril 2020 exposición Sur -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) SUR PMV (Si PML) SUR 0 2 4 6 8 10 12 14 16 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) SUR PPD Si (PML) SUR 136 Los valores de PPD se contienen a pesar de los meses anteriores, y en general de las 12 a las 17 con el uso del panel este valor disminuye generando un aumento del confort interno con respecto al resto del día en que dicho índice aumenta. Exponiendo el panel hacia el oeste en su lugar: D5. Evolución de la temperatura de funcionamiento abril 2020 exposición Oeste La temperatura operativa se mantiene casi constante excepto de las 4 a las 15 donde se nota una disminución mayor activando el panel. 10 12 14 16 18 20 22 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) OESTE T op (Si PML) OESTE 143 E5. Evolución de la temperatura operando mayo 2020 exposición Oeste La temperatura operativa, con la activación del panel, disminuye de manera poco significativa durante todo el arco del día con respecto a la condición inicial. E6. Evolución humedad relativa msggio 2020 exposición Oeste La humedad relativa disminuye progresivamente con la utilización del panel llegando a valores ligeramente superiores al 60% de las 18 a las 24. 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) OESTE T op (Si PML) OESTE 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) OESTE HR (Si PML) OESTE 144 E7. Evolución PPD mayo 2020 exposición Oeste El índice PMV, con el uso del panel, aumenta su rango de las 9 a las 14 y de las 19 a las 23 superando el umbral de -1 a las 9. Este valor disminuye de las 15 a las 18 por lo que genera un aumento del confort interno en comparación con las horas restantes del día donde la activación del panel acerca el PMV más a la sensación de frío. E8. Evolución PPD mayo 2020 exposición Oeste Lo mismo sucede con el índice PPD, en comparación con la condición inicial, disminuye de las 15 a las 18 generando un aumento del confort interno en comparación con las horas restantes del día. -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) OESTE PMV Si (PML) OESTE 0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) OESTE PPD Si (PML) OESTE 145 Cambiando la exposición hacia el este se obtiene: E9. Evolución de la temperatura operando mayo 2020 exposición Este La temperatura operativa, con la activación del panel, disminuye durante todo el arco del día con respecto a la condición inicial. E10. Evolución humedad relativa mayo 2020 exposición Este La humedad relativa disminuye progresivamente con la utilización del panel llegando a valores ligeramente superiores al 60% de las 20 a las 24. 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) ESTE T op (Si PML) ESTE 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) ESTE HR (Si PML) ESTE 146 E11. Evolución PPD mayo 2020 exposición Este El índice PMV, con el uso del panel, aumenta su rango a las 9 y de las 19 a las 23 superando el umbral de -0,7 a las 23. El valor de este índice disminuye de las 10 a las 18 por lo que genera un aumento del confort interno en comparación con las horas restantes del día donde la activación del panel acerca el PMV más a la sensación de frío. E12. Evolución PPD mayo 2020 exposición Este Lo mismo sucede con el índice PPD, en comparación con la condición inicial, disminuye de las 10 a las 17 generando un aumento del confort interno en comparación con las horas restantes del día. -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) ESTE PMV (Si PML) ESTE 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) ESTE PPD (Si PML) ESTE 147 F. Junio En junio exponiendo el panel hacia el sur: F1. Evolución de la temperatura operando junio 2020 exposición Sur La temperatura operante disminuye ligeramente durante el día mostrando una diferencia mayor de las 9 a las 13. F2. Evolución de la humedad relativa junio 2020 Exposición Sur La humedad relativa disminuye progresivamente con la utilización del panel llegando a valores ligeramente superiores al 60% de las 15 a las 23. 15 17 19 21 23 25 27 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) SUR T op (Si PML) SUR 0 10 20 30 40 50 60 70 80 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) SUR HR (Si PML) SUR 148 F3. Evolución PPD junio 2020 exposición Sur El índice PMV, accionando el funcionamiento del panel se reduce, en el lado positivo, de las 14 a las 18 aumentando así en este período de tiempo el confort en el ambiente interno con relación a las restantes horas del día. F4. Evolución PPD junio 2020 exposición Sur Incluso el índice PPD disminuye de las 14 a las 18 generando un aumento del confort interno con respecto al resto de horas del día. Exponiendo el panel hacia el oeste en su lugar: -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) SUR PMV (Si PML) SUR 0 5 10 15 20 25 30 35 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) SUR PPD Si (PML) SUR 149 F5. Evolución de la temperatura operando junio 2020 exposición Oeste La temperatura operativa, con la activación del panel, disminuye ligeramente durante el día mostrando una diferencia mayor de las 8 a las 14. F6. Evolución de la humedad relativa junio 2020 exposición Oeste La humedad relativa disminuye progresivamente con la utilización del panel llegando a valores ligeramente superiores al 60% de las 15 a las 22. 15 17 19 21 23 25 27 29 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) OESTE T op (Si PML) OESTE 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) OESTE HR (Si PML) OESTE 150 F7. Evolución PPD junio 2020 exposición Oeste El índice PMV al accionar del funcionamiento del panel se reduce, en la dirección positiva, de las 15 a las 21 aumentando así en este período de tiempo el confort en el ambiente interno con relación a las horas restantes del día en que dicho índice aumenta con relación a la condición inicial. F8. Evolución PPD junio 2020 exposición Oeste También el índice PPD disminuye de las 15 a las 21 generando un aumento del confort interno respecto al resto de horas del día donde se alcanza el límite máximo que alcanza casi el 30%. -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) OESTE PMV Si (PML) OESTE 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) OESTE PPD Si (PML) OESTE 151 Cambiando la exposición hacia el este se obtiene: F9. Evolución de la temperatura operando junio 2020 exposición Este La temperatura operativa disminuye de manera poco significativa durante el día al accionar el funcionamiento del panel con relación a la condición inicial. F10. Evolución de la humedad relativa junio 2020 exposición Este La humedad relativa disminuye progresivamente con la utilización del panel llegando a valores ligeramente inferiores al 60% de las 15 a las 19. 15 17 19 21 23 25 27 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperatura operativa T op (No PML) ESTE T op (Si PML) ESTE 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Humedad relativa HR (No PML) ESTE HR (Si PML) ESTE 152 F11. Evolución PPD junio 2020 exposición Este El índice PMV al accionar el funcionamiento del panel se reduce, en el signo positivo, de las 11 a las 19 aumentando así en este período de tiempo el confort en el ambiente interno con relación a las horas restantes del día en que dicho índice aumenta con relación a la condición inicial. F12. Evolución PPD junio 2020 exposición Este También el índice PPD disminuye de las 11 a las 19 generando un aumento del confort interno con respecto al resto de horas del día donde se alcanza el límite máximo del 8%. -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PMV PMV (No PML) ESTE PMV (Si PML) ESTE 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PPD PPD (No PML) ESTE PPD (Si PML) ESTE