ANEXO A: SIMULACIÓN ENERGÉTICA Y TÉRMICA.
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- Laura Cortés Benítez
- hace 7 años
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1 e integrada en un edificio industrial. ANEXO A: SIMULACIÓN ENERGÉTICA Y TÉRMICA. (Mediante la aplicación TAS de EDSL) VOLUMEN Ii: ANEXO A Simulación Energética y Térmica
2 Raquel Clemente Alfonso
3 e integrada en un edificio industrial. Pág. 1 TABLA DE CONTENIDOS A.1. INTRODUCCIÓN... 3 A.2. ESTIMACIÓN DEL IMPACTO SOLAR. PROYECCIÓN DE SOMBRAS... 3 A.2.1. Secuencia simulación 21 de Junio...4 A.2.2. Secuencia simulación 21 de Marzo...12 A.2.3. Secuencia simulación 21 de Diciembre A.3. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO EN LA CUBIERTA DEL EDIFICIO A.4. ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES TÉRMICAS EN EL INTERIOR DEL EDIFICIO. CUBIERTA DIENTE DE SIERRA A.4.1. Simulación sin ventilación natural (ventanas y puertas cerradas) A.4.2. Simulación con ventilación natural (ventanas y puertas abiertas) A.5. ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES TÉRMICAS EN EL INTERIOR DEL EDIFICIO. CUBIERTA DOBLE VERTIENTE A.5.1. Simulación sin ventilación natural (ventanas y puertas cerradas)....30
4 Pág. 2 Raquel Clemente Alfonso
5 e integrada en un edificio industrial. Pág. 3 A.1. INTRODUCCIÓN. La herramienta utilizada para la simulación térmica y energética del edificio ha sido TAS (Thermal Analysis Software) de EDSL. El uso de esta aplicación ha permitido realizar un análisis del comportamiento térmico estacional del edificio, así como un estudio del diseño del edificio y de posibles alternativas de mejora y eficiencia energética. En los apartados siguientes se detallará la metodología seguida para las simulaciones llevadas a cabo y se incluirá los resultados obtenidos para los tres análisis desarrollados: Estimación del impacto solar a nivel de proyecciones de sombras sobre la cubierta del edificio. Análisis del comportamiento térmico en la cubierta del edificio. Análisis de las condiciones térmicas en el interior del edificio. A.2. ESTIMACIÓN DEL IMPACTO SOLAR. PROYECCIÓN DE SOMBRAS. A partir de los datos geográficos de la localización del edificio y de la definición de la estructura arquitectónica del mismo, la herramienta de simulación TAS de EDSL nos permite visualizar las proyecciones de las sombras generadas por el propio edificio. De este modo podemos observar la trayectoria del sol a lo largo de las diferentes estaciones del año y de las diferentes horas del día y podemos detectar las zonas del edificio expuestas al sol y las zonas sombreadas. Este estudio es crítico en el caso de el diseño de la cubierta del edificio en forma de diente de sierra, ya que nos permitirá conocer las sombras que generan los dientes de sierra sobre las filas de módulos fotovoltaicos posteriores. Es decir, podremos comprobar si para el mediodía solar del día más desfavorable del año a nivel de radiación solar (21 de diciembre), las filas de módulos están exentas de sombras, ya que este es el criterio de diseño empleado para la distribución de los módulos sobre la cubierta del edificio.
