5-2 radiación solar

PROYECTANDO CON LA PROYECTANDO CON LA RADIACIN SOLAR: RADIACIN SOLAR: variables de variables de diseo diseo e e impactoimpacto, , medicinmedicin y y simulacinsimulacin integrados integrados en en proyectos proyectos de de arquitecturaarquitectura

John Martin Evans

Centro de Investigacin Hbitat y EnergaFacultad de Arquitectura, Diseo y Urbanismo, Universidad de Buenos Aires,Argentina

[email protected]

ProblemProblemaa Necesidad de reducir demanda

pico de energa y temperaturas mximas en edificios de alto consumo con aire acondicionado y refrigeracin.

Identificacin de variables crticasde diseo y su impacto

Preparacin de datos de diseo: intensidad mxima de radiacin solar, en base a mediciones.

Desarrollo de herramientas de diseo para arquitectos durante el proceso de diseo.

EjemploEjemploRenovacin total de fachadas Problemas trmicos en invierno y veranoProblemas de confort visual

Evaluacin energticaEvaluacin energticaMtodo LT Indica demanda anual de energa: MJ/ m2 segn: Orientacin N, E-O, S Tamao de ventana % de la fachada vidriada Distancia de la fachada < 6m = zona pasiva Tipologa residencial, oficina, etc Ubicacin geogrfica zonificacin general

Herramienta grfica de diseo, fcil uso, resultados claros

Alternativas:Simulacin energtica avanzada: Energy10, Energy+, DOE

DemandaDemanda pico vs pico vs anualanualAnual (LT Method):Emisiones de carbono: depende de demanda anual Consumo de combustible: depende de demanda anual

Pico:Demanda de A/C: depende de temperatura interior pico Tarifa energa no domstica: segn demanda picoCapacidad de planta A/C: depende de demanda picoPico para dimensionar red de distribucin elctrica Capacidad de generacin elctrica: segn pico Picos de demanda: aumenta el % de combustibles fsiles

MMtodtodoo Medicin y anlisis de datos climticos, con nfasis

especial en la intensidad de la radiacin solar, obtenida con mediciones sistemticas y automticas cada minuto durante 4 aos.

Definicin de construccin tpica y alternativas de diseo de fachadas e interiores de oficinas.

Simulacin del comportamiento trmico de espacios para oficinas a fin de obtener temperaturas interiores pico y mxima demanda de energa en pocas de calor.

Presentacin de resultados: mtodo grfico de evaluacin de alternativas, anlisis de conclusiones

RRadiaadiacciinn solarsolarBuenos Aires, Lat 34 S

Estacin de Medicin permanente sobre el techo de la Facultad de Arquitectura

Radiacin solar e iluminancin natural, directa y difusa, registrada cada minuto

4 aos de datos

RRadiaadiacciinn solarsolar

Da de verano con sol y momentos con nubesintermitentes: 2 Enero, 2003.

Radiacin max 1050 watts / m2

Radiacin, W atts/m2

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

3:33

4:33

5:33

6:33

7:33

8:33

9:33

10:33

11:33

12:33

13:33

14:33

15:33

16:33

17:33

18:33

19:33

20:33

21:33


Da soleado de invierno con cielo claro, 4 Junio, 2003. Radiacin mxima 550 watts / m2

Radiacin, Watts/m2

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

3:29

4:29

5:29

6:29

7:29

8:29

9:29

10:29

11:29

12:29

13:29

14:29

15:29

16:29

17:29

18:29

19:29

20:29

21:29


Da nublado en verano. 3 enero 2003

Radiacin pico > 1400 watts/m2

Radiacin, Watts/m2

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

3:33

4:33

5:33

6:33

7:33

8:33

9:33

10:33

11:33

12:33

13:33

14:33

15:33

16:33

17:33

18:33

19:33

20:33

21:33

Radiacin, Watts/m2

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

3:29

4:29

5:29

6:29

7:29

8:29

9:29

10:29

11:29

12:29

13:29

14:29

15:29

16:29

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18:29

19:29

20:29

21:29


Da nublado en invierno, 10 Junio 2003

MaterialesMateriales simulacion trmicasimulacion trmicaPisoPesado: Cermica o terazzo sobre losa de hormignMediano:Alfombra sobre losa cermica Liviano: Alfombra sobre paneles livianos con cmara de aire

ParedesPesado: 15 cm ladrillo macizo con revoqueMediano: 10 cm bloque cermico huecoLiviano: Placa de yeso con cmara de aire

CielorasoPesado: Losa de hormign con revoque Mediano:Losa cermica, revoque sobre bloques cermicosLiviano: Placa de yeso con cmara de aire

