GestiEnergéticaMODELADO DEEDIFICIO Y CÁLCULO DEAHORROSENERGÉTICOSEdificio de oficinas en TarragonaVíctor Moreno Solana    ...
ContenidoINDICE DE TABLAS ...................................................................................................
INDICE DE TABLASTabla 1. Composición de los cerramientos ............................................................... 6...
INDICE DE ILUSTRACIONESIlustración 1. Modelado del edificio..................................................................
DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIODescripción.Emplazamiento y dimensiones según planos adjuntos. El complejo consta de dosedificios,...
Cerramientos.                Tabla 1. Composición de los cerramientos                                                     ...
Horarios de Ocupación.Tanto los horarios de ocupación, como las ganancias internas de cada zona deledificio son las mismas...
Simulación en modo pasivoEn estas simulaciones no se considera el uso de sistemas de climatización, sinosolo el aprovecham...
Tabla 5. Ventilación          ZONAS                                                Ventilación                            ...
1. RESULTADOS EDIFICIO DE REFERENCIAPara realizar esta simulación se ha programado la ventilación natural calculada.Las ab...
Observamos que la ventilación interior que obtenemos con esta configuración deaberturas sobrepasa los mínimos exigidos por...
1.2. AGOSTO               Ilustración 4. Distribución de temperaturas. Referencia. Pasivo. AgostoSin embargo, para el mes ...
1.1. ENERO            Ilustración 5. Ganancias Internas + Cerramientos. Referencia. Pasivo. EneroEn esta gráfica comprobam...
En esta gráfica observamos la franja de temperaturas de confort (sombreadoamarillo). Vemos que durante el mes de enero, ro...
Ilustración 8. Confort. Referencia. Pasivo. AgostoComprobamos cómo nos encontramos desplazamos de la franja de confortbast...
PROPUESTA DE MEJORAS DE DISEÑO    1. Tipología y morfología de la fachadaCon el análisis anterior, decidimos proponer mejo...
Ilustración 9. Estudio paramétrico % Acristalamientos en fachada Vs Ganancias solares. Mes cálido.            Ilustración ...
en verano 8, y menor la temperatura interior en invierno 9. En este supuesto latemperatura interior se acerca más al confo...
El tratamiento superficial de cara del vidrio en contacto con la cámara de airemejora considerablemente su coeficiente de ...
tiene en el consumo eléctrico de iluminación del edificio. Este empeoramiento lopodemos observar comparando la siguiente g...
sol radia en la cubierta en vez que en la fachada sur 12. Así favorecemos lailuminación natural durante todo el año, y el ...
Ilustración 13. Modelado del edificio. Exterior.                               Ilustración 14. Modelado del edificio. Inte...
Ilustración 15. Ganancias Internas + Balence de energía. Pasivo. LamasComprobamos cómo ha evolucionado la distribución de ...
Ilustración 16. Distribución de temperaturas. Pasivo. Lamas. AGOSTOObservamos Como disminuye ligeramente las horas de disc...
Simulación en modo activoEn estas simulaciones se considera la activación de sistemas de ventilaciónmecánica, calefacción ...
Tabla 12. Iluminación. Mecánico           ZONAS                                               Iluminación                 ...
Tabla 15. HVAC. Mecánico          ZONAS                                          HVAC                            Tª calef ...
Ilustración 17. Cargas térmicas del sistema. ReferenciaComprobamos que no es necesaria la aportación de calor al edificio ...
Ilustración 18. Desglose de combustibles. ReferenciaObservamos que el mayor consumo del edificio responde a la refrigeraci...
Ilustración 19. Ganancias Internas + Balances de calor. Activo. Referencia.Del análisis de los resultados se obtiene la co...
PROPUESTA DE MEJORAS DE DISEÑO   1. FreeCooling + Ventilación mixta + Ventilación nocturnaLa tecnología FreeCooling nos pe...
Ilustración 21. Desglose de combustible. FreeCooling + Ventilación natural nocturna   2. Recuperador de calorCon esta tecn...
Ilustración 22. Cargas del sistema. Recuperador de calor.En esta gráfica obtenemos los ahorros conseguidos gracias al recu...
Comparando estos resultados con los obtenidos en la simulación de referencia,apreciamos una disminución de los consumos en...
Ilustración 25. Desglose de combustibles. Sensores de iluminancia.En esta gráfica verificamos el ahorro conseguido gracias...
ANÁLISIS COMPARATIVOAnálisis comparativo en modo pasivoPara comparar el comportamiento de los modelos en modo pasivo el pu...
La siguiente tabla nos muestra las horas de disconfort del edificio de referenciaen los meses cálidos.                    ...
Verano: Horas en o por encima de 32 ºC    740    720    700                                                               ...
Tabla 22. Consumos y ahorros energéticos. Recuperador de calor. Activo                                                    ...
Tabla 23. Consumos y ahorros energéticos. FreeCooling + Ventilación natural nocturna. Activo                 FREE COOLING ...
La tabla anterior es la que vamos a utilizar para cuantificar el ahorro conseguidopor la incorporación de sensores de ilum...
La siguiente tabla y gráfica, es un resumen de los ahorros energéticos obtenidosen la simulación en modo activo.          ...
Anual: consumo energético total por                      iluminación (kWh)500000,000400000,000300000,000                  ...
Simulación del edificio finalPara concluir este estudio, se realiza una simulación final del edificio incluyendotodas las ...
Son todas aplicadas a la simulación final.En las siguientes gráficas podemos observar los resultados obtenidos.           ...
Ilustración 30. Ganancias internas + Balance de calor. Edificio finalObservamos que los consumos totales han disminuido re...
Tabla 28. Consumos y ahorros energéticos. Edificio final                                                               EDI...
La tabla anterior nos aporta los valores cuantitativos y porcentuales de losconsumos y ahorros energéticos obtenidos con t...
600000,00 400000,00 200000,00       0,00 -200000,00 -400000,00 -600000,00                                                 ...
