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Procedimiento de Caracterización de la Demanda de Refrigeración y Calefacción de Edificios Terciarios

Proyecto fin de Carrera. Mª Ángeles Medrano Sánchez Página 56

7. CARGA POR RADIACIÓN

El calor por radiación a través de las superficies acristaladas de la ESI se calcula de acuerdo a la siguiente expresión:

�� ∑ ∑ �� · �� · ��,� �

�� · ��,��

�� Ecuación 7.1

El área solar de una ventana se define como el producto de la superficie

acristalada de la misma por el factor solar del vidrio y el factor de sombra de la misma.

Dicho parámetro permite calcular el efecto que tiene sobre la radiación incidente en la fachada la presencia de obstáculos remotos, el propio edificio o bien los elementos de control solar instalados en la fachada del edificio.

Dado que para el cálculo de la carga debida al calor por radiación se multiplica el área solar por la radiación vertical al sur, todas las áreas solares se multiplican previamente por un factor corrector que es el ratio entre la radiación recibida por la fachada en la orientación real de la misma y la radiación de dicha fachada en caso de estar orientada al sur.

De esta forma puede definirse el área solar sur equivalente para cada mes como:

�� ∑ ��

�� · �� · ��

�� Ecuación 7.2

siendo

�� ∑

��,�� !�"#$

��,��%&!�� Ecuación 7.3

De acuerdo al apéndice E del Documento Básico HE de ahorro de energía, apartado HE1-limitación de la demanda, el factor solar modificado se calcula según la siguiente expresión:

� � �� · '(1 * �+, · -� . �+ · 0.04 · 2� · 34 Ecuación 7.4

Dado que no existe ningún tipo de obstáculo alrededor de la ESI que dificulte la llegada de radiación al mismo, para el cálculo del factor de sombra del hueco sólo se tienen en cuenta los elementos de control solar instalados sobre la propia fachada del edificio, así como los propios obstáculos del mismo. Estos son lamas y voladizos.

De acuerdo al Documento Básico, tabla E.13, el factor de sombra para los meses de verano de las lamas verticales con una relación D/H menor o igual que la unidad (como es el caso que ocupa) y una inclinación de 30º tiene un valor de 0,55 para la orientación este y 0,50 para el oeste.

CAPÍTULO 2

Procedimiento de Caracterización de la Demanda de Refrigeración y

Proyecto fin de Carrera. Mª Ángeles Medrano Sánchez

Las ventanas de las plantas P1 y E2 de la facsuperior de 0,25m de longitud y uno inferior de 1m.

En un principio cabría esperar que el voladizo de 1m de las ventanas de la planta E2 impediría parte de la llegada de la radiación solar a las ventanas de la planta inferior.

Sin embargo, dado que en los meses de veranos los rayos tienen un ángulo de incidencia sobre la vertical de unos 23º y que la separación entre las ventanas de ambas plantas es algo mayor de un metro, se comprueba que los voladizos de mayor tamaño no influyen en las ventanas de la primera planta.

Figura 20. Esquema de la incidencia de los rayos solares sobre la fachada sur


ecto fin de Carrera. Mª Ángeles Medrano Sánchez

Figura 19. Esquema de lamas

Las ventanas de las plantas P1 y E2 de la fachada sur poseen un voladizo superior de 0,25m de longitud y uno inferior de 1m.

En un principio cabría esperar que el voladizo de 1m de las ventanas de la planta E2 impediría parte de la llegada de la radiación solar a las ventanas de la planta

Sin embargo, dado que en los meses de veranos los rayos tienen un ángulo de incidencia sobre la vertical de unos 23º y que la separación entre las ventanas de ambas plantas es algo mayor de un metro, se comprueba que los voladizos de mayor

en en las ventanas de la primera planta.

