30/09/2015

SIMULACIÓN A UN EDIFICIO TIPO  CON VIDRIO Y COMPLEMENTOS DE  VENTANA

Sumario 1.

2.

Confort ■

Confort térmico

■ ■

Temperatura operativa Ventilación natural

Protecciones solares ■ ■

3.

Estrategias Nueva oferta K·LINE

Simulación Térmica Dinámica de un edificio plurifamiliar ■ ■ ■ ■

Evolución de las temperaturas a lo largo de una semana Comparación de las tecnologías y de las orientaciones Monitorización Cálculo de ahorro energético y económico

4.

Estudio de iluminación natural

5.

Conclusión

1

30/09/2015

Confort - Confort térmico - Temperatura operativa - Ventilación natural

Confort térmico (definición) 

Exigencia: • Garantizar una temperatura agradable en época de calor evitando recurrir a sistemas de climatización. Radiación directa (sol)

Respiración

Evaporación (transpiración)

Convección (corriente de aire)

Radiación infrarroja (intercambio con las paredes) Metabolismo (actividad física)

Conducción (contacto directo)

• Entre los factores que inciden en el confort, el control de la temperatura radiante es primordial.

2

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Temperatura operativa (definición)



Regulación térmica del cuerpo humano JAE6

JAE7

• • •

ISO 7730

JAE5

El cuerpo posee una capacidad de autorregulación limitada. El rango de variación de la sensación de confort térmico por autorregulación es lo que se denomina zona de confort térmico. La sensación de confort puede variar de un individuo a otro y en función del clima exterior.

3

Diapositiva 6 JAE5

Actividad metabólica

JAE6

temperatura operativa óptima

JAE7

Vestimenta

Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015

30/09/2015

Free-cooling (definición)  El "free cooling" consiste en enfriar un edificio mediante ventilación aprovechando la energía gratuita del aire exterior cuando éste se encuentra a una temperatura inferior a la temperatura interior .

 El free-cooling nocturno, llamado night-cooling, consiste en enfriar los edificios por la noche mediante el aire exterior. Hablamos de “descarga nocturna” del edificio ya que éste evacúa todo el excedente de calor acumulado durante el día.

Protecciones solares - Estrategias - Nueva oferta K·LINE

4

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Estrategias de protección Posición de la protección solar • Interior • Integrada • Exterior

Vidrio

Orientación

• Tintado • Reflectante • Selectivo

• Tablero fijo • Lamas orientables

Gestión del aporte solar Modulación del aporte solar y de luz

Objetivo Sw ≤ 0.15

Vidrios TLw/Sw 0,7 Vidrio TBE 0,6

Los vidrios de control solar disminuyen el Scw (invierno)

Vidrio tintado Vidrio selectivo (60/28)

OBJETIVO Sw ≤ 0.15

Transmisión luminosa TLw

0,5

0,4

0,3

Ningún vidrio por sí solo puede cumplir con el objetivo Sw < 0.15

Vidrio selectivo (41/22) Vidrio reflectante

0,2

VERANO: Limitar el aporte solar

0,1

INVIERNO: Favorecer el aporte solar

0 0

0,1

0,2

0,3 Factor solar Sw

0,4

0,5

0,6

5

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Ubicación de la protección solar Ubicación protección solar • exterior (persiana) TLw ≈ 0% Sw ≈ 0.03 • integrada (K·LINE AIR) TLw ≈ 0% Sw ≈ 0.10 • interior (tela de oscurecimiento) TLw ≈ 0% Sw ≈ 0.45

El efecto invernadero, que genera no confort, se acentúa debido a la capa reflectante de baja emisividad del vidrio en el caso de la protección solar interior

Sw3 ≈ 0.05 ventilación

Sw1 ≈ 0

Sw1 ≈ 0

transmisión directa

transmisión directa

Sw1 ≈ 0

transmisión directa

Sw2 ≈ 0.03

Sw2 ≈ 0.10

reemisión térmica

Sw2 ≈ 0.40

reemisión térmica

reemisión térmica

Orientación de lamas móviles Orientación de la protección solar • lamas fijas (persiana) • lamas orientables (BSO) 0.50



TLw ≈ 0% TLw ≈ 0 a 66%

Posibilidad de controlar el aporte solar y de luz

α

inclinación de las lamas

η Altura del sol



Sw ≈ 0.03 Sw ≈ 0.03 a

transmisión difusa transmisión directa

Posibilidad de ventilación a través de las lamas

ventilación

6

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Estrategias de protección aporte solar en invierno

