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 Radiación Solar Global (media año): 4 kWh/m2 día

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

Cubo 1m X 1m Análisis Radiación incidente en las fachadas Radiación en edificio con giro a 0º 30º y 45º.

Humedad relativa media año: 80%

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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

1. Hormigón

2. Placas de Aluminio

3.Vidrio Simple

4.Vidrio Reflexivo

5.Vidrio con Protección Solar

6. Vidrio Doble Bajo Emisivo

* Evaluación de Propiedades – Simplificada

FS (%) 100 80 60 40

83 51

60

58

5. Vidrio prot. solar

6. Vidrio bajo emisivo

20

0 3. Vidrio simple 4. Vidrio Reflexivo

Fachada 1. Hormigón 2. Placas Aluminio 3. Vidrio Simple 4. Vidrio Reflexivo 5. Vidrio Prot. Solar 6. Vidrio Doble Bajo Emisivo

U (W/m²K) 3,16 5,88 5,78 5,36 3,49 1,77

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ANÁLISIS DE SIMULACIONES 4 Etapas: A - Edificios sin entorno urbano a 0º

Design Builder + Energy Plus

B - Edificios con entorno urbano C - Edificios sin entorno urbano girados a 30º y 45º D - Comparaciones entre todos los casos

Edificios sin entorno a 0º: Orden de Efectividad de Confort Térmico Disconfort Total/ Fachadas Confort calor Confort frío Confort año 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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ANÁLISIS CONCLUSIONES DE SIMULACIONES Edificios con entorno x sin entorno En un año:

Gastos Energéticos con refrigeración y calefacción/ año (Wh/m2) 55.000,00

* Menos 36% ganancias solares

50.000,00

* Menos 28% gastos con refrigeración

45.000,00

* Más 7% gastos con calefacción

40.000,00

* Menos 16% gastos totales climatización

35.000,00 30.000,00 25.000,00 20.000,00 15.000,00 10.000,00 Hormigón

Alumínio

Vidrio Simples

Vidrio Reflexivo

Vidrio Protección Solar

Vidrio Doble Bajo Emisivo

Refrigeración Sin entorno

Refrigeración Con entorno

Calefación Sin entorno

Calefación Con entorno

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ANÁLISIS DE SIMULACIONES CONCLUSIONES

Pequeñas proporciones: * 30º X 0º = 5%

Comparaciones con giros 0º, 30º y 45º * Ganancias Solares 30º y 45º:

Gastos Energéticos con climatización artificial/ año (Wh/m2)

+ en verano (3,6% y 4,6%)

75.000,00 73.000,00

- en invierno (3,5% y 5,1%)

71.000,00 69.000,00

Radiación Solar incidente (kW) de un día promedio de cada mes del año/ cubo 1m x 1m 7,00 6,80 6,60 6,40 6,20 6,00 5,80 5,60 5,40 5,20 5,00

más gastos climatización/ año

* 45º X 0º = 7%

67.000,00 65.000,00 63.000,00 61.000,00 59.000,00

Cubo 1

0º

57.000,00

55.000,00

Cubo 2 30º

53.000,00

Cubo 3 45º

51.000,00 49.000,00 47.000,00 45.000,00 Hormigón

Alumínio

Vidrio Simples

Vidrio Reflexivo

0º

45º

30º

Vidrio Vidrio Doble Protección Bajo Emisivo Solar

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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