DISEÑO ARQUITECTÓNICO Y CONSUMO DE ENERGÍA

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.

...