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MODELADO DE EDIFICIO Y CÁLCULO DE AHORROS ENERGÉTICOS EN EDIFICO DE OFICINAS DE TARRAGONA

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Memoria Simulaciones energéticas

  1. 1. GestiEnergéticaMODELADO DEEDIFICIO Y CÁLCULO DEAHORROSENERGÉTICOSEdificio de oficinas en TarragonaVíctor Moreno Solana Abril 2011
  2. 2. ContenidoINDICE DE TABLAS .................................................................................................... 3INDICE DE ILUSTRACIONES ..................................................................................... 4Descripción del edificio. ............................................... 5Descripción. ................................................................................................................ 5Cerramientos. .............................................................................................................. 6Horarios de Ocupación............................................................................................... 7Simulación en modo pasivo ......................................... 8Programaciones de la simulación pasiva .................................................................. 81. RESULTADOS EDIFICIO DE REFERENCIA ...................................................... 101.1. ENERO ............................................................................................................... 111.2. AGOSTO ............................................................................................................. 121.1. ENERO ............................................................................................................... 131.2. AGOSTO ............................................................................................................. 14PROPUESTA DE MEJORAS DE DISEÑO ................................................................ 161. Tipología y morfología de la fachada ................................................................ 162. Propiedades térmicas del muro cortina ............................................................ 183. Mecanismos de sombreado en fachadas más afectadas .............................. 20Simulación en modo activo ........................................ 25Programaciones de la simulación mecánica ........................................................... 251. RESULTADOS EDIFICIO DE REFERENCIA ...................................................... 271.1. Gráfica de datos mensuales de cargas del sistema ........................................ 271.2. Gráfica de datos mensuales de desglose de combustibles ........................... 281.3. Gráficas de datos mensuales de ganancias internas y cerramientos yventilación .................................................................................................................. 29PROPUESTA DE MEJORAS DE DISEÑO ................................................................ 311. FreeCooling + Ventilación mixta + Ventilación nocturna ................................ 312. Recuperador de calor ........................................................................................ 323. Colocación de sensores de iluminación ........................................................... 34Análisis comparativo .................................................. 36Análisis comparativo en modo pasivo ..................................................................... 36Análisis comparativo en modo mecánico ................................................................ 38Simulación del edificio final ...................................... 385 2
  3. 3. INDICE DE TABLASTabla 1. Composición de los cerramientos ............................................................... 6Tabla 2. Horarios de ocupación ................................................................................. 7Tabla 3. Ocupación ..................................................................................................... 8Tabla 4. Iluminación .................................................................................................... 8Tabla 5. Ventilación ..................................................................................................... 9Tabla 6. Otras cargas internas ................................................................................... 9Tabla 7. HVAC ............................................................................................................. 9Tabla 8. Propiedades acristalamiento referencia .................................................... 18Tabla 9. Propiedades acristalamiento mejorados ................................................... 19Tabla 10. Propiedades de lamas metálicas exteriores ........................................... 21Tabla 11. Ocupación. Mecánico .............................................................................. 25Tabla 12. Iluminación. Mecánico .............................................................................. 26Tabla 13. Ventilación. Mecánico ............................................................................... 26Tabla 14. Otras cargas internas. Mecánico ............................................................. 26Tabla 15. HVAC. Mecánico ....................................................................................... 27Tabla 16. Horas disconfort. Referencia. Enero ........................................................ 36Tabla 17. Horas disconfort. Vidrios electro-reflectantes. Enero .............................. 36Tabla 18. Horas disconfort. Referencia. Agosto ...................................................... 37Tabla 19. Horas disconfort. Lamas metálicas. Agosto ........................................... 37Tabla 20. Mejoras energéticas. Pasivo .................................................................... 37Tabla 21. Consumos energéticos. Referencia. Activo ............................................ 38Tabla 22. Consumos y ahorros energéticos. Recuperador de calor. Activo.......... 39Tabla 23. Consumos y ahorros energéticos. FreeCooling + Ventilación naturalnocturna. Activo......................................................................................................... 40Tabla 24. Consumos y ahorros energéticos. Sensores de iluminancia.REFERENCIA............................................................................................................. 40Tabla 25. Consumos y ahorros energéticos. Sensores de iluminancia. Activo ..... 41Tabla 26. Ahorros energéticos. Activo ..................................................................... 42Tabla 27. Consumos energéticos. Edificio Referencia Activo ................................ 46Tabla 28. Consumos y ahorros energéticos. Edificio final ...................................... 47 3
  4. 4. INDICE DE ILUSTRACIONESIlustración 1. Modelado del edificio............................................................................ 5Ilustración 2. Renovaciones hora de oficina. ........................................................... 10Ilustración 3. Distribución de temperaturas. Referencia. Pasivo. Enero ................. 11Ilustración 4. Distribución de temperaturas. Referencia. Pasivo. Agosto............... 12Ilustración 5. Ganancias Internas + Cerramientos. Referencia. Pasivo. Enero ..... 13Ilustración 6. Confort. Referencia. Pasivo. Enero .................................................... 13Ilustración 7. Ganancias Internas + Cerramientos. Referencia. Pasivo. Agosto ... 14Ilustración 8. Confort. Referencia. Pasivo. Agosto .................................................. 15Ilustración 9. Estudio paramétrico % Acristalamientos en fachada Vs Gananciassolares. Mes cálido. .................................................................................................. 17Ilustración 10. Temperatura del aire interior, % acristalamientos en fachada. Mesfrío. ............................................................................................................................. 17Ilustración 11. Distribución de temperaturas. Vidrios electro-reflectantes. ............ 