14 dubravka matic - estrategias de diseño solar pasivo en ... · estrategias de diseÑo solar...

Tesina final de masterTesina final de masterESTRATEGIAS DE DISEÑO SOLAR PASIVO PARA AHORRO ENERGÉTICO EN EDIFICACIÓNProp estas para dismin ción de demanda AHORRO ENERGÉTICO EN EDIFICACIÓNPropuestas para disminución de demanda calorífica y frigorífica en clima continental templado

Elaboración:Dubravka MaticDubravka Matic

Universidad Politécnica de Cataluña. Tutores de tesina:Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona.

Dpto. Construcciones Arquitectónicas I.Máster Arquitectura Energía y Medio Ambiente

Septiembre 2010

Prof. Dr. Jaume RosetProf. Dr. Helena Coch Roura

TESINAAEM 09/10

DUBRAVKA MATICINTRODUCCIÓN

POR QUÉ?POR QUÉ?LA SITUACIÓN ACTUAL

BAJA EFICIENCIA ENERGÉTICA; INTENSIDAD ENERGÉTICA GRANDE, HASTA 6 VECES SUPERIOR DE LAS PAÍSES EUROPEOS UE-15 INTENSIDAD ENERGÉTICA GRANDE, HASTA 6 VECES SUPERIOR DE LAS PAÍSES EUROPEOS UE 15 EL CONSUMO DE EDIFICIOS – 60% DE ENERGÍA TOTAL CONSUMIDA ; ….65% CALEFACCIÓN CONSUMO DE CALEFACCIÓN ANUAL

SERBIA 120 a 150 kWh /m2 (a) …200 kWh /m2 (a) ….( ALEMANIA 40-70 kWh /m2 (a) ) LAS NORMATIVAS NO EXISTEN TODAVIA.

NECESIDAD

LAS ACCIONES RÁPIDAS EN EL SECTOR DE EFICIENCIA ENERGÉTICA, INTRODUCCIÓN DE LA REFORMA LEGISLATIVA

REDUCCIÓN DE GASTOS DE CLIMATIZACIÓN EN EDIFICIOS

Introducción Clima Estándar PH Estrategias Diseño Cálculos Conclusión

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POR QUE?LA SITUACIÓN ACTUAL

BAJA EFICIENCIA ENERGÉTICA; INTENSIDAD ENERGÉTICA GRANDE, HASTA 6 VECES SUPERIOR DE LAS PAÍSES EUROPEOS UE-15

POR QUE?

INTENSIDAD ENERGÉTICA GRANDE, HASTA 6 VECES SUPERIOR DE LAS PAÍSES EUROPEOS UE 15 EL CONSUMO DE EDIFICIOS – 60% DE ENERGÍA TOTAL CONSUMIDA ; ….65% CALEFACCIÓN CONSUMO DE CALEFACCIÓN ANUAL

SERBIA 120 a 150 kWh /m2 (a) …200 kWh /m2 (a) ….( ALEMANIA 40-70 kWh /m2 (a) ) LAS NORMATIVAS NO EXISTEN TODAVIA.

NECESIDAD

LAS ACCIONES RÁPIDAS EN EL SECTOR DE EFICIENCIA ENERGÉTICA, INTRODUCCIÓN DE LA REFORMA LEGISLATIVA

REDUCCIÓN DE GASTOS DE CLIMATIZACIÓN EN EDIFICIOS

OBJETIVOS LAS ESTRATEGIAS DE DISEÑO

PARA DISMINUIR LA DEMANDA ENERGÉTICA DE CLIMATIZACIÓN.

DETERMINAR LOS ELEMENTOS INFLUYENTES EN LAS PÉRDIDAS Y GANANCIAS, Y LA EFECTIVIDAD DE LOS

SISTEMAS PASIVOSSISTEMAS PASIVOS.

DESARROLLAR LA PROPUESTA DE EDIFICIO PROTOTIPO, PARA EVALUAR LAS ESTRATEGIAS ELABORADAS.