TLws / Sws 0,7 Vidrio TBE 0,6 Vidrio tintado

Los vidrios de control solar disminuyen el Scw (invierno)

Vidrio selectivo (60/28)

OBJETIVO Sw ≤ 0.15

Transmisión luminosa TLws

0,5

0,4

0,3

Ningún vidrio por sí solo puede cumplir con el objetivo Sw < 0.15

VR y tela de oscurecimiento: no hay transmisión de luz

Vidrio selectivo (41/22)

Las persianas de lamas orientables presentan un amplio espectro entre TLws y Sws

Vidrio reflectante 0,2

Confort de verano 0,1

Volet Roulant

Tela de oscurecimiento interior (Vidrio 41/22)

Tela de oscurecimiento interior (vidrio TBE)

0 0

0,1

0,2

0,3 Factor solar Sws

0,4

0,5

0,6

KL-FP (Practicable) monobloc desbordamiento exterior

7

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KL-BC (Corredera) monobloc desbordamiento exterior

AIR (Practicable) con persiana veneciana integrada

8

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KL-FP (Practicable) con K-FLEX (persiana orientable)

KL-BC (Corredera) con K-FLEX (persiana orientable)

9

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Brise Soleil Orientable (BSO) vista exterior

BSO cerrada

BSO – 45°

Simulación Térmica Dinámica (STD) de un edificio plurifamiliar

10

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Presentación del edificio (Héliodon) 

La exposición solar varía en función de:

•

Localización geográfica: PARÍS, LYON , MARSELLA

• • •

Día: 1 de marzo a 31 de octubre Hora: 24 h Orientación: sur, oeste y este

Trayectoria en verano



Trayectoria en invierno

Supuestos señalados en el estudio normativo (Pouget consultants)

JAE22 Piso objeto de estudio (PB+2) JAE23 JAE24 JAE25 JAE26 JAE27 JAE28 JAE29 JAE30

F2 Piso de 1 habitación F3 Piso de 2 habitaciones F4 Piso de 3 habitaciones

11

Diapositiva 22 JAE22

Balcon = Balcón

JAE23

Séjour / Cuisine = Salón / Cocina

JAE24

Chambre = Habitación

JAE25

SdB = Baño

JAE26

Entrée = Recibidor

JAE27

Dgt = Distribuidor

JAE28

F2 = Piso de una habitación

JAE29

F3 = Piso de dos habitaciones

JAE30

F4 = Piso de tres habitaciones

Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015

30/09/2015

JAE32 JAE33

Ventanas y protecciones solares 1.

3.

SP: Sin protección o con la protección abierta de día

AH: Activ’Home en salón y habitaciones

AH no se comercializa en España

2.

4.

VR: Persianas en habitaciones y salón

BSO_VR: Brise Soleil (K-FLEX) Orientable en salón y persianas en habitaciones

Escenarios de cálculo 

Previsiones de ocupación: 0

Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Heure  12 13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

NO OCUPADO NOCHE OCUPADO

Apertura de las ventanas y protecciones solares: DÍA NOCHE OCUPADO protección solar

apertura ventana

protección solar

apertura ventana

NO OCUPADO EN VERANO (1 junio – 31 agosto) protección solar

apertura ventana

NO OCUPADO (entretiempo) protección solar

apertura ventana

SP VR AH

lamas a 85°

lamas a 85°

lamas a 85°

BSO

lamas a 45°

lamas a 45°

lamas a 45°

Siempre abierta

Abierta si T_int >23°C y T_ext  24°C

12

Diapositiva 23 JAE32

Séjour = Salón

JAE33

Cuisine = Cocina

Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015 Jordi Ainaud Escudero; 14/09/2015

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Simulaciones Térmicas Dinámicas Curvas durante 7 días de 24 h

Marsella - OESTE 34

VR (persiana) cerrada día y noche = buena protección ¡pero sin luz!

33

PB+2 Salón

Cerramiento levantado durante el día = T° excesivas

32

temperatura operativa [°C]

31

30 SP MARSEILLE OUEST

29

VR MARSEILLE OUEST 28

AH MARSEILLE OUEST

27

Descarga nocturna gracias a la permeabilidad del cerramiento de lamas móviles

26

25

BSO MARSEILLE OUEST

BSO o AH = Mejor protección y, además, ¡gestión de la luz!