CondicionesCondiciones de de simulacinsimulacinValores constantesRadiacin: superada durante 3 das / mes (10%)Temperatura: superada 3 das / mes Ventilacin: constante, 2 cambios aire / hrAlero: alero horizontal de 50 cm Ganancias Int: sin incluir ocupantes y equipos

Variables de diseoVentana: 20%, 40%, 60% y 80% de la fachadaOrientacin: N, NE, E, SE, S, SO, O y NOConstruccin: pesada, mediana o livianaProteccin solar: con o sin alero 0,5 mVidrio: comn, special o DVH doble vidrio

N NE E SE S SO O NO

80

70

60

50

40

30

20

52-54

50-52

48-50

46-48

44-46

42-44

40-42

38-40

36-38

34-36

TemperaturaTemperatura interior interior picopico

Construccion liviana sin proteccin solar

N NE E SE S SO O NO

80

70

60

50

40

30

20

50-52

48-50

46-48

44-46

42-44

40-42

38-40

36-38

34-36

32-34

Temperatura Temperatura interior interior picopico

Construction liviana con proteccin solar

N NE E SE S SO O NO10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

42-44

40-42

38-40

36-38

34-36

32-34

30-32

28-30

26-28


Construccion mediana con proteccin solar


Construccion pesada sin proteccin solar


20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

36-38

34-36

32-34

30-32

28-30

26-28


20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

36-38

34-36

32-34

30-32

28-30

26-28


Construccion pesada con proteccin solar alero 0.5 m

EjemploEjemploCasa Casa CurutchetCurutchet, La Plata, Bs As., Le , La Plata, Bs As., Le CorbusierCorbusier

Preocupaciones: Gran superficie vidriada. Proyectista extranjero. Antecedentes de

sobrecalentamiento Aleros iguales en distintas

orientaciones Sistema de dimensiones

Modulor Construccin en 1949-52 Sin mtodos de verificacin

Diseo Diseo y Soly SolCasa Casa CurutchetCurutchet, La Plata, Bs As., Le , La Plata, Bs As., Le CorbusierCorbusier

Detalle, alero Estar con doble altura y terraza


20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

36-38

34-36

32-34

30-32

28-30

26-28

AnlisisAnlisisCasa Casa CurutchetCurutchet, La Plata, Bs As., Le , La Plata, Bs As., Le CorbusierCorbusier

Construccin pesada, NNE, 50% vidrio con proteccin

VerificacinVerificacinCasa Casa CurutchetCurutchet, La Plata, Bs As., Le , La Plata, Bs As., Le CorbusierCorbusier

Mediciones horarias, 15 das en verano, 2004

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Tendencias arquitectnicasTendencias arquitectnicas

Catalinas Norte, Buenos Aires 1978-2002

Diagonal Norte, Buenos Aires 1940

Soluciones tradicionalesSoluciones tradicionales

Catalinas Norte, Buenos Aires 1978-2002

Ventanas tradicionales en Oaxaca, Mxico Superficies limitadas de aberturas Superficie de vidrio < 50 % de la abertura Aleros para proteccin solar

TendenciasTendenciasAumento: % fachada con vidrio

Bank Boston 2001

Edificio Kavanagh, 1938

ConclusionesConclusionesVariables de diseo crtico para confort y eficiencia

energtica en pocas de calor. Demanda de energa para refrigeracin: 3 veces menor al

mximo con diseo apropiado. Elementos interiores con masa (alta densidad) y aleros

reducidos: significativa disminucin de temperaturas pico en interiores.

Orientacin oeste: muy problemticaOrientacin SO peor que NO (lat 34 hemisferio sur)Mediciones de temperaturas mximas similares a valores

simulados.

PROYECTANDO CON LA RADIACIN SOLAR: variables de diseo e impacto, medicin y simulacin integrados en proyectos de arquitect Problema EjemploEvaluacin energticaDemanda pico vs anual Mtodo Radiacin solar Radiacin solar Radiacin solar Radiacin solar Radiacin solarMateriales simulacion trmicaCondiciones de simulacinTemperatura interior picoTemperatura interior pico Temperatura interior picoTemperatura interior picoTemperatura interior picoEjemploCasa Curutchet, La Plata, Bs As., Le Corbusier Diseo y Sol Casa Curutchet, La Plata, Bs As., Le Corbusier AnlisisCasa Curutchet, La Plata, Bs As., Le Corbusier VerificacinCasa Curutchet, La Plata, Bs As., Le Corbusier Tendencias arquitectnicas Soluciones tradicionalesTendencias Conclusiones

5-2 radiación solar

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