ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE DISTINTAS FACHADAS DE EDIFICIOS DE OFICINAS EN CLIMA SUBTROPICAL HÚMEDO
MÁSTER DE ARQUITECTURA, ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE
LÍVIA MOLINA OGEDA
TUTORAS: ANNA PAGÈS E ISABEL CRESPO
BARCELONA, 2012 - 2013
OBJETIVOS
Confort térmico + Gastos energéticos con climatización artificial: - Fachadas utilizadas en São Paulo - Brasil
- Nuevas fachadas acristaladas X convencionales
Entorno Urbanístico – comportamiento térmico?
Giros del edificio – captación solar - comportamiento térmico?
01/10
METODOLOGÍA
Estado del arte
Planteamiento: geografía, clima y radiación solar
Entorno urbano
Edificios oficinas existentes - modelo teórico
Elección de composiciones materiales de fachadas
Simulaciones con programa computacional
Análisis y conclusiones
02/10
PLANTEAMIENTO
São Paulo – SP – Brasil Latitud: 23º 32’ Altitud: 720 – 850 m Longitud: 46º 37’ Clima Subtropical Húmedo Temp. media anual: 20º C Temp. media mínima: 15ºC Temp. media máxima: 24ºC Humedad relativa media año: 80%
Cubo 1m X 1m
Análisis Radiación incidente en las fachadas
Radiación en edificio con giro a 0º 30º y 45º.
Radiación Solar Global (media año): 4 kWh/m2 día
03/10
ENTORNO URBANÍSTICO + EDIFICIO
Análisis: * Áreas predominantes de edificios de oficinas * Edificios existentes (características) = Tipología más constante
Estrategias de diseño - Confort y Abaco Psicométrico
1 - Confort 2 - Ventilación 3 - Resfriamiento Evaporativo 5 – Aire Condicionado 6 – Humidificación 7 – Alta Inercia Térmica / Calentamiento Solar 8 – Calentamiento Solar Pasivo 9 – Calentamiento Artificial (calefacción) 11 – Ventilación / Alta Inercia / Resfriamiento Evaporativo 12 – Alta Inercia / Resfriamiento Evaporativo (Abaco de Análisis Bio - desenvuelto en Brasil - UFSC)
04/10
MODELO TEÓRICO DE EVALUACIÓN
Entorno Urbano Modelo
Edificio Modelo
* Parámetros Fijos: actividad, ocupación, construcción, aberturas, ventilación.
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ELECCIÓN DE FACHADAS
* Evaluación de Propiedades – Simplificada
1. Hormigón 2. Placas de 3.Vidrio 4.Vidrio 5.Vidrio con 6. Vidrio Doble Aluminio Simple Reflexivo Protección Solar Bajo Emisivo
Fachada U (W/m²K)
1. Hormigón 3,16
2. Placas Aluminio 5,88
3. Vidrio Simple 5,78
4. Vidrio Reflexivo 5,36
5. Vidrio Prot. Solar 3,49
6. Vidrio Doble Bajo
Emisivo
1,77
83
51 60 58
0
20
40
60
80
100
3. Vidrio simple 4. Vidrio Reflexivo 5. Vidrio prot. solar
6. Vidrio bajo emisivo
FS (%)
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ANÁLISIS DE SIMULACIONES
4 Etapas:
A - Edificios sin entorno urbano a 0º
B - Edificios con entorno urbano
C - Edificios sin entorno urbano girados a 30º y 45º
D - Comparaciones entre todos los casos
Design Builder + Energy Plus
Orden de Efectividad de Confort Térmico Disconfort Total/
año (%) Fachadas Confort calor Confort frío Confort año
Hormigón 1 6 1 36,7
Aluminio 3 5 4 42
Vidrio Simple 6 1 6 51,2
Vidrio Reflexivo 2 4 2 40,2
Vidrio Proct. Solar 5 3 5 48,2
Vidrio Doble Bajo Em. 4 2 3 41,1
Ocupación Año = 2871 horas
(8-19 horas / 5 días semana)
07/10
Edificios sin entorno a 0º:
10.000,00
15.000,00
20.000,00
25.000,00
30.000,00
35.000,00
40.000,00
45.000,00
50.000,00
55.000,00
Hormigón Alumínio Vidrio Simples Vidrio Reflexivo
Vidrio Protección
Solar
Vidrio Doble Bajo Emisivo
Gastos Energéticos con refrigeración y calefacción/ año (Wh/m2)
Refrigeración Sin entorno Refrigeración Con entorno
Calefación Sin entorno Calefación Con entorno
En un año:
* Menos 36% ganancias solares
* Menos 28% gastos con refrigeración
* Más 7% gastos con calefacción
* Menos 16% gastos totales climatización
Edificios con entorno x sin entorno
CONCLUSIONES
08/10
ANÁLISIS DE SIMULACIONES
Comparaciones con giros 0º, 30º y 45º
45.000,00
47.000,00
49.000,00
51.000,00
53.000,00
55.000,00
57.000,00
59.000,00
61.000,00
63.000,00
65.000,00
67.000,00
69.000,00
71.000,00
73.000,00
75.000,00
Hormigón Alumínio Vidrio Simples
Vidrio Reflexivo
Vidrio Protección
Solar
Vidrio Doble Bajo Emisivo
Gastos Energéticos con climatización artificial/ año (Wh/m2)
0º 30º 45º
5,00
5,20
5,40
5,60
5,80
6,00
6,20
6,40
6,60
6,80
7,00
Cubo 1
Cubo 2
Cubo 3
Radiación Solar incidente (kW) de un día promedio de cada mes del año/ cubo 1m x 1m
ANÁLISIS DE SIMULACIONES
* 30º X 0º = 5%
* 45º X 0º = 7%
CONCLUSIONES Pequeñas proporciones:
más gastos climatización/ año
09/10
ANÁLISIS DE SIMULACIONES
* Ganancias Solares 30º y 45º:
+ en verano (3,6% y 4,6%)
- en invierno (3,5% y 5,1%)
0º
30º
45º
CONCLUSIONES
* Mejor Comportamiento = Fachadas de hormigón a 0º con entorno urbano
(43% menos gastos energéticos que vidrio simple sin entorno girado a 45º)
* Mejor Comportamiento entre vidrios = Vidrio Reflexivo
Gastos Climatización X Edificio Vidrio Simple
Vidrio Reflexivo - 19%
Vidrio Protección Solar - 10%
Vidrio Doble Bajo Emisivo - 18%
* Vidrio Simple = Más horas disconfort total
menos disconfort por frío - más perdidas por cerramientos
* Ganancias solares X Perdidas Energéticas
* Horas de Ocupación (8 – 19 horas)
Edificio de vidrio doble X Vidrio simple (menos disconfort frío).
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