ANALIZAR EL COMPORTAMIENTO TÉRMICO


ANALIZAR EL COMPORTAMIENTO TÉRMICOY AVERIGUAR LA DEMANDA ENERGÉTICA DE CALEFACCIÓN

Y REFRIGERACIÓN.

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ESTRUCTURA DE TRABAJO1. CARACTERÍSTICAS GENERALES CLIMÁTICAS2. ANÁLISIS DE ESTÁNDAR PASSIVHAUS3. ESTRATEGIAS DE DISEÑO PARA DISMINUIR LAS DEMANDAS DE CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN4. COMPROBACIÓN DE DISEÑO / APLICACIÓN / CÁLCULO / SIMULACIÓN DE PROGRAMAS

ESTRUCTURA DE TRABAJO

ANÁLISIS DE CLIMA

METODOLOGÍA DE TRABAJOMETODOLOGÍA DE TRABAJO

OBJETIVODISMINUIR LA

DEMANDA ENERGÉTICA DE CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN DISEÑO FORMAR CONFORT

MANEJO DE RESULTADOSRESULTADOSDISEÑOESTRATEGIAS

ENERGÍA ADICIONALREFRIGERACIÓN DISEÑO SOSTENIBLE

FORMAR PROPUESTA

COMPROBACIÓN Ñ

CONFORT Ti & ∆Ti

HELIODON ARCHISUN

APROXIMACIÓNPASSIVHAUS

DEMANDA ENERGÉTICA

EXACTA

DE DISEÑO

CÁLCULOS PROPUESTAS DE SOLUCIÓN DE ENERGÍA ADICIONAL DE SISTEMAS ACTIVOS

ESTÁNDAR

DE SISTEMAS ACTIVOS

COMPARACIÓN CON EDIFICIO DE REFERENCIA

EVALUACIÓN Y COMPROBACIÓN DE EFECTIVIDAD

CONSIDERACIONES FINALES


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ESTRUCTURA DE TRABAJO1. CARACTERÍSTICAS GENERALES CLIMÁTICAS2. ANÁLISIS DE ESTÁNDAR PASSIVHAUS3. ESTRATEGIAS DE DISEÑO PARA DISMINUIR LAS DEMANDAS DE CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN4. COMPROBACIÓN DE DISEÑO / APLICACIÓN / CÁLCULO

ESTRUCTURA DE TRABAJO

ANÁLISIS DE CLIMA

METODOLOGÍA DE TRABAJO

DISEÑO SOLAR PASIVOOBJETIVO

DISMINUIR LA DEMANDA

ENERGÉTICA DE CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN DISEÑO

ESTRATEGIAS - DECISIONES GENERALES- CONCEPCIÓN DE PROYECTO

DISEÑO SOLAR PASIVO

REFRIGERACIÓN DISEÑO SOSTENIBLE

PASSIVHAUS

UbicaciónCorrección del entornoForma PielInteriorESTÁNDAR

- ESTRATEGIAS CLIMÁTICAS - COMPONENTES ARQUITECTÓNICOS

Interior

ESTRATEGIAS DE INVIERNOESTRATEGIAS DE VERANO PROPÓSITO DE TRABAJO DETERMINAR

Energías renovables


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DUBRAVKA MATICEL CLIMA CONSIDERADO

SERBIAPRE-EXISTENCIAS CLIMÁTICAS

SERBIA Belgrado 44°49'14" N 20°27'44" E , Población 1.576.802 , Superficie 359,96 km2 CLIMA

Clima continental templadoTEMPERATURAS

28 2ºC media máxima28,2 C media máxima- 0,5ºC media mínima

La menor temperatura registrada en Serbia fue - 39,5 °C (13 de Enero de 1985 KarajukićaBunari, en Pešter), y la más alta de + 44,9 °C (24 de julio de 2007, Smederevska Palanka)., ), y , ( j , )


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28 2ºC media máxima28,2 C media máxima-0,5ºC media mínimaPRECIPITACIONES

820 mm. Promedio anual


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820 mm. Promedio anualHUMEDAD RELATIVA68 6 % Promedio anual68,6 % Promedio anualOscila entre 60 – 80 %


