estudio de confort térmico y proyecto de acondicionamiento

ESTUDIO DE CONFORT TÉRMICO Y PROYECTO DE ACONDICIONAMIENTO

SALAS DE ULTIMA ESPERA Y DE LLEGADAS INTERNACIONALESAEROPUERTO INTERCONTINENTAL DE QUERÉTARO

e s t e i n

Grupo Melbmex SA de CVwww.estein.com

Junio-Julio de 2013

ESTUDIO DE CONFORT TÉRMICO Y ACONDICIONAMIENTOOBJETIVO: lograr el confort térmico para al menos 80% de los ocupantes

SALA DE LLEGADAS INTERNACIONALES

SALA DE ULTIMA ESPERA NACIONAL

ESTUDIO DE CONFORT TÉRMICO Y ACONDICIONAMIENTO

ALCANCE FASE I

Estudio de Confort Térmico y Simulación

-TOMA DE DATOS• Encuestas a 50 ocupantes• Medición parámetros ambientales (temperatura ambiente, temperatura

superficial, humedad relativa)• Condiciones exteriores• Observación, fotos, apuntes (entradas/salidas de aire, detalles de

fachada)

-ANÁLISIS DATOS TOMADOS

-SIMULACIÓN TÉRMICA: caso base y propuestas de mejora (Energy Plus)

-ANÁLISIS COMPUTACIONAL DE DINÁMICA DE FLUIDOS (CFD)

-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


ALCANCE FASE II

Proyecto de Acondicionamiento Térmico

-MEMORIA

-CUANTIFICACION DE OBRA

-PRESUPUESTO GENERAL APROXIMADO

-PLANOS

- Ventilación natural: plantas y corte transversal- Protección solar (persianas motorizadas automáticas)- Automatización de la iluminación- Ajardinamiento terraza sur- Cambio de piso alfombrado


DESCRIPCION CLIMA LOCAL

A pesar de tener más demanda anual de calefacción (grados de temperatura por debajo de 14º) ambas salas presentan problemas de sobrecalentamiento en condiciones de ocupación alta (llegada y salida de vuelos).


MEDICION PARAMETROS AMBIENTALES INTERIORES


ENCUESTAS DE CONFORT TÉRMICO: 50 participantes


PARÁMETROS PERSONALES DE LOS OCUPANTES

Los usuarios reportaron un valor de arropamiento promedio de 0.34 clo y un nivel de actividad durante la hora precedente de 1.1 met (+0.2 met factor corrector por estado de alerta previo a subir a un avión).

Ambos parámetros afectan el balance térmico con su ambiente y su sensación de confort.

ESCALA DE SENSACIONES TÉRMICAS según estandar ASHRAE 55


PERCEPCIÓN DE LA SENSACÌÓN TÉRMICA POR LOS OCUPANTES

•Más de la mitad (52%) reportó sensación de calor en diversos grados (algo de calor, calor y mucho calor) votando los valores positivos de la escala (+1, +2, +3)

•La sensación térmica más votada fue la de sensación neutra (0), seleccionada por casi la mitad de los ocupantes (46%)

ESTUDIO DE CONFORT TÉRMICO Y ACONDICIONAMIENTOCÁLCULO DE LOS INDICES PREDICTIVOS DE CONFORT (PMV, PPD) según ASHRAE 55

El voto promedio real de sensación térmica (AMV) basado en las respuestas, es de +1.0 (algo de calor)

Los votantes de las 3 categorías centrales de sensación térmica (-1, 0, +1) son un 76%. Esto implica un porcentaje real de insatisfechos con su ambiente térmico del 24% , que sobrepasa el 20% considerado aceptable por el estándar de confort térmico ASHRAE 55-2012


PREDICCIONES DE CONFORT

Hipótesis más desfavorable:

Día caluroso con temperatura ambiental exterior de 30ºC

El voto promedio de sensación térmica (PMV) basado en las predicciones del modelo ASHRAE 55 en condiciones desfavorables sería de +1.3 (algo de calor-calor)

En estas condiciones el porcentaje real de insatisfechos con su ambiente térmico sería del 40 %



Hipótesis de mejora del ambiente térmico interior

Con el enfriamiento nocturno del piso se logra reducir la temperatura media radiante, con lo que mejora ligeramente la sensación térmica y el porcentaje de insatisfechos baja de 40 a 30%

Aumentando la velocidad del aire hasta 1 m/s el porcentaje de insatisfechos bajaría por debajo del 20%, que es nuestro objetivo.



