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?

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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

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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

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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)

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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)

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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

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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

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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).

10/10

GRACIAS

Lívia Molina Ogeda