6 Pág. 4 Raquel Clemente Alfonso A continuación se realizan diversas simulaciones para tres días significativos del año: Solsticio de Verano 21 de Junio (día 172) Exposición solar máxima. Solsticio de Invierno 21 de Diciembre (día 355) Exposición solar mínima. Equinoccio de Primavera 21 de Marzo (día 80) Tiempo entre salida y puesta del sol de 12 h. A.2.1. Secuencia simulación 21 de Junio. Fig. A.1.-Hora Solar: 5
7 e integrada en un edificio industrial. Pág. 5 Fig. A.2.-Hora Solar: 6 Fig. A.3.-Hora Solar: 7
8 Pág. 6 Raquel Clemente Alfonso Fig. A.4.-Hora Solar: 8 Fig. A.5.-Hora Solar: 9
9 e integrada en un edificio industrial. Pág. 7 Fig. A.6.-Hora Solar: 10 Fig. A.7.-Hora Solar: 11
10 Pág. 8 Raquel Clemente Alfonso Fig. A.8.-Hora Solar: 12 Fig. A.9.-Hora Solar: 13
11 e integrada en un edificio industrial. Pág. 9 Fig. A.10.-Hora Solar: 14 Fig. A.11.-Hora Solar: 15
12 Pág. 10 Raquel Clemente Alfonso Fig. A.12.-Hora Solar: 16 Fig. A.13.-Hora Solar: 17
13 e integrada en un edificio industrial. Pág. 11 Fig. A.14.-Hora Solar: 18 Fig. A.15.-Hora Solar: 19
14 Pág. 12 Raquel Clemente Alfonso A.2.2. Secuencia simulación 21 de Marzo. Fig. A.16.-Hora Solar: 7 Fig. A.17.-Hora Solar: 8
15 e integrada en un edificio industrial. Pág. 13 Fig. A.18.-Hora Solar: 9 Fig. A.19.-Hora Solar: 10
16 Pág. 14 Raquel Clemente Alfonso Fig. A.20.-Hora Solar: 11 Fig. A.21.-Hora Solar: 12
17 e integrada en un edificio industrial. Pág. 15 Fig. A.22.-Hora Solar: 13 Fig. A.23.-Hora Solar: 14
18 Pág. 16 Raquel Clemente Alfonso Fig. A.24.-Hora Solar: 15 Fig. A.25.-Hora Solar: 16
19 e integrada en un edificio industrial. Pág. 17 Fig. A.26.-Hora Solar: 17 A.2.3. Secuencia simulación 21 de Diciembre. Fig. A.27.-Hora Solar: 8
20 Pág. 18 Raquel Clemente Alfonso Fig. A.28.-Hora Solar: 9 Fig. A.29.-Hora Solar: 10
21 e integrada en un edificio industrial. Pág. 19 Fig. A.30.-Hora Solar: 11 Fig. A.31.-Hora Solar: 12
22 Pág. 20 Raquel Clemente Alfonso Fig. A.32.-Hora Solar: 13 Fig. A.33.-Hora Solar: 14
23 e integrada en un edificio industrial. Pág. 21 Fig. A.34.-Hora Solar: 15 Fig. A.35.-Hora Solar: 16
24 Pág. 22 Raquel Clemente Alfonso A.3. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO EN LA CUBIERTA DEL EDIFICIO. Se han realizado diversas simulaciones con objeto de estudiar la radiación solar recibida y la temperatura externa alcanzada por dos series de módulos fotovoltaicos diferenciados: Serie 11 (Surface 11): 1ª fila de módulos situada sobre el diente de sierra de la cubierta más orientado al sur, totalmente libre de sombras. Serie 2 (Surface 29): cualquiera de las tres filas restantes de módulos, afectada por la proyección de sombras de la fila anterior. Para cada una de las dos series se han analizado dos días significativos del año: el solsticio de invierno (21 de diciembre) y el solsticio de verano (21 de junio): Hour Surface 11 External Temp (deg.c) Surface 29 External Surface 11 External Surface 29 External Temp (deg.c) Solar Gain (W) Solar Gain (W) 172, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tabla A.1.- Temperaturas y ganancias solares para el 21 de junio.
25 e integrada en un edificio industrial. Pág. 23 Hour Surface 11 External Temp (deg.c) Surface 29 External Surface 11 External Surface 29 External Temp (deg.c) Solar Gain (W) Solar Gain (W) 355, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tabla A.2.- Temperaturas y ganancias solares para el 21 de diciembre.