19Ilustración 12. Temperaturas interiores. Pasivo. Mejora de acristalamientos. ....... 20Ilustración 13. Modelado del edificio. Exterior. ........................................................ 22Ilustración 14. Modelado del edificio. Interior. ......................................................... 22Ilustración 15. Ganancias Internas + Balence de energía. Pasivo. Lamas ........... 23Ilustración 16. Distribución de temperaturas. Pasivo. Lamas. AGOSTO ............... 24Ilustración 17. Cargas térmicas del sistema. Referencia ........................................ 28Ilustración 18. Desglose de combustibles. Referencia ........................................... 29Ilustración 19. Ganancias Internas + Balances de calor. Activo. Referencia. ....... 30Ilustración 20. Cargas térmicas. FreeCooling + Ventilación natural nocturna ...... 31Ilustración 21. Desglose de combustible. FreeCooling + Ventilación naturalnocturna..................................................................................................................... 32Ilustración 22. Cargas del sistema. Recuperador de calor. .................................... 33Ilustración 23. Desglose de combustibles. Recuperardor de calor. ...................... 33Ilustración 24. Ganancias internas + Balances de calor. Recuperador de calor. . 34Ilustración 25. Desglose de combustibles. Sensores de iluminancia. ................... 35Ilustración 26. Ganancias interiores + Balances de calor. Sesores de iluminancia. ................................................................................................................................... 35Ilustración 27. Modelado final ................................................................................... 44Ilustración 28. Cargas del sistema. Edificio final ..................................................... 45Ilustración 29. Desglose de combustibles. Edificio final ......................................... 45Ilustración 30. Ganancias internas + Balance de calor. Edificio final .................... 46Ilustración 31. Consumos energéticos. Edificio final ............................................... 48Ilustración 32. Consumos energéticos..................................................................... 49Ilustración 33. Ahorro conseguido ........................................................................... 49 4
  5. 5. DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIODescripción.Emplazamiento y dimensiones según planos adjuntos. El complejo consta de dosedificios, parking y zona ajardinada.Contiene recepción, oficinas, sala de conferencias, gimnasio y vestuarios paragimnasio y trabajadores. Además hay un parking en P-1 y P-2 donde tambiénpodría ubicarse opcionalmente una sala técnica.Hay vestuarios de hombres con 8 duchas, y de mujeres con 8 duchas. En ambosvestuarios hay 30 usuarios por la mañana (60 servicios en total) y 10 usuarios porla tarde (20 servicios).Para simplificar el modelo, no se han incluido las zonas de planta sótano, ni lasescaleras y ascensores, en los resultados de las simulaciones.Se diseña el muro cortina con la disposición de una franja de 50 cm deacristalamiento operable en la parte superior de cada planta, para permitir laventilación natural, por dichas aberturas. Ilustración 1. Modelado del edificio 5
  6. 6. Cerramientos. Tabla 1. Composición de los cerramientos 6
  7. 7. Horarios de Ocupación.Tanto los horarios de ocupación, como las ganancias internas de cada zona deledificio son las mismas durante todo el año; excepto que la programación de lavariable difiera durante el año.Los horarios de ocupación elegidos para cada tipo de zona, corresponden a lassiguientes programaciones pre-configuradas que podemos encontrar en labiblioteca de Design Builder.A pesar de que en el enunciado de la práctica se marcaba 40 trabajadores porplanta, a mi entender, con la superficie de planta que tenemos, el nº detrabajadores puede ser mayor, hasta un ratio de 0,11 pers/m2. Por estodimensionamos los dispositivos de ventilación de manera previsora, por futurosaumentos de ocupación 1. Tabla 2. Horarios de ocupación TIPO DE ZONA Programación P. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 Office_FitGym_Occ P. BAJA - HALL Office_Circulation_Occ P. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 Office_Changing_Occ P. BAJA - HALL GYM Office_Circulation_Occ P. BAJA - DUCHAS 1 y 2 Office_Toilet_Occ P. 1 - SALA 1 a 7 Office_OpenOff_Occ P. 1 - DISTRIBUIDOR Office_Circulation_Occ P. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 Office_OpenOff_Occ P. 2 - DISTRIBUIDOR Office_Circulation_Occ1 Los valores de ocupación se pueden observar en Programaciones de simulación. 7
  8. 8. Simulación en modo pasivoEn estas simulaciones no se considera el uso de sistemas de climatización, sinosolo el aprovechamiento de recursos como la ventilación natural y el soleamientopara lograr el máximo confort térmico posible.Primeramente se realiza dos simulaciones del edificio en estudio en modo pasivo,una en el mes de enero y otra en agosto. Cada simulación nos aportará lainformación necesaria para poder actuar en el edificio, buscando ahorroenergético en calefacción (enero) o en refrigeración (agosto).Programaciones de la simulación pasiva Tabla 3. Ocupación ZONAS Superficie Volumen Ocupación m2 m3 pers/m2 pers ProgramaciónP. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 681,71 2045,13 0,16 112,35 Office_FitGym_OccP. BAJA - HALL 61,27 183,80 0,12 7,19 Office_Circulation_OccP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 194,32 582,96 0,10 19,43 Office_Changing_OccP. BAJA - HALL GYM 68,19 204,56 0,12 8,00 Office_Circulation_OccP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 72,90 218,69 0,11 8,19 Office_Toilet_OccP. 1 - SALA 1 a 7 1035,05 2587,63 0,11 114,89 Office_OpenOff_OccP. 1 - DISTRIBUIDOR 44,29 110,73 0,12 5,20 Office_Circulation_OccP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 1045,73 2614,33 0,11 116,08 Office_OpenOff_OccP. 2 - DISTRIBUIDOR 44,29 110,73 0,12 5,20 Office_Circulation_Occ Tabla 4. Iluminación ZONAS Iluminación lux W/m2 100 lux W Control Programación2P. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 150 5 5112,83 NO Office_FitGym_LightP. BAJA - HALL 100 5 306,34 NO Office_Circulation_LightP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 100 5 971,60 NO Office_Changing_LightP. BAJA - HALL GYM 100 5 340,93 NO Office_Circulation_LightP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 200 5 728,98 NO Office_Toilet_LightP. 1 - SALA 1 a 7 400 5 20701,00 NO Office_OpenOff_LightP. 1 - DISTRIBUIDOR 100 5 221,45 NO Office_Circulation_LightP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 400 5 20914,60 NO Office_OpenOff_LightP. 2 - DISTRIBUIDOR 100 5 221,45 NO Office_Circulation_Light 8
  9. 9. Tabla 5. Ventilación ZONAS Ventilación l/s pers l/s r.h. Sistema Tª Vent Nat (ºC) ProgramaciónP. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 30 3370,37 5,93 Nat Prog 22 Office_FitGym_OccP. BAJA - HALL 10 71,87 1,41 Nat Prog 22 Office_Circulation_OccP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 10 194,32 1,20 Nat Prog 22 Office_Changing_OccP. BAJA - HALL GYM 10 79,98 1,41 Nat Prog 22 Office_Circulation_OccP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 12 98,32 1,62 Nat Prog 22 Office_Toilet_OccP. 1 - SALA 1 a 7 10 1148,91 1,60 Nat Prog 22 Office_OpenOff_OccP. 1 - DISTRIBUIDOR 10 51,95 1,69 Nat Prog 22 Office_Circulation_OccP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 10 1160,76 1,60 Nat Prog 22 Office_OpenOff_OccP. 2 - DISTRIBUIDOR 10 51,95 1,69 Nat Prog 22 Office_Circulation_Occ Tabla 6. Otras cargas internas ZONAS Otros Cargas Internas W/m2 Programación3P. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 15,00 Office_FitGym_EquipP. BAJA - HALL 1,85 Office_Circulation_EquipP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 5,00 Office_Changing_EquipP. BAJA - HALL GYM 1,85 Office_Circulation_EquipP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 5,48 Office_Toilet_EquipP. 1 - SALA 1 a 7 11,17 Office_OpenOff_EquipP. 1 - DISTRIBUIDOR 1,85 Office_Circulation_EquipP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 11,17 Office_OpenOff_EquipP. 2 - DISTRIBUIDOR 1,85 Office_Circulation_Equip Tabla 7. HVAC ZONAS HVAC Tª calef (ºC) Programación5 Tª ref (ºC) Programación6 Sistema2P. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 18 Off 28 Off XP. BAJA - HALL 18 Off 28 Off XP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 20 Off 25 Off XP. BAJA - HALL GYM 18 Off 28 Off XP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 20 Off 25 Off XP. 1 - SALA 1 a 7 18 Off 28 Off XP. 1 - DISTRIBUIDOR 18 Off 28 Off XP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 18 Off 28 Off XP. 2 - DISTRIBUIDOR 18 Off 28 Off X 9