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820 mm. Promedio anualHUMEDAD RELATIVA68 6 % P di l68,6 % Promedio anualOscila entre 60 – 80 %

RADIACION SOLARPlano vertical por año 2760 Wh/m2

Plano inclinado por ángulo optimo ( 35º) 4130 Wh/m2


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SERBIA Belgrado 44°49'14" N 20°27'44" E , Población 1.576.802 , Superficie 359,96 km2

CLIMAClima continental templado

TEMPERATURAS28 2ºC media máxima28,2 C media máxima-0,5ºC media mínimaPRECIPITACIONES

820 mm. Promedio anualHUMEDAD RELATIVA68 6 % P di l68,6 % Promedio anualOscila entre 60 – 80 %

RADIACION SOLARPlano vertical por año 2760 Wh/m2

Plano inclinado por ángulo optimo ( 35º) 4130 Wh/m2

VIENTOPredominante sur y sureste


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ESTRATEGIAS SEGÚN DIAGRAMA PSICROMETRICOPRE-EXISTENCIAS CLIMÁTICAS

ESTRATEGIAS SEGÚN DIAGRAMA PSICROMETRICO

MES ESTRATEGIA MES ESTRATEGIA

ENERO C l f ió i l C l f ió l JULIO P t ió l R f i ió lt


ENERO Calefacción convencional + Calefacción solar activa + Calefacción solar pasiva

JULIO Protección solar + Refrigeración por alta masa térmica + Ventilación natural

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DUBRAVKA MATICESTÁNDAR PASSIVHAUS

FUNCIONAMIENTO

LOW ENERGY ESTÁNDAR – Concepto de construcción de casas pasivas con empleo de sistemas activos y energías renovables.

Consumo energético mínimo, del orden de un 70-90% menos que los edificios convencionales.

Los edificios cuentan con :- Súper - aislamiento térmico, U (de cerramientos opacos) ≤ 0,15 W/m2K- Ventanas de triple vidrio low-e, alta calidad, U ≤ 0,8 W/m2K- Control riguroso de infiltraciones - Ventilación mecánica HRU , recuperación de calor, con eficiencia de 80%

REQUISITOS

Demanda de calefacción máxima ≤ 15 kWh / (m²(a)/año) Demanda de calefacción máxima ≤ 15 kWh / (m (a)/año)

Demanda de refrigeración máxima ≤15 kWh / (m²(a)/año)

La carga de calefacción/refrigeración limitada a 10 W/m2

Estanqueidad: n50 de 0,6 h-1 a 50 Pa

Consumo de energía primaria para calefacción, refrigeración, acs y electricidad que no puede ser superior a 120 kWh / (m²(a)/año).


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DUBRAVKA MATICDESARROLLO DE ESTRATEGIAS

FACTORES CONTROLABLES DE BALANCE TÉRMICOGANANCIASSOLARES los condiciones climáticas exteriores

posición geográfica micro clima de sitio

FACTORES GENERALES

PÉRDIDAS PORTRANSMISIÓN

micro-clima de sitio los cambios y saltos de temperatura tipo y diseño del edificio los ocupantes, sus actividades y criterios de confort

CONFORTEFICIENCIA ENERGÉTICA

MANTENER EL CONFORT DE INTERIOR

DISMINUIR LA DEMANDA

ENERGÉTICA

ESTRATEGIAS INVIERNO ESTRATEGIAS VERANO

AUMENTAR GANANCIAS

DISMINUIR LAS PERDIDAS

REDUCIR LAS GANANCIAS DE RADIACIÓN SOLAR DIRECTA Y INFILTRACIONES

REFRIGERACIÓN PASIVA


APLICAR SISTEMAS PASIVOS DE CALEFACCIÓNREFRIGERACIÓN PASIVA

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DUBRAVKA MATICESTRATEGIAS INVIERNO

ASPECTOS BÁSICOS DE LA CALEFACCIÓN SOLAR PASIVA O i t ió

ESTRATEGIA:Maximización de ganancias de radiación solar

DESARROLLO DE ESTRATEGIA

Orientación Soleamiento/Obstáculos Arboles Forma de edificio / Distribución de los espacios

interiores / Comunicación Aislamiento térmico Capacidad térmica/Masa térmica de envolvente Acristalamiento / tamaño y distribución de los huecos Protección solar Protección solar Color