26 Pág. 24 Raquel Clemente Alfonso A.4. ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES TÉRMICAS EN EL INTERIOR DEL EDIFICIO. CUBIERTA DIENTE DE SIERRA. La simulación térmica mediante aplicaciones informáticas tiene en cuenta una serie de procesos de transmisión de calor de forma transitoria, como son: la conducción a través de la estructura del edificio; la convección en las superficies del edificio y en los espacios interiores; la radiación solar absorbida, reflejada y transmitida por cada elemento del edificio; y por último, los incrementos térmicos internos. Se han llevado a cabo diversas simulaciones para establecer las conclusiones expuestas en la memoria del proyecto. A continuación se muestran los datos obtenidos para las diferentes alternativas simuladas. A.4.1. Simulación sin ventilación natural (ventanas y puertas cerradas). Se ha procedido ha realizar una simulación del edificio sin ningún tipo de ventilación natural para los días del año en el que se recogen los picos de demanda energética en calefacción y refrigeración, es decir, los dos días del año más desfavorables térmicamente. Simulación para el 3 de Agosto: Hour External Temperature (deg.c) Oficina Taller Resultant Taller Solar Resultant Temp (deg.c) Gain (W) Temp (deg.c) Oficina Solar Gain (W) 215, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
27 e integrada en un edificio industrial. Pág. 25 Hour External Temperature (deg.c) Oficina Taller Resultant Taller Solar Resultant Temp (deg.c) Gain (W) Temp (deg.c) Oficina Solar Gain (W) 215, , , , , , , , Simulación para el 31 de Diciembre: Tabla A.3 Hour External Temperature (deg.c) Taller Resultant Temp (deg.c) Taller Solar Gain (W) Oficina Resultant Temp (deg.c) Oficina Solar Gain (W) 365, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tabla A.4 Frecuencia anual de Temperaturas (en nº de horas) para las dos zonas analizadas:
28 Pág. 26 Raquel Clemente Alfonso Zone Res. Temp External Air Temp (Nº h) <15 16> 18> 20> 22> 24> T (ºC) 26> 28> 30> 32> 34> Zone Air Temp External Air Temp (Nº h) <12 13> 15> 17> 19> 21> 23> 25> 27> 29> 31> 33> 35> T (ºC) 37> 39>
29 e integrada en un edificio industrial. Pág. 27 A.4.2. Simulación con ventilación natural (ventanas y puertas abiertas). Se ha procedido ha realizar una simulación del edificio con las ventanas de la cubierta y las puertas del taller abiertas durante las horas de ocupación del edificio. Simulación para el 3 de Agosto: Hour External Temperature (deg.c) Oficina Taller Resultant Taller Solar Resultant Temp (deg.c) Gain (W) Temp (deg.c) Oficina Solar Gain (W) 215, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tabla A.5
30 Pág. 28 Raquel Clemente Alfonso Simulación para el 31 de Diciembre: Hour External Temperature (deg.c) Taller Resultant Temp (deg.c) Taller Solar Gain (W) Oficina Resultant Temp (deg.c) Oficina Solar Gain (W) 365, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tabla A.6
31 e integrada en un edificio industrial. Pág. 29 Frecuencia de Temperaturas para la zona taller durante los meses de verano: Frequency of Resultant Temperature for Year Taller Central, Days 90 to nº h <15 16> 18> 20> 22> T (C) 24> 26> 28> 30> 32> 34> Zone Res. Temp External Air Temp Fig. A.38.-Frecuencia de Temperaturas para la zona taller
32 Pág. 30 Raquel Clemente Alfonso A.5. ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES TÉRMICAS EN EL INTERIOR DEL EDIFICIO. CUBIERTA DOBLE VERTIENTE. Para el diseño de la cubierta de doble vertiente se procede como en el apartado anterior. A.5.1. Simulación sin ventilación natural (ventanas y puertas cerradas). Se ha procedido ha realizar una simulación del edificio sin ningún tipo de ventilación natural para los días del año en el que se recogen los picos de demanda energética en calefacción y refrigeración, es decir, los dos días del año más desfavorables térmicamente. Simulación para el 3 de Agosto: Hour External Temperature (deg.c) Oficina Taller Resultant Taller Solar Resultant Temp (deg.c) Gain (W) Temp (deg.c) Oficina Solar Gain (W) 215, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Simulación para el 31 de Diciembre: Tabla A.7
33 e integrada en un edificio industrial. Pág. 31 Hour External Temperature (deg.c) Taller Resultant Temp (deg.c) Taller Solar Gain (W) Oficina Resultant Temp (deg.c) Oficina Solar Gain (W) 365, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tabla A.8
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