Análisis de confort térmico en estructuras residenciales para personas mayores en clima atlántico

La esperanza media de vida de la población mundial ha ido en aumento, aumentando el grupo de edad por encima de los 65 años. En este sentido, los servicios de apoyo a la población de la tercera edad experimentan una mayor demanda en respuesta a las crecientes necesidades, como es el caso de los servicios de cuidados a largo plazo, como los centros de día (CD) y las estructuras residenciales para las personas mayores (ERPI). En este contexto de servicios para la tercera edad, los parámetros de calidad y confort se presentan como factores cruciales para el bienestar de los usuarios/residentes, y el confort térmico (CT) es un factor clave en el seguimiento de la calidad y bienestar de esta población.

Para conseguir y mantener los valores óptimos de CT en los edificios con este tipo de servicios, se gastan altos costes energéticos para rectificar las condiciones estructurales de los edificios. Para estructurar un modelo matemático viable que permita definir las características estructurales optimizadas en la fase de construcción y rehabilitación de edificios para CD o ERPI, es necesario analizar el CT de los usuarios y predecir qué condiciones térmicas son aceptables o preferentes para esta población. Este estudio, aún en curso y parte del Programa ConTerMa, analiza las variables del CT (temperatura del aire, temperatura media radiante, velocidad del aire y humedad del aire) en la zona climática continental atlántica, monitoreando 8 ERPI y CD ubicados en 5 municipios del Área Metropolitana de Oporto.

El objetivo de este proyecto es analizar el CT de personas mayores en ERPI y CD ubicadas en la zona climática atlántica y predecir qué condiciones térmicas son aceptables o preferibles para este grupo de personas, considerando su actividad física, vestimenta y sensación térmica. Con estos datos se analizarán los factores influyentes en el CT de las personas mayores y se desarrollarán modelos analíticos para determinar las características del CT para este grupo de población dentro de las diferentes zonas climáticas. El desarrollo de modelos analíticos adaptativos de CT modelará las especificaciones estructurales de los edificios necesarias para optimizar el CT, tanto para la construcción de nuevos edificios como para la adaptación de estructuras preexistentes.

El CT puede describirse como las características ambientales que afectan el intercambio de calor entre el cuerpo humano y el medio ambiente. El CT depende tanto de los parámetros físicos, como de los aspectos fisiológicos, afectados por el estilo de vida, la actividad, la edad, el estado de salud, el género y la adaptación al clima del individuo y al entorno y espacio local[1].

Ambas normas internacionales ISO 7730: 2005[2], ASHRAE 55: 2013[3] y EN 15251: 2007 pretenden especificar las condiciones ambientales recomendadas para una población de edad avanzada. Los estudios de campo muestran que las regulaciones existentes pueden no ser aplicables a las personas mayores de 65 años debido a que sus respuestas térmicas son diferentes a las de la población activa. Este segmento de la población tiene características muy específicas, tales como bajos niveles de metabolismo, no pudiendo cambiar fácilmente su nivel de actividad o de vestimenta, así como la falta de vasoconstricción que puede disminuir la sensación térmica o una mayor tolerancia al calor que puede causar deshidratación durante el verano. Cuando se discute la evaluación del CT, hay dos modelos principales que se pueden utilizar: el modelo del voto medio predicho (PMV)[4] y el modelo adaptativo. El modelo más utilizado para evaluar el CT general o corporal es el modelo de Fanger (1973) de voto medio predicho (PMV)[4]. Según este modelo, para que una situación dada sea considerada térmicamente confortable, debe ser satisfecha como una condición básica que permita a los mecanismos fisiológicos responsables de la termorregulación alcanzar el equilibrio térmico, es decir, que el cuerpo sea capaz de equilibrar el calor ganado (de origen metabólico o del ambiente) y el calor eliminado por diferentes procedimientos.

El modelo Fanger PMV es ampliamente utilizado y aceptado en el campo de la evaluación de CT. Sin embargo, es un modelo estacionario (modelo estático), por lo tanto, no tiene en cuenta las variaciones de temperatura a lo largo del día, es el resultado de investigaciones en cámaras térmicas, sólo es aplicable a seres humanos expuestos a un largo período de tiempo en condiciones constantes y con una tasa metabólica constante y un aislamiento térmico de la ropa estable y no considera la adaptación de los ocupantes para lograr condiciones de confort[4].