Minimización de las pérdidas de calor por transmisión

1) Aislamiento térmico – más importante:no interrumpido, diseño sin puentes térmicos

1) Ventanas – triple vidrio, súper-aisladas2) Proporción hueco/opaco – ≤50%3) Aislamiento nocturno – partes acristalados de

Punto crítico en balanceenergético

3) Aislamiento nocturno partes acristalados de fachadaCONCLUSIÓN:

Diseñar teniendo en cuenta ambos estrategias, sus características e interdependencia, sin maximización de los DOS ESTRATEGIAS DIFERENTES Y


características e interdependencia, sin maximización de los efectos individuales sino pensar en su funcionamiento complementario que resultará con mejores resultados.

DOS ESTRATEGIAS DIFERENTES Y INTERDEPENDIENTES

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DUBRAVKA MATICESTRATEGIAS VERANO

ESTRATEGIA:Control de ganancias de radiación solar- Impedir el sobrecalentamiento

DESARROLLO DE ESTRATEGIA

1) Reducir acristalamiento en fachada Este, Oeste ycubiertaOrientar los huecos a SurDiseñar óptimo para verano y invierno

1) Elegir colores según coeficiente de absorción1) Elegir colores según coeficiente de absorción2) Umbráculos, protección fijo y móvil3) Tipo de hoja y caducidad, orientación y tamaño

1)Orientación y tamaño de los huecos2) Color de los acabados3) Protección solar

Refrigeración pasiva

4) Vegetación

1) Sistemas de movimiento de aire -Ventilación cruzada más efectiva

2) Sistema de enfriamiento por radiación3) Sistema de enfriamiento por radiación nocturna) p

CONCLUSIÓN:

Mediante el empleo de técnicas de enfriamiento pasivo en l difi i d d li i l f i ió


los edificios modernos, se puede eliminar la refrigeración mecánica o al menos reducir el tamaño y costo de los equipos.

DOS ESTRATEGIAS COMPLEMENTARIAS

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DUBRAVKA MATICAPLICACIÓN DE ESTRATEGIAS

DESARROLLO DE PROPUESTA DE PROTOTIPO DE VIVIENDAS EN BLOQUE LINEAL

Situación Planta tipo Comportamiento bioclimático de un modulo en planta

Alzado

Posición de los módulos en bloque lineal


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DUBRAVKA MATICAPLICACIÓN DE ESTRATEGIAS

DESARROLLO DE PROPUESTA

U valores de PROPUESTA

Elemento U (Wm²/°C) Elemento U (Wm / C) MUROS EXTERIORES 0,15 SISTEMA INDIRECTO/MURO INVERNADERO 0,35 CUBIERTA 0,11 VENTANA( CRISTAL + MARCO ) 0,92 VENTANA( CRISTAL ) 1 25

U valores adoptados de recomendación de estándar PassivHaus

Sección bioclimático VENTANA( CRISTAL ) 1,25 VENTANA( MARCO ) 0,83 SUELO 0,12 FORJADO 0,39 MEDIANERA 0,41

Sección bioclimático verano

,PUERTA 0,71 DIVISIONES INTERIORES 2,76 U GLOBAL DE LA PIEL 0,25

Sección bioclimático


Sección bioclimático invierno

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DUBRAVKA MATICCÁLCULOS - SIMULACIONES

HELIODON ARCHISUN

INVIERNO

ENERGÍA RECIBIDA ENERO CALEFACCIÓN 30,24 kWh/m2

Total energy (kWh)12170.1

VERANOENERGÍA RECIBIDA JULIO

Total energy (kWh)


46309.9

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DUBRAVKA MATICCÁLCULOS INVIERNO