  10. 10. 1. RESULTADOS EDIFICIO DE REFERENCIAPara realizar esta simulación se ha programado la ventilación natural calculada.Las aberturas con posibilidad de apertura para efectuar la ventilación son la franjasuperior de acristalamientos del muro cortina, de cada planta en todo elperímetro.El porcentaje de apertura es del 30%, y la programación coincide con laocupación.Una vez simulado el edificio, comparamos la ventilación natural obtenida, zonapor zona, y nos cercioramos de que se cumplen las necesidades mínimasexigidas por normativa.A modo de ejemplo, vemos como en una oficina tenemos más que cubierta laadmisión de aire exterior en la zona, por ventilación natural.Comentar que para las zonas interiores del edificio se ha de diseñar algúnmecanismo para la inyección de aire de modo natural, o mecánico. Ilustración 2. Renovaciones hora de oficina. 10
  11. 11. Observamos que la ventilación interior que obtenemos con esta configuración deaberturas sobrepasa los mínimos exigidos por normativa 2, por lo que la opción deventilación natural es apta en el diseño de este edificio.Los datos que utilizaremos para comparar los distintos resultados obtenidos concada mejora de diseño pasivo, son las gráficas de Distribución de temperaturas. 1.1. ENEROComo zona de referencia para efectuar las comparaciones con los resultados delas simulaciones del edificio mejorado, elegimos la OFICINA 1 de la PLANTA 4. Ilustración 3. Distribución de temperaturas. Referencia. Pasivo. EneroEn la gráfica anterior se observa que la mayor parte de horas del mes de enero,la temperatura del aire interior se encuentra entre los límites de 20ºC y 26 ºC.Temperaturas establecidas como límites de confort según la normativa española,RITE.2 Ver columna ventilación en la tabla de Programaciones de simulación. 11
  12. 12. 1.2. AGOSTO Ilustración 4. Distribución de temperaturas. Referencia. Pasivo. AgostoSin embargo, para el mes más cálido, agosto, se observa que durante la mayorparte del mes, la temperatura del aire interior ronda los 32 ºC, franja inconfortable.Para poder entender mejor cómo se comporta nuestro edificio térmicamente,analizamos las gráficas de Cerramientos y Ventilación, Ganancias Internas yConfort.En la primera de ellas podemos observar los sumatorios de pérdidas y gananciasde calor que determinan los balances térmicos. De esa manera es posibleidentificar los aspectos que más afectan el comportamiento energético deledificio y que por lo tanto constituyen áreas de oportunidad para mejorarlo.La gráfica de Confort nos muestra la evolución horaria de las temperaturasinteriores y de la humedad relativa, así como los picos máximos y mínimos deestos factores ambientales. 12
  13. 13. 1.1. ENERO Ilustración 5. Ganancias Internas + Cerramientos. Referencia. Pasivo. EneroEn esta gráfica comprobamos que las mayores pérdidas de calor se producenpor los acristalamientos (cerramiento del edificio) y por la ventilación (aireexterior). Según estos datos, nos decidimos a actuar sobre la piel del edificio, conel objetivo de que las pérdidas de calor por este elemento constructivodisminuyan. Ilustración 6. Confort. Referencia. Pasivo. Enero 13
  14. 14. En esta gráfica observamos la franja de temperaturas de confort (sombreadoamarillo). Vemos que durante el mes de enero, rondamos los límites de confort,no sobrepasando en ningún momento, por debajo de los 20 ºC exigidos pornormativa. 1.2. AGOSTO Ilustración 7. Ganancias Internas + Cerramientos. Referencia. Pasivo. AgostoEn la gráfica observamos que las mayores ganancias térmicas se producen porlas ganancias solares por ventanas exteriores. Por lo que actuaremos en eledificio, con el fin de disminuir este sobrecalentamiento. 14
  15. 15. Ilustración 8. Confort. Referencia. Pasivo. AgostoComprobamos cómo nos encontramos desplazamos de la franja de confortbastante arriba. Durante todo el mes nos encontramos en un estado desobrecalentamiento crítico. Tenemos que proponer mejoras en el edificio paraevitar la ganancia de calor exterior, a través de la piel del edificio. 15
  16. 16. PROPUESTA DE MEJORAS DE DISEÑO 1. Tipología y morfología de la fachadaCon el análisis anterior, decidimos proponer mejoras pasivas, a fin de disminuir laganancia solar por la piel del edifico 3.Para mejorar el comportamiento térmico de la piel del edificio, empezamos porcuestionar las características térmicas de la solución constructiva propuesta eneste proyecto, el muro cortina.En un principio pensé que las pérdidas de calor por los acristalamientosexteriores 4 en los meses fríos era una desventaja para el comportamiento térmicodel edificio. Por lo que podría pensar que la solución de muro cortina es una malasolución tanto para los meses cálidos (sobrecalentamiento por gananciassolares), como para los fríos (perdidas de energía por la piel. Esto creía hasta querealicé el estudio paramétrico de % acristalamientos en fachada durante losmeses fríos 5, y comprobé que cuanto más acristalamiento más me aproximaba ala franja de confort.Observando la gráfica de temperaturas de confort para los meses fríos 6,afirmamos que para esta zona no es necesaria la aportación de calor paracalefacción, ya que en las épocas más frías la curva de temperaturas interiores seencuentra dentro, e incluso por encima, de la franja de confort.Una vez cerciorados de que tanto las mayores aportaciones energéticas durantelos meses cálidos, se produce por las ganancias solares; como de que lasmayores pérdidas energéticas de calor del edificio se producen por la envolventede éste; realizamos un estudio paramétrico de las propiedades térmicas,colocando como variable: % de acristalamientos en fachada. Gracias a estagráfica podemos conocer cuál es la influencia del % de ventanas en fachadarespecto al comportamiento térmico del mismo 7.3 Ver Ilustración 7. Ganancias Internas + Cerramientos. Referencia. Pasivo. Agosto.4 Ver Ilustración 5. Ganancias Internas + Cerramientos. Referencia. Pasivo. Enero.5 Ver Ilustración 10. Temperatura del aire interior, % acristalamientos en fachada. Mes frío.6 Ver Ilustración 6. Confort. Referencia. Pasivo. Enero.7 Para poder realizar este estudio paramétrico, debemos configurar las aperturas como unporcentaje de superficie respecto a la fachada. No sirve una configuración personalizada de ladisposición de aberturas en fachada. 16
  17. 17. Ilustración 9. Estudio paramétrico % Acristalamientos en fachada Vs Ganancias solares. Mes cálido. Ilustración 10. Temperatura del aire interior, % acristalamientos en fachada. Mes frío.Con el análisis de estos dos gráficos, comprobamos que la solución de murocortina no es la más acertada, en cuanto a la respuesta térmica del edificio. Amayor % de superficie de acristalamiento por fachada, mayor es la ganancia solar 17