24 20/6 - 1:00

21/6 - 1:00

22/6 - 1:00

23/6 - 1:00

24/6 - 1:00

25/6 - 1:00

26/6 - 1:00

13

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Marsella - SUR 34

Orientación SUR: Sobrecalentamiento pese a la protección que proporciona el balcón de PB+3

33

32

temperatura operativa [°C]

31

PB+2 Salón

Orientación SUR: Escasa incidencia con cerramientos eficaces frente a la radiación directa: VR, AH o BSO

30 SP MARSEILLE SUD 29

VR MARSEILLE SUD

28

AH MARSEILLE SUD

27

BSO MARSEILLE SUD

26

25

24 20/6 - 1:00

21/6 - 1:00

22/6 - 1:00

23/6 - 1:00

24/6 - 1:00

25/6 - 1:00

26/6 - 1:00

Marsella - OESTE 34

BSO_VR: efecto de la ventilación que proporciona la BSO del salón, con las persianas cerradas de noche en la habitación

33

32

PB+2 Habitación

temperatura operativa [°C]

31

30

SP MARSEILLE OUEST

29

VR MARSEILLE OUEST

28

AH MARSEILLE OUEST

27

BSO_VR MARSEILLE OUEST

26

25

24 20/6 - 1:00

AH: efecto de la ventilación nocturna directamente en la habitación 21/6 - 1:00

22/6 - 1:00

23/6 - 1:00

24/6 - 1:00

25/6 - 1:00

26/6 - 1:00

14

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Chalés de La Haute Molune (39)

BSO cerradas, lamas inclinadas a 45°



Monitorización PB+1: mediciones de las T° y flujo solar con y sin BSO

Monitorización Sábado 17 de mayo de 2014 BSO abiertas en el salón

Domingo 18 de mayo de 2014 BSO cerradas, lamas a 45° en el salón Estabilización de las condiciones interiores debida a las BSO

Aumento de temperatura debido sólo al aporte de la ventana este

Aumento de temperatura debido al aporte de la fachada sur oeste

temperatura interior (en °C)

Aumento de temperatura debido sólo al aporte de la ventana este

temperatura exterior (en °C)

radiación solar global (en W/m²)

7h

15h

7h

15h

15

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Rendimiento térmico Estudio comparativo Diferencia máxima (media) Oeste: Sud:

(A) 32,5-29 = 3,5 ºC / 28-24,5 = 3,5 ºC (B) 32,5-28,5 = 4ºC / 27,5 – 24,5 = 3ºC 26,5-24,5 = 2ºC 30-28 = 2ºC

(2 x 3,5) + 2 = 9 ºC 9/3 = 3ºC

3,5ºC de diferencia de media 2ºC de diferencia de media

3ºC menos de media en una Superficie de 37m2, que son 92,5m3

Sin protección solar - Potencia térmica requerida – Frigorías Tº exterior alcanza los 40ºC –> Valor de cálculo de 43,3 a 56,4 (43,3 en el caso estudiado) 92,5m3 x 43,3 = 4005,3 frigorías / hora

Con protección K-FLEX- Potencia térmica requerida – Frigorías Tº exterior alcanza los 30ºC –> Valor de cálculo de 36,1 a 47 (38 en el caso estudiado) 92,5m3 x 38 = 3515 frigorías / hora

Diferencia de consumo energético y económico entre solución sin protección y con K-FLEX Diferencia de frigorías / hora = 490,3 → son 0,21 kwh a 0,125€/kwh = 0,026€/h 0,026€/h x 16 = 0,416 €/día

0,416€ x 31 = 12,896 €/mes

12,896 x 5 = 64,45 €/año

*cálculos aproximados variables en función de los hábitos de consumo de energía

Conclusiones Las Simulaciones Térmicas Dinámicas indican: 1.

El uso de una protección exterior es indispensable para limitar el sobrecalentamiento.

2.

Mantener las persianas cerradas de día es una buena solución que permite limitar la T° interior, pero a costa de la luz.

3.

De día, las protecciones de lamas orientables (BSO y AH) son más eficaces y mantienen una luminosidad natural. Además, permiten la visión exterior.

4.

De noche, el enfriamiento nocturno (night cooling) es posible gracias a las lamas de orientación variable.