Esquema de la incidencia de los rayos solares sobre la fachada sur de la ESI

Procedimiento de Caracterización de la Demanda de Refrigeración y

Página 57

hada sur poseen un voladizo

En un principio cabría esperar que el voladizo de 1m de las ventanas de la planta E2 impediría parte de la llegada de la radiación solar a las ventanas de la planta

Sin embargo, dado que en los meses de veranos los rayos tienen un ángulo de incidencia sobre la vertical de unos 23º y que la separación entre las ventanas de ambas plantas es algo mayor de un metro, se comprueba que los voladizos de mayor

CAPÍTULO 2



A continuación se muestra el factor solar para verano cuando el obstáculo en la fachada sea un voladizo de 0,25m de longitud:

Fs

Orientación sur D/H 0

0,82 L/H 0,25

Figura 21. Factor solar del voladizo

Dado que los valores que aporta el Documento Básico HE1 son válidos solo durante los meses de verano, se procede a su cálculo para invierno con ayuda del programa de certificación energética CALENER VYP (VII).

Dicho programa permite simular la envolvente térmica y el sistema de climatización de un edificio y obtener como resultados los consumos energéticos del mismo.

De esta forma, se procede a definir un edificio unifamiliar tipo del que permanecen todos los valores por defecto que incorpora el ejemplo aportado por el programa, variando únicamente los huecos del edificio.

Así, se definen cuatro ventanas (una en cada fachada) de tamaño 0,8x1 m2 con vidrio doble.

A partir de este ejemplo, se crear dos análogos, uno donde se incorporan lamas en las ventanas de las fachadas con orientación este y oeste y otro donde se impone un voladizo en la ventana de la fachada orientada al sur.

Las características detalladas de las lamas y voladizo impuestos quedan recogidas en la tabla que se muestra a continuación.

CARACTERÍSTICAS LAMAS

L (m) 0,2

D (m) 0,2

Angulo (º) 30

Transmisividad 0

Reflectividad 0,2

Vidrio Doble bajo emisivo

Tipo Verticales

Tabla 16. Características de las lamas de las ventanas de las fachadas Este y Oeste de la ESI

CAPÍTULO 2



CARACTERÍSTICAS VOLADIZO

Longitud OD (m) 0,25

Longitud OW(m) 0,8

Angulo (º) 90

Tabla 17. Características de los voladizos de las ventanas de la fachada sur de la ESI

Seguidamente se procede al cálculo de ambos ejemplos y se recogen los datos del calor que atraviesa cada una de las ventanas objeto de estudio (aquellas que poseen elementos de protección solar) para los tres ejemplos expuestos (variable denominada “Cal_positivo” en los archivos de resultados generados por el programa).

De esta forma, el factor de sombra para los dos casos que se analizan (lamas y voladizo) se calcula como el cociente entre dicho, calor en el caso de que exista algún tipo de protección, y el mismo si no existiesen protecciones solares en las ventanas:

�� 56 # 7! $"66� #"%

589: 7! $"66� #"% Ecuación 5.5

A continuación se muestran los resultados obtenidos:

GANANCIAS Fs

Sin protección

Con protección lamas

Con protección voladizo De lamas De

voladizo Este 1,474 0,334 0,226

Oeste 1,445 0,354 0,245

Sur 2,260 1,951 0,863

Tabla 18. Resumen del factor de sombra en invierno

Como se comentó en el apartado 5, la mayor parte de las ventanas del edificio poseen un doble acristalamiento CLIMALIT y marcos de metal en color beige claro. Sin embargo, las ventanas de la última planta son de vidrio doble CLIMALIT de baja emisividad con marco de metal en rojo oscuro.

CAPÍTULO 2



En la tabla siguiente se resumen los valores de las transmitancias térmicas, factores solares, absortividades y fracción del marco de todas las ventanas de la ESI. Para el cálculo de la fracción de marco véase el apartado 5.

