DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y CONSUMO DE ENERGÍA
Enviado por gualkin • 21 de Agosto de 2013 • 2.062 Palabras (9 Páginas) • 394 Visitas
DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y CONSUMO DE ENERGÍA
ESTUDIOS PARAMETRICOS CON ENERGY-10
Santiago Torres y John Martin Evans
Centro de Investigación Hábitat y Energía, Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo
Universidad de Buenos Aires, Pabellón 3, Piso 4, Ciudad Universitaria, Nuñez, Capital Federal
Fax: +011 4576-3205 e-mail: evans@fadu.uba.ar
RESUMEN
Se presenta un análisis de la incidencia del diseño del aventanamiento en el consumo de energía de un edificio con un
programa de simulación del comportamiento energético. Se considera un edificio de oficinas en Gran Buenos Aires, por
representar una tipología con una importante demanda de energía. Las variables consideradas incluyen la orientación, la
inercia térmica de la envolvente, la presencia de protección solar y la capacidad instalada de los equipos de refrigeración.
INTRODUCCIÓN
El tamaño de las aberturas vidriadas influye en la cantidad de iluminación natural disponible en espacios interiores y, directa
e indirectamente, en la cantidad de energía utilizada para su acondicionamiento térmico. Sin embargo, la diversidad de
variables implicadas en el comportamiento energético de un edificio determina la dificultad de predecir los efectos de
distintas decisiones de diseño. Para analizar la incidencia que tiene el diseño del aventanamiento en el consumo energético de
un edificio se utilizó el programa Energy-10 (PSIC, 1996, Rapallini y Yarke, 1998), el cual realiza simulaciones de
comportamiento energético, incluyendo la influencia directa e indirecta de la iluminación natural. Los resultados indican el
consumo anual de energía discriminado por rubros: calefacción, refrigeración, iluminación y ventilación.
Como matriz de estudio se utilizó el concepto desarrollado por el Prof. N. Baker para generar el método LT (Baker N, 1991)
de cuantificación del consumo energético. Este método se basa en una serie de gráficos que relacionan el porcentaje de
superficie vidriada sobre el total de la fachada, con el consumo de los distintos rubros (calefacción, refrigeración e
iluminación) y el consumo total generado por dicha fachada y un área de influencia de 6m hacia el interior. Distintos gráficos
dan los valores para las distintas orientaciones y usos del edificio (oficina, educación, etc.). Los gráficos LT indican el
consumo anual por metro cuadrado (Mwh/m2) según orientación (N, S, E/W y Horizontal), % de vidrio (de 5 a 90%), tipo de
edificio y ubicación geográfica. Con los datos presentados en cuatro gráficos, se puede realizar una estimación inicial de la
demanda total anual de un edificio según sus características arquitectónicas, discriminada en rubros (Baker y Koen, 1994).
Fig. 1 Esquema del modelo estudiado
Para el caso de estudio se tomó una habitación tipo, aislada en todo su perímetro con excepción de la fachada, para
considerar únicamente las influencias del paramento exterior donde se ubica la ventana. Tanto el piso como el techo se
aislaron manteniendo la inercia térmica usual de los mismos. En las paredes interiores, en cambio, se ubicó aislación sin otro
elemento que genere inercia térmica. De esta forma se simulan las condiciones de una oficina abierta, detrás de una fachada
continua. La habitación es cuadrada de 5m de lado, por ser esta la profundidad máxima que es tomada en cuenta por el
programa Energy-10 para el cálculo de iluminación natural. Para este cálculo se determinó en principio, una demanda de 300
lux. En el caso de aberturas cenitales, los porcentajes se tomaron en relación con la superficie de fachada, para poder
equipararlos con los de las otras orientaciones.
RELACIÓN ENTRE CONSUMO ENERGÉTICO Y PORCENTAJE DE AVENTANAMIENTOS
a
3,00m b
5,00m
5,00m
aislación
térmicaLas primeras evaluaciones corresponden a la orientación norte del hemisferio sur y condiciones climáticas características de
la Pampa Húmeda con una latitud de 34° S. Se considera que los resultados son representativos de una zona amplia de la
Pampa Húmeda de 33° a 37° S. Al analizar la variación del consumo energético total se observa (fig. 2) que el aumento en la
superficie de ventana de 5% a 100%, en pasos de 5%, genera un aumento en el consumo energético prácticamente desde el
10% en adelante. Si bien la mayor superficie de ventana disminuye la demanda de energía para iluminación artificial,
también provoca mayores pérdidas en invierno y excesivas ganancias solares en verano, como se observa en las figs. 3 y 4
respectivamente. En cuanto al consumo en iluminación artificial, se observa que desciende significativamente hasta el 40%,
luego de lo cual el ahorro es prácticamente despreciable (fig. 5).
Fig. 2 Consumo
total de energía en
un año, Megawatt
horas, según
porcentaje de la
fachada con vidrio
(5-100% cada
5%)
Fig. 4 Consumo
anual de energía
de refrigeración
en kilowatt horas.
Fig. 3 Consumo
anual de energía
de calefacción en
Megawatt horas.
Fig. 5 Consumo
anual de energía
correspondiente a
la iluminación
artificial interior
en kilowatt horas.
INFLUENCIA DE LA ORIENTACIÓN DE LA FACHADA
El paso siguiente fue repetir el procedimiento para otras orientaciones de la fachada, rotando el edificio 45º por vez. Los
resultados comparativos de los consumos globales se muestran en la fig. 6. Se observa que las orientaciones más
desfavorables son la Este y Oeste, mientras que las Norte y Sur generan los consumos más bajos. Los valores mínimos, en
general, corresponden al 10% de aventanamiento, excepto para las orientaciones Este y Oeste que crecen desde el 5%. Las
aberturas cenitales demostraron ser inconvenientes para porcentajes mayores del 5 al 8% de la superficie de la fachada.
Fig. 6. Consumos globales
según porcentaje de
aventanamiento, y según
orientación.
Consumo Global
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
24,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Porcentaje de ave ntanam iento
Consumo anual (MWh)
N
NO
O
SO
S
SE
E
NE
Cenital
INFLUENCIA DE LA INERCIA TÉRMICA
En una tercera etapa se agregó masa
...