16

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Estudio de iluminación natural

Definición del confort visual  El confort visual es una sensación subjetiva relacionada con la • cantidad, • la distribución (ausencia de sombras molestas o deslumbramiento) • y la calidad de la luz (color neutro).  El entorno visual nos proporciona una sensación de confort cuando podemos ver los objetos claramente y sin fatigarnos en un ambiente de color agradable.  La unidad de medida de la iluminación es el LUX. Zona de no confort. Sobrecalentamiento potencial de la habitación

Zona de confort

Zona de penumbra Uso de iluminación artificial

17

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Piso objeto de estudio (ático)

Vista interior de la habitación

BSO – 85°

BSO – 45°

VR

AH – 10°

AH – 85°

18

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Orientación este 21 de marzo – 9h Elevación: 23°

Sin protección Sin protección

BSO – 45° Este 21 de marzo 9h

AH – 85°

BSO – 85°

VR

AH – 10°

19

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270 Lux

2000 Lux

BSO – 45°

Sin protección

Este 21 de marzo 9h

290 Lux

850 Lux

AH – 85° 20 Lux

BSO – 85° 50 Lux

VR

AH – 10°

Orientación este 21 de junio – 9h Elevación: 40°

20

30/09/2015

BSO – 45°

Sin protección Este 21 de junio 9h

AH – 85°

BSO – 85°

VR

AH – 10°

800 Lux

2800 Lux

BSO – 45°

Sin protección

Este 21 de junio 9h

370 Lux

1100 Lux

BSO – 85°

AH – 85°

40 Lux

100 Lux

VR

AH – 10°

21

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Orientación sur 21 de marzo – 12h Elevación: 43°

BSO – 45°

Sin protección Sur 21 de marzo 12h

AH – 85°

BSO – 85°

VR

AH – 10°

22

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300 Lux

3000 Lux

BSO – 45°

Sin protección

Sur 21 de marzo 12h

500 Lux

1000 Lux

BSO – 85°

AH – 85°

40 Lux

150 Lux

VR

AH – 10°

Orientación sur 21 de junio – 12h Elevación: 66°

23

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BSO – 45°

Sin protección Sur 21 de junio 12h

AH – 85°

BSO – 85°

VR

AH – 10°

500 Lux

1100 Lux

BSO – 45°

Sin protección

Sur 21 de junio 12h

350 Lux

310 Lux

BSO – 85°

AH – 85°

10 Lux

60 Lux

VR

AH – 10°

24

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Orientación oeste 21 de marzo – 18h Elevación: 10°

BSO – 45°

Sin protección

Oeste 21 de marzo 18h

AH – 85°

BSO – 85°

VR

AH – 10°

25

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180 Lux

1300 Lux

BSO – 45°

Sin protección

Oeste 21 de marzo 18h

300 Lux

970 Lux

BSO – 85°

AH – 85°

10 Lux

30 Lux

VR

AH – 10°

Orientación oeste 21 de junio – 18h Elevación: 24°

26

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BSO – 45°

Sin protección Oeste 21 de junio 18h

AH – 85°

BSO – 85°

VR

AH – 10°

500 Lux

3000 Lux

BSO – 45°

Sin protección

Oeste 21 de junio 18h

500 Lux

1500 Lux

BSO – 85°

AH – 85°

30 Lux

100 Lux

VR

AH – 10°

27

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Conclusiones

•

En verano, sin protección exterior, la luz inunda la habitación, lo que enseguida puede producir sensación de no confort.

•

La persiana es una buena solución para protegerse del calor, pero produce oscuridad.

•

El Activ’Home brinda al mismo tiempo una buena gestion de la luz y una ocultación satisfactoria para las habitaciones de noche. Buen confort visual.

•

La BSO proporciona un ajuste fino de la luz y con mejor difusión, incluidas las partes de la habitación más alejadas, así como el máximo confort visual.

A recordar: 1.

El uso de una protección exterior es indispensable para limitar el sobrecalentamiento y garantizar la confortabilidad del interior de la vivienda.

2.

La persiana cerrada de día es una buena solución que permite limitar la T° interior, pero produce oscuridad y no permite ver el exterior.

3.

Las protecciones solares de ocultación variable (BSO y AH) son aún más eficaces que la persiana para proteger del sobrecalentamiento en verano y limitar el aporte solar.

4.

La protección Activ’Home permite que se enfríe el edificio de noche con una seguridad absoluta (intrusiones, tormentas,…).

5.

Las protecciones solares de ocultación variable (BSO y AH) brindan una iluminación natural mucho mejor y permiten el ajuste fino de la luz a lo largo del día.

6.

Preservan la intimidad de las personas al tiempo que permiten la visión del exterior: ver sin ser visto.

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