  18. 18. en verano 8, y menor la temperatura interior en invierno 9. En este supuesto latemperatura interior se acerca más al confort cuanto más % de acristalamiento;no debemos caer en el engaño de que este valor es representativo, ya que lazona que hemos tomado como referencia se encuentra situada a la cara sur de laenvolvente del edificio. Si la orientación de la zona fuera no sur, la disminución detemperaturas en invierno sería una medida perjudicial.Una vez comprobados todas las zonas y sus resultados paramétricos detemperatura interior según % de acristalamiento, queda comprobado que en esteedificio tanto en los meses cálidos como fríos, las necesidades térmicas son derefrigeración, independientemente de orientación.Concluyo este apartado aconsejando el diseño de otra solución constructiva paradelimitar la piel del edificio, ya que el muro cortina no tiene un comportamientoapropiado para el uso del edificio, aumentando su consumo energéticoconsiderablemente. Quedando la decisión final no sólo en los aspectosenergéticos de la solución. También hay que tener en cuenta otros valoresaportados como la iluminación natural aportada, haciendo al espacio un lugaraceptable para el trabajo de oficina durante la jornada laboral. Otros valores atener en cuenta son las vistas y la parte estética de la solución. 2. Propiedades térmicas del muro cortinaComo segunda medida a aplicar en el diseño pasivo, actuamos sobre laspropiedades térmicas de los acristalamientos de nuestro proyecto.El acristalamiento base elegido en un principio en el proyecto, corresponde a lassiguientes propiedades térmicas: Tabla 8. Propiedades acristalamiento referencia Dbl Clr 4mm/12mm Air Transmisión solar total (SHGC) 0,742 Transmisión solar directa 0,670 Transmisión de luz 0,801 Transmitancia térmica U (W/m2 K) 2,725Elegimos un acristalamiento con mayor resistencia térmica, gracias a la inclusióndel gas Argón en la cámara interior del acristalamiento.El siguiente paso para disminuir la ganancia solar es darle al vidrio un tratamientoreflectante, u oscureciendo la superficie, por medio de coloreantes o vilinos, paraque atraviese la menor cantidad posible de radiación solar al interior de la zonaSe ha elegido vidrio de baja emisividad Electro-reflectivos coloreados.8 Ver Ilustración 9. Estudio paramétrico % Acristalamientos en fachada Vs Ganancias solares. Mescálido.9 Ver Ilustración 10. Temperatura del aire interior, % acristalamientos en fachada. Mes frío. 18
  19. 19. El tratamiento superficial de cara del vidrio en contacto con la cámara de airemejora considerablemente su coeficiente de transmisión térmica K, reflejando lasradiaciones energéticas (caloríficas), de corta longitud de onda, emitidas por loscuerpos más calientes a los más fríos.Las características térmicas del nuevo acristalamiento elegido son: Tabla 9. Propiedades acristalamiento mejorados Dbl LoE Elec Ref Colored 6mm/13m Arg Transmisión solar total (SHGC) 0,106 Transmisión solar directa 0,047 Transmisión de luz 0,12 Transmitancia térmica U (W/m2 K) 1,323La siguiente gráfica la comparamos con la del edificio de referencia 10. Ilustración 11. Distribución de temperaturas. Vidrios electro-reflectantes.En el apartado de Análisis comparativo, se puede observar los ahorrosconseguidos.Comentar que esta medida de ahorro energético, también tiene efecto en lailuminación natural. También disminuye, empeorándola, con la repercusión que10 Ver Ilustración ¡Error! Sólo el documento principal.. Distribución de temperaturas. Referencia.Pasivo. Enero. 19
  20. 20. tiene en el consumo eléctrico de iluminación del edificio. Este empeoramiento lopodemos observar comparando la siguiente gráfica con la de referencia 11. Ilustración 12. Temperaturas interiores. Pasivo. Mejora de acristalamientos.Observamos como la curva de temperaturas internas se centra más en la franjade confort en los meses fríos, y como se aproxima a ella en los meses cálidos. 3. Mecanismos de sombreado en fachadas más afectadasObservando los resultados de balance de calor durante la época cálida,observamos que la variable que más afecta el comportamiento térmico deledificio son las ganancias solares por los acristalamientos exteriores (murocortina). Aquí volvemos a hacer hincapié en cuanto la elección de un muro cortinapara cubrir toda la superficie al exterior del edificio.Obviando esta opinión energética en beneficio de la opinión estética de lasolución elegida, proponemos la construcción de unas lamas metálicas exterioresa lo largo de las fachadas este y oeste.El motivo de esta elección se basa en la trayectoria solar durante el año. En losmeses fríos, donde el sol es una herramienta esencial para favorecer la respuestatérmica pasiva del edificio, el sol transcurre con una altura solar menor que enverano, favoreciendo la entrada de radiación en el edificio. En contrario en losmeses cálidos la altura solar es mayor y durante las horas de medias del día, el11 Ver Ilustración ¡Error! Sólo el documento principal.. Ganancias Internas + Cerramientos.Referencia. Pasivo. Enero. 20
  21. 21. sol radia en la cubierta en vez que en la fachada sur 12. Así favorecemos lailuminación natural durante todo el año, y el calentamiento solar pasivo durantelos meses fríos.El diseño y características de las lamas propuestas son: Tabla 10. Propiedades de lamas metálicas exteriores PROPIEDADES DE LAMAS Número de lamas 11,00 Espaciamiento vertical (m) 0,30 Ángulo (º) 15,00 Distancia desde la ventana (m) 0,30 Profundidad de las lamas (m) 0,20 Distancia vertical desde el bordesuperior (m) 0,00 Solapamiento horizontal desde los bordes (m) 0,00 Material Acero Absortancia térmica (emisividad) 0,30 Absortancia solar 0,30 Absortancia visible 0,30 Rugosidad RugosoLa construcción de estos mecanismos participa en la estética del edificioenormemente. Depende de la destreza y opinión del arquitecto que el resultadofinal agrade al público o cliente.12 Acontecimiento que sí ocurre en los meses fríos. 21
  22. 22. Ilustración 13. Modelado del edificio. Exterior. Ilustración 14. Modelado del edificio. Interior.Los resultados obtenidos en la simulación térmica de esta opción de mejora, loscomparamos con los del edificio de referencia 13.13 Ver Ilustración 7. Ganancias Internas + Cerramientos. Referencia. Pasivo. Agosto. 22
  23. 23. Ilustración 15. Ganancias Internas + Balence de energía. Pasivo. LamasComprobamos cómo ha evolucionado la distribución de temperaturas internascon la colocación de las lamas. Esta gráfica se compara con la del edificio dereferencia 14.14 Ver Ilustración 4. Distribución de temperaturas. Referencia. Pasivo. Agosto. 23
  24. 24. Ilustración 16. Distribución de temperaturas. Pasivo. Lamas. AGOSTOObservamos Como disminuye ligeramente las horas de disconfort en los mesescálidos. Los resultados cuantitativos los puedes observar en el capítulo deAnálisis comparativo. 24
  25. 25. Simulación en modo activoEn estas simulaciones se considera la activación de sistemas de ventilaciónmecánica, calefacción y refrigeración, empleando la opción de HVAC Simple.Tanto la calefacción como la refrigeración se puedan activar durante todo el año,de acuerdo a los requerimientos de cada zona del edificio. El periodo desimulación será todo el año, y resultados diarios y mensuales.Las temperaturas de consigna de la calefacción y refrigeración, se han marcadoen 18 ºC y 28 ºC. Aunque en la normativa local se exija unas temperaturas deconfort de 20 ºC y 25 ºC, la primera medida de ahorro energético a incorporar esla adecuación de los termostatos de las zonas a climatizar a unos valoresapropiados depende de la estación del año en la que nos encontremos. De estamanera, en los meses fríos, cuando en el exterior hace una temperatura entre 5ºCy 15 ºC, con que en el interior del edificio tengamos una temperatura de 18 ºC ypongamos por nuestra parte la acción de ponernos más ropa, que en épocascálidas, obtendremos una adecuada sensación de confort. Lo mismo ocurre paralos meses cálidos.Primeramente se realiza una simulación del edificio en estudio en modo activo. Lasimulación nos aportará la información necesaria para poder actuar en el edificio,buscando ahorro energético tanto en calefacción, como en refrigeración.Programaciones de la simulación mecánica Tabla 11. Ocupación. Mecánico ZONAS Superficie Volumen Ocupación m2 m3 pers/m2 pers ProgramaciónP. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 681,71 2045,13 0,16 112,35 Office_FitGym_OccP. BAJA - HALL 61,27 183,80 0,12 7,19 Office_Circulation_OccP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 194,32 582,96 0,10 19,43 Office_Changing_OccP. BAJA - HALL GYM 68,19 204,56 0,12 8,00 Office_Circulation_OccP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 72,90 218,69 0,11 8,19 Office_Toilet_OccP. 1 - SALA 1 a 7 1035,05 2587,63 0,11 114,89 Office_OpenOff_OccP. 1 - DISTRIBUIDOR 44,29 110,73 0,12 5,20 Office_Circulation_OccP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 1045,73 2614,33 0,11 116,08 Office_OpenOff_OccP. 2 - DISTRIBUIDOR 44,29 110,73 0,12 5,20 Office_Circulation_Occ 25