Hipótesis de mejora del ambiente térmico interior

Con temperaturas exteriores altas (29-30ºC) que se alcanzan en los meses de marzo a agosto se precisa enfriamiento pasivo radiante y velocidades de aire altas (1 m/s)

Con temperaturas exteriores mas moderadas (máximas de 25-27ºC) bastaría un ligero aumento de velocidad del aire (0.4-0.9 m/s)


SIMULACIÓN TÉRMICA

MODELO BASE (CASO 1)- Estado Actual

Horarios de ocupación de ambas salas


SIMULACIÓN TÉRMICA. MODELO BASE (CASO 1)- Sala Espera

Primera fuente de calor: ocupantesSegunda: radiación solar


SIMULACIÓN TÉRMICA. MODELO BASE (CASO 1)- S. Llegadas

Fuente de calor principal: ocupantes


SIMULACIÓN TÉRMICA. MODELO BASE (CASO 1).- S. Llegadas

A lo largo de un año tipo se gana calor por el techo (procedente de la sala de espera del piso superior)

Las pérdidas de calor se producen principalmente por ventilación (infiltraciones del aire descontroladas), por el suelo y por el acristalamiento.


SIMULACIÓN TÉRMICA. MODELO BASE (CASO 1)- S. Espera

A lo largo de un año tipo hay más pérdidas de calor que ganancias, principalmente por la cubierta en los meses de invierno., también por las infiltraciones de aire descontroladas y por los acristalamientos.

Durante el mes de mayo la cubierta proporciona calor al interior, procedente de la radiación solar y ambiente exterior.


SIMULACIÓN TÉRMICA. MODELO BASE (CASO 1)

BALANCE TERMICO ANUAL S. ESPERA


SIMULACIÓN TÉRMICA. MODELO BASE (CASO 1)

BALANCE TERMICO ANUAL S. LLEGADAS

El calentamiento por radiacion solar sobre huecos acristalados pasa a un segundo plano en la Sala de llegadas


SIMULACIÓN TÉRMICA

PROPUESTAS DE MEJORA

CASO 2: persiana exterior de protección solar automatizada

CASO 3: celosía de lamas de aluminio por el exterior

CASO 4: persiana interior + celosía exterior

CASO 5: vidrio exterior de 6 mm con bajo factor solar (SHGC=0.48) con cámara de aire de 12 mm


SIMULACIÓN TÉRMICA. PROPUESTAS DE MEJORA

CASO 2: persiana exterior de protección solar automatizada

la curva amarilla (ganancias solares) sobrepasa ligeramente los 20 W/m2 en las horas centrales del día 21 de marzo (sobre las 12 del mediodía)




la curva amarilla (ganancias solares) casi alcanza los 30 W/m2 en las horas centrales del día 21 de marzo (sobre las 12 del mediodía), ligeramente inferior a la del estado actual



CASO 4: persiana interior + celosía exterior

resultados muy similares a los de la persiana por sí sola (caso 2), para el día 21 de marzo



CASO 5: vidrio exterior de 6 mm con bajo factor solar (SHGC=0.48) con cámara de aire de 12 mm



CASO 5: vidrio exterior de 6 mm con bajo factor solar

la curva amarilla (ganancias solares) alcanza los 25 W/m2 en las horas centrales del día 21 de marzo (sobre las 12 del mediodía)



COMPARATIVO ANUAL CASOS 1 A 5

la medida más efectiva para reducir las ganancias solares a través de huecos acristalados a lo largo de un año, es la instalación de persianas exteriores (caso 2)