BALANCE VARIABILIDADBALANCE Te I D G Ti Ti

Confort ∆Ti D´a(ºC) (W/m³) (W/m³) (W/ºC m³) (ºC) (ºC) (ºC) (W/m³)-2,30 3,70 2,60 0,53 9,56 20 10,44 5,54-10,00 3,70 2,60 0,53 1,86 20 18,14 9,63

(I+D) D´

VARIABILIDADδTe t (I+D)/G (I'+D')/G' (1 - e(-t.G'/M)) δTi

(ºC) (h) (ºC) (ºC) - (ºC)

6,83 16 11,86 2,59 0,15 2,49

(I+D) D aTi + ∆Ti = [ Te + ──── ] + ── D´a = ∆Ti x G

G G

CÁLCULO DE DEMANDA CALORIFICA DE LOS MÓDULOS

La temperatura de cálculo -10ºC, mientras normativa vigente exige -18,0ºC.

Q CALOR NECESARIA (W)

QT (W)

QV (W)

Q (W)

D'a(W/m3)

q (W/m2)

MODULO 1 955 1090 2045,2 10,75 29,6

MODULO 2 822 1090 1911,4 10,05 27,7 362

362

2000

2250

2500W

Balance energético 4 módulos de propuesta

QdQasQo

MODULO 3 1209 1126 2335,0 12,28 33,8

MODULO 4 1136 1111 2246,7 11,81 32,5

∑ TOTAL 4121 4417 8538,2

Promedio / MODUL 1030 1104 2134,6 11,22 30,9

1090

1090

1126

1111

733

733

733

733

362

362

3

1250

1500

1750

2000QvQt

Qo CARGA TERMICA (W)

Qt (W)

Qv (W)

Qas (W)

Qd (W)

Q0( W )

D'a(W/m3)

q (W/m2)

434 6 515 733 2 361 9 949 9 5 00 13 8

955

822 12

09

1136

950

820 12

66

1156

250

500

750

1000

49%49%

MODULO 1 434,6 515 733,2 361,9 949,9 5,00 13,8

MODULO 2 334,9 485 733,2 361,9 819,6 4,31 11,9

MODULO 3 637,2 629 733,2 361,9 1266 6,66 18,3

MODULO 4 551,3 605 733,2 361,9 1156 6,08 16,7

0

1 2 3 4 5 6 7 8Modulo

Qd Ganancias internasQas Ganancias solares MODUL1 1; 2


∑ TOTAL 1958 2234 2933 1447,7 4192Promedio/MODUL 489,5 558 733,2 361,9 1048 5,51 15,2

Qas Ganancias solaresQo Energía adicional -sistemas activosQv Perdidas por ventilaciónQt Pérdidas por transmisión

MODUL2 3; 4MODUL3 5; 6MODUL4 7; 8

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CÁLCULO DE DEMANDA CALORIFICA DE LOS MÓDULOS CÁLCULO DE DEMANDA CALORIFICA DE LOS MÓDULOS CARGA TERMICA

Resultados de simulación de balance energético en el periodo de invierno ( kWh/m2a)

Balance de Energía Energía

DEMANDA CALORIFICA

Resultados de simulación de balance energético en el periodo de invierno ( kWh/m2a)

Balance de Ganancias Perdidas Energía Balance de energía

Energía adicional Ganancias Perdidas Energía

adicionalPeriodo de calefacción

Sistemas activos So

lar

Inte

rna

s Transmisión Ventilación Sistemas activos

Octubre-Marzo kWh/m2a

kWh/

m2 a

kWh/

m2 a

kWh/m2a kWh/m2a D'a(kWh/m3a)

MODUL 1 39 63 30 6 15 10 18 13 21 50 14 39

energía Demanda calorífica

Ganancias Perdidas Energía

Periodo de calefacción So

lar

Inte

rna

s Transmisión Ventilación Sistemas activos

Octubre-Marzo kWh/m2a

kWh/

m2 a

kWh/

m2 a

kWh/m2a kWh/m2a D'a (kWh/m3a)

