Cap a una arquitectura educativa més eficient energèticament a les ciutats: tipologies de les escoles públiques de Barcelona i Quito per a la modelització energètic

Resum

L'edificació és un dels sectors amb major consum energètic mundial, representant aproximadament un terç del consum global d'energia. L'anàlisi de l'inventari edilici d'una ciutat requereix l'aplicació de tècniques estadístiques per agrupar edificis amb característiques homogènies creant així tipologies arquitectòniques. En temes d'eficiència energètica s'ha utilitzat l'anàlisi de conglomerats per avaluar el rendiment energètic del total d'un parc edificat usant edificis referencials. Aquests són edificis reals o teòrics seves característiques són representatives de tota la mostra i els resultats poden generalitzar sense incórrer en errors significatius.

Aquest estudi analitza l'inventari total d'escoles existents i estableix un procés de creació d'edificis referencials teòrics -basat en tècniques estadístiques- per a les ciutats de Barcelona-Espanya i Quito-Equador. L'objectiu general és generar edificis arquetípics per a una anàlisi energètic detallat, incloent el seu comportament tèrmic passiu i la seva resiliència a el canvi climàtic. Aquest estudi és part d'una investigació més àmplia sobre la rehabilitació de l'envoltant arquitectònica a través de simulacions energètiques usant algoritmes per a un tractament passiu òptim de les seves superfícies individuals. Partint de l'anàlisi de parc edilici de les ciutats va ser possible obtenir les característiques rellevants de la mostra i fer una classificació primària basada en l'any de construcció i l'àrea bruta de l'edifici. L'anàlisi de conglomerat es va usar per a dividir les mostres en subconjunts d'edificis similars pel que fa a les seves característiques geomètriques i de comportament tèrmic. Finalment, el càlcul matemàtic dels centres de cada subconjunt es va utilitzar per crear els edificis referencials teòrics.

La mostra va estar limitada a escoles públiques en àrees urbanes consolidades a causa de la facilitat d'accés a la informació, ja sigui de domini públic o proporcionada pels departaments educatius locals. La classificació primària es va realitzar seguint la metodologia de el projecte europeu TABULA generant matrius bidimensionals entre el període de construcció i àrea total de l'edifici i, assignant cada centre escolar a una categoria específica. Es van crear fitxes tècniques de cada edificació detallar-ne les característiques termo-físiques recopilades d'informació cadastral, plànols, sistemes GIS i visites de camp. Tenint en compte l'enfocament passiu d'aquesta investigació, les variables de caracterització són: compacitat, àrea en planta baixa, àrea externa de parets, valor U mitjana de les parets, valor U mitjana dels sostres i nombre de pisos. El mètode de conglomerats utilitzat va ser K-mitjanes en combinació amb una tècnica jeràrquica per subdividir la mostra en grups no superposats mitjançant l'associació d'edificis similars. El resultat de el conglomerat és un càlcul matemàtic dels seus centres expressats com els valors més representatius per a cadascuna de les variables de dades.

Tant a Barcelona com a Quito, l'anàlisi de conglomerats va llançar resultats significatius per a dos subgrups demostrant que hi ha diferències substancials en el comportament tèrmic de les seves escoles i, que els projectes de rehabilitació han d'adaptar específicament a cada tipologia. Els resultats per a Quito són: A) escoles disperses d'1 pis amb sostres inclinats i cobertes metàl·liques i; B) Escoles compactes de 2 plantes amb lloses planes de formigó. Per a Barcelona, els resultats són: A) Escoles semi-compactes d'1 a 2 plantes amb grans petjades i lloses reticulars de formigó i; B) Escoles compactes, de més de 3 pisos i lloses planes unidireccionals amb entrebigat ceràmic. A De moment, els edificis estan sent modelats en programaris especialitzats per avaluar el seu rendiment energètic. Els models virtuals inclouen les dades esmentades anteriorment sobre les característiques termo-físiques a més de patrons d'ocupació i operació recopilats de les escoles reals més properes als centres estadístics de les seves subgrups. Aquestes escoles també estan sent monitoritzades durant un període de 3 mesos per analitzar el seu comportament tèrmic en operació passiva. Els resultats de el projecte seran la base per avançar en l'eficiència energètica de l'arquitectura educativa d'aquestes ciutats i la seva futura renovació.