En cuanto a los cuestionarios sobre sensación térmica, usuarios y residentes de los edificios en estudio, se propusieron varias preguntas, asignando un sistema de puntuación. Para la atribución de valores y el uso de escalas, se seleccionaron escalas conocidas, como se muestra en el Cuadro 1.

La aplicación de modelos de confort ambiental para personas mayores ofrece la posibilidad de mejorar la calidad de vida y, al mismo tiempo, ofrece un gran potencial de ahorro energético. Por lo tanto, a partir del modelo analítico obtenido, se compararán los datos ambientales históricos de las instituciones participantes para, por un lado, formar y crear buenas prácticas que mejoren la calidad de vida de los usuarios/residentes y, por otro, apuntar a la eficiencia energética. Este ahorro de energía se traduce en aproximadamente el 30% de la carga de refrigeración, en comparación con la de un punto de ajuste de temperatura fijo, como lo indica la teoría del confort convencional.

El método adaptativo es el resultado del seguimiento en tiempo real en las instituciones participantes en el que se analiza la aceptabilidad real de los entornos térmicos, que depende en gran medida del contexto, del comportamiento de los ocupantes y de sus expectativas.

A diferencia del modelo estático de CT, en el modelo adaptativo las personas juegan un papel instrumental en la creación de sus propias preferencias térmicas por la forma en que interactúan con el entorno, modifican su propio comportamiento o adaptan gradualmente sus expectativas en función del entorno térmico en el que se encuentran[5].

Al final de este proyecto se creará un modelo analítico de interpretación de parámetros ambientales y estructuración de medidas de adaptación de edificios para el fin estudiado. De los estudios realizados en el área de CT, destaca la necesidad de modelos específicos de confort para las personas mayores. En general, los estándares de confort no se aplican actualmente a la población de la tercera edad, sólo determinando límites restringidos más altos del Porcentaje de insatisfacción previsto (PPD), en lugar de determinar las condiciones ambientales y físicas que afectan el CT.

Con el cálculo de los índices relacionados con el confort térmico, se realizarán análisis comparativos, comparando los valores obtenidos en el clima atlántico y en el clima mediterráneo, lo que permitirá un estudio más consistente y con una visión más amplia del tema dadas las diferencias climáticas encontradas en los dos climas estudiados. Los datos recogidos y los resultados obtenidos se comunicarán también a las instituciones participantes, sirviendo de base de estudio para la mejora de las condiciones ambientales y la calidad, en las instituciones residenciales y para el apoyo a las personas mayores. 

Palabras clave: Confort Térmico, Clima Atlántico, Modelo Analítico, Voto Promedio Previsto, Envejecimiento de la Población.

Financiación

Proyecto financiado en el marco del Anuncio de Selección de Trabajos de Investigación Multidisciplinar sobre Envejecimiento 'Fondo Europeo de Desarrollo Regional en el marco del Programa de Cooperación Interreg V-A España - Portugal, (POCTEP) 2014-2020, Expediente: 6/2018_CIE_6', dentro del Programa Coordinado 'ConTerMa- Análisisis del confort térmico en residencias de ancianos en el espacio de cooperación transfronterizo de España-Portugal'.

Referencias Bibliográficas

1. Vandentorren, S., et al., August 2003 heat wave in France: risk factors for death of elderly people living at home. Eur J Public Health, 2006. 16(6): p. 583-91.

2. Standardization, I.O.f., ISO 7730 2005-11-15 Ergonomics of the Thermal Environment: Analytical Determination and Interpretation of Thermal Comfort Using Calculation of the PMV and PPD Indices and Local Thermal Comfort Criteria. 2005: ISO.

3. Ashrae, Standard 55-2013 User's Manual: ANSI/ASHRAE Standard 55-2013, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. 2016: ASHRAE Research.

4. Fanger, P.O., Assessment of man's thermal comfort in practice. British journal of industrial medicine, 1973. 30(4): p. 313-324.

5. Brager, G.S. and R.J. de Dear, Thermal adaptation in the built environment: a literature review. Energy and Buildings, 1998. 27(1): p. 83-96.