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Análisis de comportamiento térmico de edificios de oficina en comunas de la
Región Metropolitana de Chile
Alan Pino Araya – [email protected] Universidad Católica de Chile, Departamento de Ingeniería Mecánica y Metalúrgica
Waldo Bustamante – [email protected] Universidad Católica de Chile, Escuela de Arquitectura
Rodrigo Escobar – [email protected] Universidad Católica de Chile, Departamento de Ingeniería Mecánica y Metalúrgica
Pontificia Universidad Católica de Chile
Escuela de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica y Metalúrgica
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
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Motivación
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
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Objetivo
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
• Estudiar comportamiento térmico de edificios de oficinas de Santiago de Chile mediante simulación computacional.
• Estimar demandas de energía para refrigeración y calefacción.
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Metodología
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• Edificios elegidos• Planos y Modelo 3D• Clima• Características de operación• Ganancias internas• Temperaturas interiores• Escenarios• Análisis de resultados
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Edificios
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
• Dos grupos de patrones de diseño distintos.
– Grupo 1:Edificio “Providencia”(3.530 m 2)
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Edificios
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
• Dos grupos de patrones de diseño distintos.
– Grupo 1:Edificio “Providencia”
– Grupo 2:Edificio “Las Condes”(22.000 m 2)
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Planos y Modelos 3D
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• “Providencia”
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Planos y Modelos 3D
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• “Las Condes”
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Clima
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• Templado cálido con lluvias invernales.
• Software requiere (base horaria):– Radiación global– Nubosidad– Temperatura de bulbo seco– Humedad relativa– Velocidad y dirección del viento
• Datos utilizados: IWEC (International Weather for Energy Calculation) de ASHRAE
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Condiciones de Operación
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• Horario de trabajo: 9:00 a 19:00 hrs.• Ventilación higiénica: 10 l/s por persona
(ASHRAE)– Lleva a una ventilación mecánica de 1,4 ach
(recambios de volumen por hora)
• Infiltraciones estimadas en 0,3 ach para todos los recintos.
• Condiciones de confort:– Invierno: 20 a 23,5 ºC; humedad relativa 30 a 70%– Verano: 23 a 26,5 ºC; humedad relativa 24 a 65%
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Ganancias Internas
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• Ocupación: – Latente: 5,4 W/m2
– Sensible: 9 W/m2
• Iluminación: 12 W/m2
• Equipos pequeños: 15 W/m2
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Resultados
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• Temperaturas:– “Providencia”– 14 de Enero
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Resultados
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• Temperaturas:– “Providencia”– 20 de Julio
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Resultados
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
• Temperaturas:– “Las Condes”– 14 de Enero
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Resultados
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
• Temperaturas:– “Las Condes”– 20 de Julio
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Escenarios
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
• “Providencia”:– Escenario 1: edificio como en
especificaciones técnicas.– Escenario 2: cambio a vidrio doble selectivo.– Escenario 3: anterior (E2) más protección
solar en fachadas N, E y O y aislación térmica en fachada de hormigón.
– Escenario 4: anterior (E3) más ventilación natural nocturna (Octubre a Marzo, 22 pm a 8am, 50% apertura).
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Escenarios
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
• “Las Condes”:– Escenario 1: edificio como en
especificaciones técnicas.– Escenario 2: anterior (E1) más protección
solar en fachadas Norte, Este y Oeste– Escenario 3: anterior (E2) más ventilación
mecánica nocturna (Octubre a Marzo, 22 pm a 8am, 8 ach).
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Resultados
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
• Demandas de energía (kWh/m2·año)
PROVIDENCIA
Calefacción(variación
respecto a caso base)
Refrigeración(variación
respecto a caso base)
Calefacción + Refrigeración
(variación respecto a caso
base)
Escenario 1 13,6 23,3 36,9
Escenario 210
(-26,5%)20,9
(-10,3%)30,9
(-16,3%)
Escenario 33,5
(-74,3%)22,1
(-5,2%)25,6
(-30,6%)
Escenario 44,4
(-67,6%)13,8
(-40,8%)18,2
(-50,7%)
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Resultados
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
LAS CONDES
Calefacción(variación
respecto a caso base)
Refrigeración(variación
respecto a caso base)
Calefacción + Refrigeración
(variación respecto a caso
base)
Escenario 1 1,2 60,1 61,3
Escenario 21,5
(+25%)49
(-18,9%)50,5
(-17,6%)
Escenario 31,5
(+25%)45,5
(-24,3%)47,0
(-23,3%)
• Demandas de energía (kWh/m2·año)
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Conclusiones
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• Ambos edificios presentan sobrecalentamiento en verano.
• Edificio “Las Condes” también en invierno.• El consumo de energía en ambos es
mayor en invierno que en verano.• La protección solar se muestra efectiva
para ambos edificios al igual que la aislación de muros en “Providencia”.
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Conclusiones
Jueves 4 de Noviembre de 2010 · Cusco, Perú
• Uso de ventilación nocturna en verano es beneficioso debido principalmente a diferencia de temperatura día/noche.
• Con las mejoras planteadas en este trabajo, edificio “Providencia” se comporta bien pero no son suficientes para edificio “Las Condes”.
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Agradecimientos
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Este trabajo se realiza en el marco del proyecto FONDECYT Nº 1090602.
El autor Alan Pino Araya es becario CONICYT.