5-2 radiación solar
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radiación solarTRANSCRIPT
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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
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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.
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EjemploEjemploRenovacin total de fachadas Problemas trmicos en invierno y veranoProblemas de confort visual
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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
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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
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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
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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
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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
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RRadiaadiacciinn solarsolar
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
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RRadiaadiacciinn solarsolar
Da nublado en verano. 3 enero 2003
Radiacin pico > 1400 watts/m2
Radiacin, Watts/m2
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
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Radiacin, Watts/m2
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
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RRadiaadiacciinn solarsolar
Da nublado en invierno, 10 Junio 2003
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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
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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
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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
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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
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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
TemperaturaTemperatura interior interior picopico
Construccion mediana con proteccin solar
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TemperaturaTemperatura interior interior picopico
Construccion pesada sin proteccin solar
N NE E SE S SO O NO10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
36-38
34-36
32-34
30-32
28-30
26-28
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N NE E SE S SO O NO10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
36-38
34-36
32-34
30-32
28-30
26-28
TemperaturaTemperatura interior interior picopico
Construccion pesada con proteccin solar alero 0.5 m
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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
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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
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N NE E SE S SO O NO10%
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
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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
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Tendencias arquitectnicasTendencias arquitectnicas
Catalinas Norte, Buenos Aires 1978-2002
Diagonal Norte, Buenos Aires 1940
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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
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TendenciasTendenciasAumento: % fachada con vidrio
Bank Boston 2001
Edificio Kavanagh, 1938
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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