VIDRIO TIPO U (W/m2K) gv

A Doble CLIMALIT 2,6 0,7

B Doble CLIMALIT,

baja emisividad 2,2 0,3

Tabla 19. Características de los vidrios de la ESI

MARCO TIPO α Um (W/m2K) FM

A Metal, beige claro 0,35 5,7 0,131

B Metal, rojo medio 0,80 5,7 0,131

Tabla 20. Características de los marcos de la ESI

A continuación se explica el procedimiento para el cálculo del área solar efectiva para cada planta y orientación del edificio.

SUR

Las 40 ventanas que se encuentran en la fachada sur de la planta baja del edificio no poseen ningún tipo de obstáculo por lo que el factor de sombra de las mismas es igual a la unidad.

En la planta E1, del total de huecos que posee, existen 40 ventanas con un factor de sombra de valor unidad ya que no existen obstáculos tampoco en este caso. Al resto de huecos no les llega radiación debido al saliente que posee la fachada que provoca que se encuentren en sombre a cualquier hora del día.

Las 90 ventanas de la planta P1 poseen el voladizo comentado con anterioridad al igual que ocurre con las ventanas de la planta E2.

NORTE

Las 164 ventanas situadas en la fachada norte no poseen ningún tipo de protección solar por lo que su factor de sombre es igual a la unidad.

CAPÍTULO 2



ESTE

Todas las ventanas de la fachada orientada hacia el Este, excepto la planta P2, se encuentran protegidas con lamas verticales con una inclinación de 30º.

OESTE

Análogamente para la fachada oeste, todas las ventanas de la misma, exceptuando la planta P2, poseen lamas verticales.

Seguidamente se recoge a modo de tablas lo explicado anteriormente para los meses de verano e invierno.

CAPÍTULO 2



VERANO

� Orientación norte:

PLANTA Nº VENTANAS

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL

SOLAR VIDRIO MARCO F

PB 36 28,8 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

E1 36 28,8 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

P1 46 36,8 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

E2 46 36.8 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

Tabla 21. Características de la fachada de la ESI orientada al norte

� Orientación sur:

PLANTA Nº VENTANAS

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL


PB 40 32 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

E1

Paneles continuos

387,09 Tipo

Voladizo fachada B B 0

FS 0

40 32 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

P1

46 36,8 Tipo Voladizo

A A 0,508 FS 0,82


A A 0,508 FS 0,82

E2

46 36.8 Tipo Voladizo

A A 0,508 FS 0,82


A A 0,508 FS 0,82

Tabla 22. Características de la fachada de la ESI orientada al sur en verano

CAPÍTULO 2



� Orientación este:

PLANTA Nº VENTANAS

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL


PB 30 24 Tipo Lamas

A A 0,340 FS 0,55

E1 30 24 Tipo Lamas

A A 0,340 FS 0,55

P1 30 24 Tipo Lamas

A A 0,340 FS 0,55

E2 30 24 Tipo Lamas

A A 0,340 FS 0,55

Tabla 23. Características de la fachada de la ESI orientada al este en verano

� Orientación oeste:

PLANTA Nº VENTANAS

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL


PB 30 24 Tipo Lamas

A A 0,310 FS 0,50

E1 30 24 Tipo Lamas

A A 0,310 FS 0,50

P1 30 24 Tipo Lamas

A A 0,310 FS 0,50

E2 30 24 Tipo Lamas

A A 0,310 FS 0,50

Tabla 24. Características de la fachada de la ESI orientada al oeste en verano

CAPÍTULO 2



� Planta segunda

ORIENTACIÓN ÁREA HUECOS (m 2) ÁREA FACHADA (m 2) HUECOS (%)

Norte 195,5 391

50 Sur 195,5 391

Este 46,75 93,5

Oeste 46,75 93,5

Tabla 25. Características de las fachadas de la segunda planta de la ESI en verano

ELEMENTO DE CONTROL SOLAR VIDRIO MARCO F

Tipo Ninguno B B 0,285

FS 1

Tabla 26. Características de los huecos de las fachadas de la segunda planta de la ESI en verano