  26. 26. Tabla 12. Iluminación. Mecánico ZONAS Iluminación lux W/m2 100 lux W Control Programación2P. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 150 5 5112,83 NO Office_FitGym_LightP. BAJA - HALL 100 5 306,34 NO Office_Circulation_LightP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 100 5 971,60 NO Office_Changing_LightP. BAJA - HALL GYM 100 5 340,93 NO Office_Circulation_LightP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 200 5 728,98 NO Office_Toilet_LightP. 1 - SALA 1 a 7 400 5 20701,00 NO Office_OpenOff_LightP. 1 - DISTRIBUIDOR 100 5 221,45 NO Office_Circulation_LightP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 400 5 20914,60 NO Office_OpenOff_LightP. 2 - DISTRIBUIDOR 100 5 221,45 NO Office_Circulation_Light Tabla 13. Ventilación. Mecánico ZONAS Ventilación l/s pers l/s r.h. Sistema Tª Vent Nat (ºC) Programación3P. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 30 3370,37 5,93 Mec Prog x Office_FitGym_OccP. BAJA - HALL 10 71,87 1,41 Mec Prog x Office_Circulation_OccP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 10 194,32 1,20 Mec Prog x Office_Changing_OccP. BAJA - HALL GYM 10 79,98 1,41 Mec Prog x Office_Circulation_OccP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 12 98,32 1,62 Mec Prog x Office_Toilet_OccP. 1 - SALA 1 a 7 10 1148,91 1,60 Mec Prog x Office_OpenOff_OccP. 1 - DISTRIBUIDOR 10 51,95 1,69 Mec Prog x Office_Circulation_OccP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 10 1160,76 1,60 Mec Prog x Office_OpenOff_OccP. 2 - DISTRIBUIDOR 10 51,95 1,69 Mec Prog x Office_Circulation_Occ Tabla 14. Otras cargas internas. Mecánico ZONAS Otros Cargas Internas W/m2 Programación4P. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 15,00 Office_FitGym_EquipP. BAJA - HALL 1,85 Office_Circulation_EquipP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 5,00 Office_Changing_EquipP. BAJA - HALL GYM 1,85 Office_Circulation_EquipP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 5,48 Office_Toilet_EquipP. 1 - SALA 1 a 7 11,17 Office_OpenOff_EquipP. 1 - DISTRIBUIDOR 1,85 Office_Circulation_EquipP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 11,17 Office_OpenOff_EquipP. 2 - DISTRIBUIDOR 1,85 Office_Circulation_Equip 26
  27. 27. Tabla 15. HVAC. Mecánico ZONAS HVAC Tª calef (ºC) Programación5 Tª ref (ºC) Programación6 Sistema2P. BAJA - GIMNASIO 1 a 4 20 On 25 On Uni multizP. BAJA - HALL 20 On 25 On Uni multizP. BAJA - VESTUARIO 1 y 2 20 On 25 On Uni multizP. BAJA - HALL GYM 20 On 25 On Uni multizP. BAJA - DUCHAS 1 y 2 20 On 25 On Uni multizP. 1 - SALA 1 a 7 20 On 25 On Uni multizP. 1 - DISTRIBUIDOR 20 On 25 On Uni multizP. 2 a 6 - OFICINA 1 a 7 20 On 25 On Uni multizP. 2 - DISTRIBUIDOR 20 On 25 On Uni multiz 1. RESULTADOS EDIFICIO DE REFERENCIAPara realizar esta simulación se ha programado la ventilación mecánica. Losrequerimientos de ventilación son los marcados por la normativa vigente; y losmás restrictivos entre ventilación mínima por persona o por superficie.La programación de resultados es anual con periodo mensual.Las aberturas con posibilidad de apertura para efectuar la ventilación natural seconfiguran cerradas para todo el año.Los datos que utilizaremos para comparar los distintos resultados obtenidos concada mejora de diseño activo, son las gráficas de cargas térmicas o demandaenergética anual y los consumos energéticos. También estudiaremos losresultados de balance de calor. 1.1. Gráfica de datos mensuales de cargas del sistemaNos permitirá estimar las cargas térmicas combatidas por los sistemas paramantener las condiciones de confort establecidas. 27
  28. 28. Ilustración 17. Cargas térmicas del sistema. ReferenciaComprobamos que no es necesaria la aportación de calor al edificio paracalefacción. Todas las necesidades térmicas corresponden al enfriamiento deledificio. 1.2. Gráfica de datos mensuales de desglose de combustiblesNos permitirá estimar los consumos energéticos relacionados con la calefacción,la refrigeración y la iluminación. 28
  29. 29. Ilustración 18. Desglose de combustibles. ReferenciaObservamos que el mayor consumo del edificio responde a la refrigeración. Seráen este punto donde actuaremos para conseguir ahorro de energía pormecanismos activos.En segundo lugar, cabe destacar el consumo de energía en la iluminación.Aportaremos alguna solución para disminuir este gasto en iluminación. 1.3. Gráficas de datos mensuales de ganancias internas y cerramientos y ventilaciónEstas gráficas nos permiten identificar los aspectos que más afectan elcomportamiento energético del edificio y que por lo tanto constituyen áreas deoportunidad para mejorarlo. 29
  30. 30. Ilustración 19. Ganancias Internas + Balances de calor. Activo. Referencia.Del análisis de los resultados se obtiene la conclusión de que los factores debalance de calor que más afectan al comportamiento térmico del edificio son: • Las ganancias solares por ventanas exteriores. • La pérdida de calor por los cerramientos del edificio (muro cortina). • El consecuente enfriamiento del edificio por el sistema de climatización de éste.De esta manera, como las 2 primeras variables las mejoramos con las medidasde ahorro pasivas, actuaremos en el edificio teniendo la referencia de por dóndese puede conseguir mayor ahorro energético por métodos mecánicos,refrigeración e iluminación. 30
  31. 31. PROPUESTA DE MEJORAS DE DISEÑO 1. FreeCooling + Ventilación mixta + Ventilación nocturnaLa tecnología FreeCooling nos permite enfriar las zonas habitables mediante aireexterior, que en determinadas horas se encuentra por debajo de la temperaturaapta para enfriar el interior del edificio. El mecanismo de operación consiste enpermitir la admisión de aire externo al sistema de distribución, sin hacerlo pasarpor la batería de frío, ya que el aire está por debajo de una temperaturaconsignada; en nuestro caso a 22 ºC.Además se permite al sistema operar con ventilación natural, siempre y cuandolas condiciones del aire exterior permitan cumplir con los requisitos de lanormativa.Por último, también se permite la ventilación natural nocturna, horas del día enque la temperatura del aire exterior disminuye considerablemente.Aprovechándolo se realiza una sobreventilación al edificio para enfriarlo, y que lamañana siguiente los ocupantes se aprovechen de esas condiciones.Con estas medidas podemos decir que se ha optimizado el sistema deventilación natural. Ilustración 20. Cargas térmicas. FreeCooling + Ventilación natural nocturna 31
  32. 32. Ilustración 21. Desglose de combustible. FreeCooling + Ventilación natural nocturna 2. Recuperador de calorCon esta tecnología se realiza una recuperación de la energía que posee el aireviciado que se extrae de las zonas habitables, cediéndola al aire exterior deadmisión a la Unidad de Tratamiento de Aire.El recuperador de calor elegido es entálpico, por lo que además de transferir laenergía sensible (calor), se transfiere energía entálpica (humedad). 32
  33. 33. Ilustración 22. Cargas del sistema. Recuperador de calor.En esta gráfica obtenemos los ahorros conseguidos gracias al recuperador decalor, que se pueden comparar cuantitativamente en el apartado de Análisiscomparativo. Ilustración 23. Desglose de combustibles. Recuperardor de calor. 33
  34. 34. Comparando estos resultados con los obtenidos en la simulación de referencia,apreciamos una disminución de los consumos energéticos en refrigeración. Ilustración 24. Ganancias internas + Balances de calor. Recuperador de calor.En las 2 primeras tablas apreciábamos una disminución del consumo energéticode refrigeración. En ésta última, podemos ver como las necesidades térmicas deledificio de frío son las mismas para ambas soluciones del sistema. Las cargastérmicas son las mismas, pero por el ahorro obtenido mediante la recuperaciónde calor, los consumos energéticos de frío son menores. 3. Colocación de sensores de iluminaciónLa finalidad de esta medida es disminuir el consumo energético en la iluminaciónartificial del edificio. Para ello colocaremos sensores de iluminancia en lasdiferentes zonas, con la finalidad de favorecer la iluminación natural.Es habitual en los edificios de oficinas, que las luminarias permanezcanencendidas durante todo el periodo de ocupación.Los resultados obtenidos con esta medida de ahorro energético loscompararemos con la gráfica de desglose de combustible del edificio dereferencia. 34