VENTILACIÓN: ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO DE AIRE

ESTADO ACTUAL

Las ventanas no son operables, no hay entradas de aire controladas y sólo hay previstas salidas de aire por cubierta que resultan insuficientes para evacuar todo el aire requerido


VENTILACIÓN: ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO DE AIRE

SIMULACION POR COMPUTADORA:ANALISIS CFD

Se observa el movimiento de aire caliente ascendente hacia las salidas por cubierta

Las velocidades altas se alcanzan cerca del techo, y no en la zona ocupada


RECOMENDACIONES

ESTRATEGIAS DE ACONDICIONAMIENTO

1. Enfriamiento pasivo radiante: enfriamiento de la losa de piso mediante ventilación nocturna-matutina (Durante al menos 2 h cuando la temperatura exterior está alrededor de 15ºC). Requiere pavimento de concreto, pétreo ó cerámico

2. Renovación de aire (evacuación del calor producido por los ocupantes): apertura rejillas y huecos de entrada y salida de aire

3. Movimiento de aire (0.4 a 1 m/s)- ventiladores de techo

4. Reducir ganancias de calor solares por acristalamiento- persianas exteriores motorizadas automatizadas

5. Reducir cargas térmicas por iluminación- automatización de su encendido/apagado

6. Generar microclima más templado – ajardinamiento terraza sur


VENTILACIÓN NATURAL

OBJETIVOS:•Evacuar calor producido por los ocupantes•Renovar el aire viciado (CO2, humedad)•Favorecer el confort (enfriamiento radiante pasivo)

CRITERIOS:

•Aportación de aire mínima por persona: 10 L/s

•Tasa de renovación: De 1 a 3 renovaciones por hora

DIMENSIONADO (RESULTADO SIMULACION):

•Sala de Espera: 29 m2 entrada aire + 29 m2 salida

•Sala Llegadas: 10 m2 entrada + 10 m2 salida

•Se procurarán aperturas de salida ligeramente mayores (+10%) en superficie a las entradas para potenciar la renovación del aire.



SALA LLEGADAS INTERNACIONAL

•rejillas de lamas de aluminio regulables en fachada, rejillas de lamas de aluminio fijas interiores

•automatismos para controlar apertura de rejillas con sensores de temperatura interior y exterior, sensor de CO2 y sensor de humedad relativa

• ventiladores de techo para mover el aire (confort)



SALA ESPERA

•rejillas de lamas de vidrio regulables en fachada, rejillas de lamas de aluminio fijas interiores

•automatismos para controlar apertura de rejillas con sensores de temperatura interior y exterior, sensor de CO2 y sensor de humedad relativa

• ventiladores de techo para mover el aire (confort)


VENTILACIÓN NATURAL - CORTE TRANSVERSAL

Ducto de aire hasta boca de expulsión en cubierta


PROTECCION SOLAR

PERSIANAS EXTERIORES MOTORIZADAS AUTOMATIZADAS

•TEJIDO MIXTO POLIESTER-PVC• Transmision solar 10%• Reflexion solar:36%• Absorcion solar: 54%• Transmision visual 10%

•SENSOR TERMICO SOBRE VIDRIO (Bajan con intensidad de radiacion solar ≥120 watt/m2)


AUTOMATIZACION ILUMINACION

OBJETIVOS:•Reducir ganancia de calor interna por iluminacion artificial•Ahorrar electricidad

CRITERIOS:

•Encendido automático cuando el nivel de iluminación ambiental al interior con luz natural baja de 500 lux


AJARDINAMIENTO TERRAZA SUR- selección especies

OBJETIVOS:•Crear microclima para introducir aire fresco exterior•Labor educativa y cultural a los viajeros•Deleite visual e imagen

CRITERIOS:

•Especies endémicas de bajo mantenimiento y nulo o poco riego•Capa de 30 cm de tierra vegetal sobre terraza impermeabilizada


AJARDINAMIENTO TERRAZA SUR- selección especies


CAMBIO PAVIMENTO ALFOMBRADO

e s t e i n

Grupo Melbmex SA de CVwww.estein.com

estudio de confort térmico y proyecto de acondicionamiento

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