� Huecos

HUECO ÁREA HUECO

POR FACHADA(m 2)

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL


Escalera 427,257 1709,026 Tipo Ninguno B B 0,285

Cafetería

304,420 FS 1

Tabla 27. Características de los huecos de escalera y de la cafetería de la ESI en verano

NORTE SUR ESTE OESTE TOTAL ASSE

mes(m2) ∑ �;,<,�� · � (m2) 345,145 289,989 167,614 164,643 967,391

∑ �;,<,�� (m

2) 1058,377 1217,847 570,001 570,001 3416,237

�� 0,877 1,000 1,577 1,547 1111,776

Tabla 28. Resumen del cálculo del ASSE de verano

CAPÍTULO 2



INVIERNO

� Orientación norte:

PLANTA Nº VENTANAS

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL


PB 36 28,8 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

E1 36 28,8 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

P1 46 36,8 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

E2 46 36.8 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

Tabla 29. Características de la fachada de la ESI orientada al norte en invierno

� Orientación sur:

PLANTA Nº VENTANAS

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL


PB 40 32 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

E1

Paneles continuos

387,09 Tipo

Voladizo fachada B B 0

FS 0

40 32 Tipo Ninguno

A A 0,619 FS 1

P1


A A 0,534 FS 0,86


A A 0,534 FS 0,86

E2

46 36.8 Tipo Voladizo

A A 0,534 FS 0,86


A A 0,534 FS 0,86

Tabla 30. Características de la fachada de la ESI orientada al sur en invierno

CAPÍTULO 2



� Orientación este:

PLANTA Nº VENTANAS

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL


PB 30 24 Tipo Lamas

A A 0,140 FS 0,23

E1 30 24 Tipo Lamas

A A 0,140 FS 0,23

P1 30 24 Tipo Lamas

A A 0,140 FS 0,23

E2 30 24 Tipo Lamas

A A 0,140 FS 0,23

Tabla 31. Características de la fachada de la ESI orientada al este en invierno

� Orientación oeste:

PLANTA Nº VENTANAS

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL


PB 30 24 Tipo Lamas

A A 0,152 FS 0,25

E1 30 24 Tipo Lamas

A A 0,152 FS 0,25

P1 30 24 Tipo Lamas

A A 0,152 FS 0,25

E2 30 24 Tipo Lamas

A A 0,152 FS 0,25

Tabla 32. Características de la fachada de la ESI orientada al oeste en invierno

CAPÍTULO 2



� Planta segunda

ORIENTACIÓN ÁREA HUECOS (m 2) ÁREA FACHADA (m) HUECOS (%)

Norte 195,5 391

50 Sur 195,5 391

Este 46,75 93,5

Oeste 46,75 93,5

Tabla 33. Características de las fachadas de la segunda planta de la ESI en invierno

ELEMENTO DE CONTROL SOLAR VIDRIO MARCO F

Tipo Ninguno B B 0,285

FS 1

Tabla 34. Características de los huecos de las fachadas de la segunda planta de la ESI en invierno

� Huecos:

HUECO ÁREA HUECO

POR FACHADA(m 2)

ÁREA HUECO

(m2)

ELEMENTO DE CONTROL


Escalera 427,257 1709,026 Tipo Ninguno B B 0,285

Cafetería

304,420 FS 1

Tabla 35. Características de los huecos de escalera y de la cafetería de la ESI en invierno

NORTE SUR ESTE OESTE TOTAL ASSE

mes(m2) ∑ �;,<,�� · � (m2) 345,145 293,854 148,386 149,489 936,876

∑ �;,<,�� (m

2) 1058,377 1217,847 570,001 570,001 3416,237

�� 0,187 1,000 0,392 0,403 476,677

Tabla 36. Resumen del cálculo del ASSE de invierno

CAPÍTULO 2

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