MODUL 1 85,33 30,6 15,10 39,86 45,46 30,97 MODUL 1 39,63 30,6 15,10 18,13 21,50 14,39

MODUL 2 34,20 30,6 15,10 13,97 20,22 12,41

MODUL 3 52,83 30,6 15,10 26,58 26,24 19,18

MODUL 4 48,23 30,6 15,10 23,00 25,23 17,51Bl d

MODUL 1 85,33 30,6 15,10 39,86 45,46 30,97

MODUL 2 79,74 30,6 15,10 34,28 45,46 28,95

MODUL 3 97,42 30,6 15,10 50,43 46,99 35,36

MODUL 4 93,73 30,6 15,10 47,38 46,35 34,02Bloque de Bloque de

4 módulos 174,9 122 60,4 81,69 93,19 63,48Promedio /

MODUL 43,72 30,6 15,10 20,42 23,30 15,87

Bloque de 4 módulos 356,2 122 60,4 171,95 184,27 129,31

Promedio / MODUL 89,06 30,6 15,10 42,99 46,07 32,33

100 00kWh/m2a Demanda calorífica y carga térmica

50 00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

Dc

Da

Qas

Qd

Dc Demanda calorífica

D'a Energía adicional -sistemas activos

Qas Ganancias solaresQd Ganancias internas

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00Q

Qt

Qv

Qd Ganancias internasQt Perdidas por transmisiónQv Perdidas por ventilación

Módulos con diferencia más grande de d d l ífi


0,00

1 2 3 4Modulo

demanda calorífica

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COMPARACIÓN CON EDIFICIO DE REFERENCIACOMPARACIÓN CON EDIFICIO DE REFERENCIA

U valores de PROPUESTA SRB / EDIFICIO REFERENTE

El t U (W ²/°C) U (W ²/°C)

200,0

kWh/m2a Balance energeticoModulo de referencia & Modulo de propuesta

Elemento U (Wm²/°C) U (Wm²/°C) MUROS EXTERIORES 0,15 0,65 SISTEMA INDIRECTO/MURO INVERNADERO 0,35 0,35 CUBIERTA 0,11 0,45 VENTANA( CRISTAL + MARCO ) 0,92 2,30 VENTANA( CRISTAL ) 1,25 - VENTANA( MARCO ) 0 83

46,130,6

15,1

150,0

175,0

Qd VENTANA( MARCO ) 0,83 - SUELO 0,12 0,60 FORJADO 0,39 1,35 MEDIANERA 0,41 1,85 PUERTA 0,71 2,90 DIVISIONES INTERIORES 2,76 2,76 U DE LA PIEL 0 25 0 92

15,175 0

100,0

125,0 Qas

Qo

Qv

Qt

U GLOBAL DE LA PIEL 0,25 0,92 136,9

43,0

46,1137,6

43,7

30,6

25,0

50,0

75,0

Qd Ganancias internas

Qas Ganancias solares

Qo Energía adicional -sistemas activosQv Perdidas por ventilación

0,01 2 3 4

Refer-Modul / Bloque-Modul

Q p

Qt Perdidas por transmisión

Ref. 1-perdidas, 2-ganancias

Modulo 3-perdidas, 4-ganancias

CONCLUSIÓN:

La comparación nos ha dado el porcentaje de efectividad de propuesta, que es del orden de 60%, es decir, la demanda energética


propuesta, que es del orden de 60%, es decir, la demanda energética de edificio de propuesta es solo 30 % de la demanda de edificio referente, que significa un mejoramiento alrededor de 3 veces.

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PROPUESTA DE SISTEMAS ACTIVOS DEMANDA ANUAL + ENERGÍA PRIMARIA INCLUIDAPROPUESTA DE SISTEMAS ACTIVOS

ACalefacción por agua caliente , sistema centralizado -calefacción convencional

B Recuperación HRU μ = 0,65Unidad cada modulo

60,00

70,00

kWh/m2a Demanda de sistemas activos para cada modulo

DEMANDA ANUAL + ENERGÍA PRIMARIA INCLUIDA

modulo

C Recuperación HRU + Bomba de calor μ = 0,75Sistema central

Energía primariaEnergía A B C 30,00

40,00

50,00

DaABCadicional

A B C

Sistemas activos

Sistemas activos

Sistemas activos

Sistemas activos

Da(kWh/m2a)