  35. 35. Ilustración 25. Desglose de combustibles. Sensores de iluminancia.En esta gráfica verificamos el ahorro conseguido gracias a la medida adoptada,las disminuciones de la factura eléctrica se verán disminuidasconsiderablemente. Ilustración 26. Ganancias interiores + Balances de calor. Sesores de iluminancia.Al ser menor el tiempo de utilización de las luminarias, las ganancias internas poriluminación también disminuyen, de forma proporcional. Así las necesidades deenfriamiento y los consumos energéticos por refrigeración son menores,consiguiendo ahorro extra en refrigeración además del ahorro en iluminación. 35
  36. 36. ANÁLISIS COMPARATIVOAnálisis comparativo en modo pasivoPara comparar el comportamiento de los modelos en modo pasivo el punto dereferencia más obvio son las condiciones ambientales (ya que no hay consumosenergéticos por climatización).Se generar una tabla en la que se pongan en relación las horas en o por encimade una temperatura de referencia en verano (28ºC), las horas en o por debajo deuna temperatura de referencia en invierno (18ºC) y las sumatorias anuales de losvalores anteriores. Tabla 16. Horas disconfort. Referencia. Enero REFERENCIA ENEROTemperaturas 21 22 23 24 25 26 27 28 29Horas en o por debajo 17 88 244 437 574 666 709 732 742Horas en o por debajo 17 71 156 193 137 92 43 23 10Horas en o por encima 742 725 654 498 305 168 76 33 10Los datos de disconfort de enero, no son muy representativos en este estudio, yaque las necesidades térmicas del edificio son de refrigeración. Por lo que los díasmás desfavorables son en agosto. Aún así hemos considerado colocar elsiguiente estudio, para demostrar que las medidas que son beneficiosas enciertas épocas de del año, son perjudiciales en otros, como es en nuestro caso.Es cierto que los cristales electro-reflectantes evitan la entrada de gananciassolares por los acristalamientos; pero también aumenta la resistencia térmica delos mismos. En verano, cuando las temperaturas exteriores son extremadamentealtas, el aumento de aislamiento de los vidrios es beneficioso para el confortinterno en el edificio, ya que evita la entrada de calor desde el exterior. Sinembargo, en los meses fríos, cuando la temperatura exterior es baja, que lastransferencias de calor con el exterior sea alta, beneficia a nuestro edificio, ya quelas necesidades son de refrigeración durante todo el año. Tabla 17. Horas disconfort. Vidrios electro-reflectantes. Enero VIDRIOS ELECTRO-REFLECTANTES ENEROTemperaturas 25 26 27 28 29 30 31Horas en o por debajo 33 186 413 584 685 732 742Horas en o por debajo 33 153 227 171 101 47 10Horas en o por encima 742 709 556 329 158 57 10 36
  37. 37. La siguiente tabla nos muestra las horas de disconfort del edificio de referenciaen los meses cálidos. Tabla 18. Horas disconfort. Referencia. Agosto REFERENCIA AGOSTOTemperaturas 30 31 32Horas en o por debajo 1 4 743Horas en o por debajo 1 3 739Horas en o por encima 743 742 739 Tabla 19. Horas disconfort. Lamas metálicas. Agosto LAMAS METÁLICAS EXTERIORESTemperaturas 27 28 29 30 31 32Horas en o por debajo 1 3 13 33 63 742Horas en o por debajo 1 2 10 20 30 679Horas en o por encima 742 741 739 729 709 679Se observa la mejora del confort interno gracias a la disposición de las lamasexteriores metálicas.La siguiente tabla es el resumen de los ahorros conseguidos en modo pasivo.La tabla se queda pobre porque en el presente estudio nos hemos basado en larealización de dos estudios paralelos. Uno para demostrar que la solución demuro cortina no es la más beneficiosa para este tipo de edificio en Tarragona. Yotra para demostrar que cada cambio efectuado en nuestro modelo de referenciatiene consecuencias positivas y negativas, depende de la época del año. Tabla 20. Mejoras energéticas. Pasivo Tabla síntesis de resultados en modo pasivo Vidrios electro- Lamas metálicas Columna1 Opción base reflectantes exterioresVerano: Horas en o por encima de 739 x 679 32 ºCMejoras respecto a la opción base x x 60,00 (Nº horas) Invierno: Horas en o por encima 305 742 x de 25 ºCMejoras respecto a la opción base x -437,00 xEn la tabla podemos observar como los vidrios electro-reflectantes tienen unaconsecuencia negativa, al haberla comparado en época de frío. 37
  38. 38. Verano: Horas en o por encima de 32 ºC 740 720 700 Verano: Horas en o por encima 680 de 32 ºC 660 640 Opción base Lamas metálicas exterioresAnálisis comparativo en modo mecánicoConsiderando el funcionamiento de los modelos con sistemas de climatización,la referencia de comparación más evidente son las cargas térmicas y losconsumos energéticos por calefacción y refrigeración.En las siguientes tablas podemos observar los ahorros conseguidos por cadamedida adoptada para mejorar el comportamiento térmico de cada soluciónpropuesta. Tabla 21. Consumos energéticos. Referencia. Activo REFERENCIA ACTIVO Fecha/Hora Enfriamiento sensible (kWh) Enfriamiento Total (kWh)01/01/2002 -5687,33 -5896,5301/02/2002 -3958,37 -4059,7801/03/2002 -6269,09 -6670,7501/04/2002 -7211,25 -8054,1001/05/2002 -38406,54 -49535,3201/06/2002 -89499,88 -115065,6001/07/2002 -162770,20 -207784,0001/08/2002 -157127,90 -203673,5001/09/2002 -91633,54 -114934,1001/10/2002 -30067,91 -38707,6401/11/2002 -2936,27 -3167,7601/12/2002 -4909,58 -5219,36 TOTAL -600477,85 -762768,44Esta primera tabla nos muestra los consumos energéticos en climatización deledificio de referencia. 38
  39. 39. Tabla 22. Consumos y ahorros energéticos. Recuperador de calor. Activo RECUPERADOR DE CALOR Enfriamiento Enfriamiento Total Calent. Sens. Recup. Calent. Total Recup. Enfriam. Sens. Enfriam. Total Recup.Fecha/Hora sensible (kWh) (kWh) Calor (kWh) Calor (kWh) Recup. Calor (kWh) Calor (kWh)01/01/2002 -5906,52 -6142,52 1583,82 2348,98 0,00 0,0001/02/2002 -4332,32 -4471,47 1150,21 1655,65 0,00 0,0001/03/2002 -6602,56 -7007,95 826,22 1027,94 0,00 0,0001/04/2002 -7577,22 -8408,38 679,42 801,59 -25,27 -52,2901/05/2002 -38607,89 -48474,02 643,25 163,76 -460,74 -2163,3301/06/2002 -87562,59 -105961,20 560,15 77,02 -2540,71 -11946,9901/07/2002 -154978,20 -182327,50 567,85 76,92 -8495,77 -31129,7301/08/2002 -151115,30 -177415,10 776,77 67,86 -6862,66 -32080,0001/09/2002 -89242,96 -106890,10 784,60 238,45 -3077,08 -10813,5601/10/2002 -30338,00 -38122,50 603,46 287,12 -264,03 -1481,1501/11/2002 -3039,49 -3274,53 281,43 433,09 0,00 0,0001/12/2002 -5593,35 -5977,00 1542,87 2350,01 0,00 0,00 TOTAL -584896,39 -694472,27 10000,03 9528,39 -21726,26 -89667,04 AHORRO 15581,46 68296,17 % 2,59 8,95Los valores aportados en la tabla anterior, nos dan un valor medible de los ahorros conseguidos por la medida propuesta. Tambiénpodemos observar el ahorro de forma porcentual.Los valores que aparecen con el nombre de RECUPERADOR DE CALOR, nos clarifica la energía aportada por este sistema de ahorroenergético; tanto sensible como entálpico.Aparecen valores de calentamiento. Esto nos indica que hay ciertos momentos en que el recuperador de calor trabaja en forma demeses fríos, para acercar más las temperaturas interiores a las especificadas como franja de confort. 39
  40. 40. Tabla 23. Consumos y ahorros energéticos. FreeCooling + Ventilación natural nocturna. Activo FREE COOLING + VENTILACIÓN NATURAL NOCTURNA Enfriamiento sensible Enfriamiento Total Calentamiento de la UMAFecha/Hora (kWh) (kWh) (kWh)01/01/2002 0,00 0,00 1968,5501/02/2002 0,00 0,00 1547,4501/03/2002 -18,73 -22,73 86,5401/04/2002 -1589,81 -1857,04 17,0601/05/2002 -29205,78 -37744,30 0,0001/06/2002 -84759,35 -111375,60 0,0001/07/2002 -160152,80 -207176,50 0,0001/08/2002 -152371,60 -203225,80 0,0001/09/2002 -87638,27 -111066,30 0,0001/10/2002 -17727,45 -23119,50 0,0001/11/2002 0,00 0,00 473,6301/12/2002 0,00 0,00 1809,03 TOTAL -533463,79 -695587,77 5902,24 AHORRO 67014,06 67180,67 % 11,16 8,81En la tabla anterior observamos los ahorros conseguidos, tantocuantitativamente, como porcentualmente, gracias a las medidas de ahorropropuestas, en cuanto a la ventilación mixta. Tabla 24. Consumos y ahorros energéticos. Sensores de iluminancia. REFERENCIA REFERENCIA SENSORES ILUMINACION Fecha/Hora Electricidad del Espacio (kWh) Iluminación (kWh)01/01/2002 27748,34 37025,5201/02/2002 24244,05 32196,1101/03/2002 25632,68 33805,9101/04/2002 26580,24 35415,7101/05/2002 27748,34 37025,5201/06/2002 24464,58 32196,1101/07/2002 27748,34 37025,5201/08/2002 26690,51 35415,7101/09/2002 25522,41 33805,9101/10/2002 27748,34 37025,5201/11/2002 25522,41 33805,9101/12/2002 26690,51 35415,71 TOTAL 316340,75 420159,16 40