Da(kWh/m2a)

Da(kWh/m2a)

Da(kWh/m2a) 0,00

10,00

20,00

C

(kWh/m a) (kWh/m a) (kWh/m a) (kWh/m a)

MODUL 1 39,63 43,60 13,87 9,91MODUL 2 34,20 37,62 11,97 8,55MODUL 3 52,83 58,11 18,49 13,21MODUL 4 48,23 53,05 16,88 12,06

,

1 2 3 4Modul

175

kWh/m2a Demanda calorífica y sistema activoModulo referente y 3 propuestas

Bloque lineal de 4 módulos 174,88 192,37 61,21 43,72

Promedio/ MODUL

43,72 48,09 15,30 10,93

137,6144,5

100

125

150

Qac

Qad

CONCLUSIÓN:

Aplicando solo opción A significa bastante ahorro comparando con consumo actual de 120kWh/m2a. Aún solo con propuesta B se consigue el requisito de PH de ≤15kWh/m2a.Solo aplicando las estrategias

43,7 43,7 43,748,1

15,3 10,925

50

75Qad


el requisito de PH de ≤15kWh/m2a.Solo aplicando las estrategias elaboradas se puede bajar demanda 3,5 veces y además con propuestas B y C se puede conseguir ahorro del rango de 14 veces.

,

01 2 3 4Refer-Modul / Block-Modul

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DUBRAVKA MATICCÁLCULOS VERANO

BALANCE BALANCE Te I D G Ti Ti

Confort ∆Ti Dá

(ºC) (W/m³) (W/m³) (W/ºC m³) (ºC) (ºC) (ºC) (W/m³)27,60 3,27 2,21 2,26 30,03 24 6,03 13,6133,00 3,27 2,21 2,26 35,43 24 11,43 25,82

(I+D) DáTi + ∆Ti = [ Te + ──── ] + ── Dá = ∆Ti x G

G G

QO C Q Q Q Q

CÁLCULO DE DEMANDA FRIGORÍFICA DE LOS MÓDULOS

La temperatura exterior tomada en calculo era +33 0ºC según normativaPOTENCIA

FRIGORÍFICA NECESARIA (W)

Qt (W)

Qv(W)

Qas(W)

Qd(W) Q ( W ) D'a

(W/m3) q (W/m2)

MODULO 1 109,7 1233 772,2 419,4 2533,9 13,3 36,7

calculo era +33,0ºC según normativa, mientras en calculo de balance se ha hecho con dos diferentes valores, 27,6ºC que es promedia máxima para mes Julio y 33,0ºC.

MODULO 2 95,1 1233 772,2 419,4 2519,2 13,2 36,5

MODULO 3 141,2 1185 772,2 419,4 2518,2 13,2 36,5

MODULO 4 124,2 1185 772,2 419,4 2501,2 13,2 36,2

∑ TOTAL 470,2 4836 3089 1677,7 10073

Promedio / MODUL 117,6 1209 772,2 419,4 2518 13,2 36,5


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DEMANDA FRIGORÍFICA DE LOS MÓDULOSDEMANDA FRIGORÍFICA DE LOS MÓDULOS

DEMANDA FRIGORÍFICA

Resultados de simulación de balance energético en el periodo de verano 50,00

kWh/m2a Demanda frigorifica de modulos

( kWh/m2a)

Balance de energía

Demanda frigorífica Ganancias Ganancias Demanda

frigorífica

Periodo de Sistemas

olar

erno Transm Ventilaci Sistemas

35,00

40,00

45,00

refrigeración activos So Inte isión ón activos

Mayo -Septiembre

kWh/m2a

kWh/

m2 a

kWh/

m2 a

kWh/m2a

kWh/m2

a

D'a(kWh/m3a

) 20,00

25,00

30,00 QvQtQdQas

MODUL 1 44,05 13,4 7,29 1,91 21,43 15,99

MODUL 2 43,79 13,4 7,29 1,65 21,43 15,90

MODUL 3 43,78 13,4 7,29 2,45 20,61 15,89

MODUL 4 43,48 13,4 7,29 2,16 20,61 15,785,00

10,00

15,00

Bloque de 4 módulos 175,1 53,7 29,2 8,17 84,06 63,56

Promedio / MODUL

43,77 13,4 7,29 2,04 21,02 15,89

0,00

,

1 2 3 4Modul

Qv Ganancias por

CONCLUSIÓN:

La única diferencia notable es en pérdidas por transmisión entre ód l d l t i l t b j l í h

Qv Ganancias por ventilacion

Qt Ganancias por transmision

Qd Ganancias InternasQas Ganancias solares


módulos de planta primera y planta baja, cual sería mucho mayor si la cubierta estuviera menos aislada.

TESINAAEM 09/10


PROPUESTA DE SISTEMAS ACTIVOS DE REFRIGERACIÓN DEMANDA ANUAL + ENERGÍA PRIMARIA INCLUIDAPROPUESTA DE SISTEMAS ACTIVOS DE REFRIGERACIÓN

A Split system, convencional

(1kW electricidad / 2,5 kW de refrigeracion)

R i HRU S lit 45 00

50,00kWh/m2aDemanda frigorifica y sistemas activos

DEMANDA ANUAL + ENERGÍA PRIMARIA INCLUIDA

B Recuperacion HRU + Split System

μ = 0,10 Sistema individual

C Recuperacion HRU + (Bomba de calor / geotermia) μ = 0,30 sistema central

Energia primaria30 00

35,00

40,00

45,00

DfEnergía adicional A B CDemanda frigorifica

Sistemas activos

Sistemas activos

Sistemas activos

Df(kWh/m2a)

Df(kWh/m2a)

Df(kWh/m2a)

Df(kWh/m2a) 15 00

20,00

25,00

30,00 Df

A

B

C

(kWh/m a) (kWh/m a) (kWh/m a) (kWh/m a)MODUL 1 44,05 17,62 15,86 12,33MODUL 2 43,79 17,52 15,77 12,26MODUL 3 43,78 17,51 15,76 12,26MODUL 4 43,48 17,39 15,65 12,17

Bloque de 4 0 00

5,00

10,00

15,00

Bloque de 4 módulos 175,10 70,04 63,04 49,03

Promedio / MODUL 43,77 17,51 15,76 12,26

0,00

1 2 3 4Modul

CONCLUSIÓN:

Mirando las exigencias de energía para cada sistema se concluye que e la opción C(12,26 kWh/m2a) sería mejor desde punto de vista de consumo energético pero el sistema subterráneo de ventilación geotérmica significa un incremento de los


punto de vista de consumo energético, pero el sistema subterráneo de ventilación geotérmica significa un incremento de los costos de inversión principal y no es siempre posible instalarlo. La opción B(15,76 kWh/m2a) exige un poco más de energía que opción C, pero comparando con sistema A(17,51 kWh/m2a), no significa un gran ahorro.

TESINAAEM 09/10

DUBRAVKA MATICCONSIDERACIONES FINALES

CONCLUSIONESDiseñar teniendo en cuenta ambos estrategias, de INVIERNO y VERANO, pensar en suscaracterísticas antagónicas y buscando siempre interferir con entorno lo mínimo posible parag y p p pbeneficiarse lo máximo posible.

Efectividad de estrategias aplicadas: Los sistemas de calefacción solar pasivo pueden bajar lademanda calorífica para 50% .

El cálculo de demanda calorífica aplicado en trabajo – Los cambios propuestos incluyencambio te temperatura exterior de invierno( de - 18ºC a -10ºC )que se toma en calculo yconsideración de las ganancias en balance energético final, para proporcionar el sistema yevitar sobredimensionado.

El resultado obtenido de los cálculos mostró que solo aplicando las estrategias de diseño solarpasivo determinadas en estudio se puede bajar la demanda alrededor de 3 veces,comparando con el consumo actual.

La demanda energética de calefacción depende mucho de la forma de agregación en elbloque- Modulo con situación menos favorable - bajo cubierta y en la esquina.


GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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