  41. 41. La tabla anterior es la que vamos a utilizar para cuantificar el ahorro conseguidopor la incorporación de sensores de iluminancia, para que las luces se apaguenen el caso de que la iluminación natural cumpla con los requerimientos deiluminación de las diferentes zonas 15. Utilizamos otro edificio de referencia,porque en el edifico general no disponíamos de estos resultados, y en este nuevoedificio de referencia se eliminó los sistemas HVAC (no intervienen en el cálculode iluminación), para que la simulación sea más rápida. Tabla 25. Consumos y ahorros energéticos. Sensores de iluminancia. Activo SENSORES DE ILUMINACION Fecha/Hora Electricidad del Espacio (kWh) Iluminación (kWh)01/01/2002 27748,34 8603,6301/02/2002 24244,05 5758,5001/03/2002 25632,68 4126,8901/04/2002 26580,24 3819,7601/05/2002 27748,34 3058,8501/06/2002 24464,58 2560,8501/07/2002 27748,34 2987,2001/08/2002 26690,51 3344,7101/09/2002 25522,41 3861,7901/10/2002 27748,34 6068,8201/11/2002 25522,41 7616,7501/12/2002 26690,51 8805,05 TOTAL 316340,75 60612,79 AHORRO 359546,37 % 85,57Podemos observar la enorme disminución de consumo energético con lacolocación de esos dispositivos.15 Ver Tabla ¡Error! Sólo el documento principal.. Iluminación 41
  42. 42. La siguiente tabla y gráfica, es un resumen de los ahorros energéticos obtenidosen la simulación en modo activo. Tabla 26. Ahorros energéticos. Activo Tabla síntesis de resultados en modo mecánico FreeCooling + Recuperador Opción Sensores de Tipo de consumo Ventilación de calor base iluminancia nocturna entálpico Verano: consumo energético -762768,438 -695587,773 -694472,270 X refrigeración (kWh) Mejora respecto a la X 8,807 8,954 X Opción base Anual: consumo energético total por 420159,160 X X 60612,794 iluminación (kWh) Mejora respecto a la X X X 85,574 Opción base Verano: consumo energético refrigeración (kWh) 780000,000 760000,000 740000,000 720000,000 Verano: consumo energético 700000,000 refrigeración (kWh) 680000,000 660000,000 Opción base FreeCooling + Recuperador Ventilación de calor nocturna entálpico 42
  43. 43. Anual: consumo energético total por iluminación (kWh)500000,000400000,000300000,000 Anual: consumo energético200000,000 total por iluminación (kWh)100000,000 0,000 Opción base Sensores de iluminancia 43
  44. 44. Simulación del edificio finalPara concluir este estudio, se realiza una simulación final del edificio incluyendotodas las medidas de ahorro energético, descritas en el presente informe. Ilustración 27. Modelado finalLa primera medida de ahorro en forma pasiva: Tipología y morfología de lafachada, trataba de concienciar a los lectores sobre las conveniencias o no de lautilización del muro cortina. Solución constructiva que ha tenido bastante auge enlas últimas décadas.Este punto del trabajo era más una reflexión que una medida a aplicar, ya que esel arquitecto quien tiene que tomar esta decisión final, no el consultor desostenibilidad. Por lo que la simulación del edificio final no contempla la variacióndel % de acristalamientos en fachada.En cuanto a las otras 2 medidas pasivas, mejora de las propiedades térmicas delmuro cortina y la colocación de lamas exteriores para evitar la ganancia solar,ambas son tenidas en cuenta en la simulación final.Las medidas activas: 1. FreeCooling + Ventilación natural nocturna, 2. Recuperador de calor, 3. Sensores de iluminancia, 44
  45. 45. Son todas aplicadas a la simulación final.En las siguientes gráficas podemos observar los resultados obtenidos. Ilustración 28. Cargas del sistema. Edificio final Ilustración 29. Desglose de combustibles. Edificio final 45
  46. 46. Ilustración 30. Ganancias internas + Balance de calor. Edificio finalObservamos que los consumos totales han disminuido respecto al edificio dereferencia en modo activo. Los valores de estos datos los presentamos comoconclusión de este trabajo.La siguiente tabla muestra los consumos energéticos del edifico de referenciaactivo. Tabla 27. Consumos energéticos. Edificio Referencia Activo REFERENCIA ACTIVO Enfriamiento Enfriamiento Total Electricidad delFecha/Hora Iluminación (kWh) sensible (kWh) (kWh) Espacio (kWh)01/01/2002 -5687,33 -5896,53 27748,34 37025,5201/02/2002 -3958,37 -4059,78 24244,05 32196,1101/03/2002 -6269,09 -6670,75 25632,68 33805,9101/04/2002 -7211,25 -8054,10 26580,24 35415,7101/05/2002 -38406,54 -49535,32 27748,34 37025,5201/06/2002 -89499,88 -115065,60 24464,58 32196,1101/07/2002 -162770,20 -207784,00 27748,34 37025,5201/08/2002 -157127,90 -203673,50 26690,51 35415,7101/09/2002 -91633,54 -114934,10 25522,41 33805,9101/10/2002 -30067,91 -38707,64 27748,34 37025,5201/11/2002 -2936,27 -3167,76 25522,41 33805,9101/12/2002 -4909,58 -5219,36 26690,51 35415,71 TOTAL -600477,85 -762768,44 316340,75 420159,16 46
  47. 47. Tabla 28. Consumos y ahorros energéticos. Edificio final EDIFICIO FINAL Electricidad Enfriamiento Calentamiento Calent. Sens. Calent. Total Enfriam. Sens. Enfriam. Total Enfriamiento del IluminaciónFecha/Hora sensible de la UMA Recup. Calor Recup. Calor Recup. Calor Recup. Calor Total (kWh) Espacio (kWh) (kWh) (kWh) (kWh) (kWh) (kWh) (kWh) (kWh)01/01/2002 0 9228,098 0 556,7547 613,0532 0 0 27748,34 23969,601/02/2002 0 8927,142 0 483,1408 534,2755 0 0 24244,05 18923,4501/03/2002 0 3500,051 0 135,9203 150,5696 0 0 25632,68 17674,3801/04/2002 0 1526,064 0 61,72694 68,34444 0 0 26580,24 19018,0101/05/2002 0 35,14272 0 0,97002 1,147459 0 0 27748,34 18267,4601/06/2002 -4361,384 0 -7056,605 26,35654 16,21043 -212,8 -911,4778 24464,58 14856,2101/07/2002 -32016,96 0 -47959,61 259,8324 115,28 -2803,01 -10090,73 27748,34 16874,5201/08/2002 -29139,6 0 -45111,25 247,927 112,5685 -2114,617 -9456,467 26690,51 17195,8601/09/2002 -11445,03 0 -16556,21 90,16902 56,80777 -922,2348 -3204,842 25522,41 18054,0901/10/2002 0 0 0 0,136384 0,370974 0 0 27748,34 23056,2201/11/2002 0 2294,745 0 106,3144 117,0899 0 0 25522,41 23004,4501/12/2002 0 9437,185 0 659,2056 723,2555 0 0 26690,51 23203,18SUMATORIO -76962,97 34948,43 -116683,68 2628,45 2508,97 -6052,66 -23663,52 316340,75 234097,43 AHORRO 523514,88 -34948,43 646084,76 186061,73AHORRO TOTAL 797.198,07 KWh % 87,18% 84,70% 44,28% 47
  48. 48. La tabla anterior nos aporta los valores cuantitativos y porcentuales de losconsumos y ahorros energéticos obtenidos con todas las medidas de ahorro,descritas en este estudio.Observamos como aparece consumo en calefacción, cuando en antes no existía.Esto es un efecto colateral de las medidas propuestas, ya que hay medidas queconsiguen enfriarnos el edificio, aportando ahorro de energía. Pero esa mismamedida evita el calentamiento pasivo, beneficioso en épocas frías. Aún así, elahorro neto es muy favorable. Consumos energéticos Edificio final Enfriamiento sensible (kWh) Calentamiento de la UMA (kWh) Enfriamiento Total (kWh) Calent. Sens. Recup. Calor (kWh) Calent. Total Recup. Calor (kWh) Enfriam. Sens. Recup. Calor (kWh) Enfriam. Total Recup. Calor (kWh) Electricidad del Espacio (kWh) Iluminación (kWh) Ilustración 31. Consumos energéticos. Edificio final 48
  49. 49. 600000,00 400000,00 200000,00 0,00 -200000,00 -400000,00 -600000,00 CONSUMO REFERENCIA CONSUMO FINAL -800000,00-1000000,00 Ilustración 32. Consumos energéticos AHORRO CONSEGUIDO (KWh) Enfriamiento sensible (kWh) Enfriamiento Total (kWh) Iluminación (kWh) Calentamiento de la UMA (kWh) -34948,43 -3% 186061,73 13% 523514,88 38% 646084,76 46% Ilustración 33. Ahorro conseguido 49

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