Herramientas informáticas en la representación y cálculo de la demanda térmica en edificios

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA Grado en Fundamentos de la Arquitectura Curso 2020-2021 AUTOR: MARIO ALEN FIGUEROA IZARRAULDE TUTOR: ALBERTO JOSÉ MEISS RODRÍGUEZ HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS EN LA REPRESENTACIÓN Y CÁLCULO DE LA DEMANDA TÉRMICA EN EDIFICIOS P á g i n a 2 | 159 AGRADECIMIENTOS Quiero agradecer en primer lugar a mi familia que siempre me ha apoyado y entendido, a los profesores de la escuela que han confiado en mí, a mi pareja por la paciencia y el cariño y a mi tutor por dirigir mis ideas y creer en este TFG. P á g i n a 3 | 159 P á g i n a 4 | 159 ÍNDICE 1. EVOLUCIÓN DE BIM PARA LA ARQUITECTURA Y EL ANALISIS ENERGÉTICO ................................... 10 1.1. ¿QUÉ ES BIM? ................................................................................................................................................... 10 1.2. ¿COMO SE CONSTRUYÓ? ..................................................................................................................................... 11 1.3. LOS PRIMEROS DISEÑOS POR ORDENADOR ....................................................................................................... 12 1.4. ¿SOFTWARES DE DISEÑO PREVIOS A LA ACTUAL METODOLOGÍA BIM? ............................................................13 1.5. TRANSVERSALIDAD Y ANÁLISIS EN BASE BIM ................................................................................................. 15 1.6. EL MODELO ENERGÉTICO EN LA ACTUALIDAD .................................................................................................... 16 2. CARACTERISTICAS DE LA CLIMATIZACIÓN................................................................................................ 19 2.1. DESARROLLO DEL CONFORT TÉRMICO ............................................................................................................... 19 2.2. BIENESTAR HIGROTÉRMICO ................................................................................................................................ 21 2.3. INTRODUCCIÓN A LA ENERGÍA ........................................................................................................................... 23 2.4. CARGAS TÉRMICAS EN LOS EDIFICIOS ............................................................................................................... 24 2.5. EFICIENCIA ENERGÉTICA .....................................................................................................................................31 2.6. CARACTERÍSTICAS DE LA CLIMATIZACIÓN Y NORMATIVA ..................................................................................34 3. GANANCIAS TÉRMICAS EN EDIFICIOS: CASO PRÁCTICO ....................................................................... 41 3.1. REVIT Y DISCIPLINA MEP PARA EL ANÁLISIS DE LA CLIMATIZACIÓN .............................................................. 41 3.2. DATOS DEL EDIFICIO .......................................................................................................................................... 47 3.3. VALORES ENERGÉTICOS PARA CÁLCULO DE GANANCIAS TÉRMICAS EN REVIT ............................................... 53 3.3.1. Importación del modelo tridimensional para cálculo .................................................................. 53 3.3.2. Datos del entorno físico y ambiental................................................................................................. 56 3.3.3. Resistencias térmicas en la composición de la envolvente ...................................................... 60 3.3.4. Designación de espacios analíticos ................................................................................................... 74 3.3.5. Tablas de contenido ............................................................................................................................... 84 4. ANÁLISIS ENERGÉTICO: GANANCIAS TÉRMICAS .................................................................................... 88 4.1. CÁLCULO DE VALORES ENERGÉTICOS DEL EDIFICIO CON REVIT ..................................................................... 88 4.2. ANÁLISIS DE DATOS POR ESPACIO .................................................................................................................... 96 4.2.1. Aula 2-3 años ............................................................................................................................................ 96 4.2.2. Sala del personal ................................................................................................................................... 107 4.3. COMPARATIVA GENERAL DE CÁLCULOS ENTRE PROGRAMAS ......................................................................... 112 4.3.1. Comparativa de espacios interiores calculados con Revit y Calcula .................................... 112 5. ANÁLISIS DE VARIABLES DIRECCIONALES Y CONSTRUCTIVAS ......................................................... 119 5.1. CAMBIO DE SENTIDO DEL EDIFICIO ................................................................................................................... 119 5.2. CAMBIO DE SENTIDO DE UN ESPACIO: AULA ................................................................................................... 127 5.3. CAMBIO EN LOS COMPONENTES ARQUITECTÓNICOS DE LA ENVOLVENTE: SALA DE PERSONAL ................... 136 5.3.1. Reducción de superficie vidriada (cálculo Atecyr) ..................................................................... 138 5.3.2. Lamas verticales en el exterior de la superficie vidriada ....................................................... 139 5.3.3. Perdida de ganancia térmica por sombra del alero ................................................................... 141 6. CONCLUSIONES .............................................................................................................................................. 144 FUENTES .................................................................................................................................................................... 148 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................................... 149 ANEXOS ...................................................................................................................................................................... 150 P á g i n a 5 | 159 RESUMEN Desde el conocimiento de los fenómenos físicos de la naturaleza y los alcances informáticos, el uso de los ordenadores, entre otras utilidades, son capaces de simular varios tipos de escenarios. Con el fin de crear o reproducir un contenido tridimensional a través del cálculo en software se logra integrar de manera eficiente estas situaciones en áreas muy diversas, como las proyectadas en una composición arquitectónica y más específicamente en la climatización de edificios. En este trabajo de fin de grado se estudia y analizan las características constructivas y energéticas de un edificio; a partir de la composición de su envolvente, las variables de uso y datos climatológicos, que afecten a las dinámicas térmicas de sus espacios. En ese estudio se analizan las características de climatización del edificio y se introducen los datos necesarios para tal objetivo, en programas informáticos de representación y cálculo; Revit MEP y Cargas de Atecyr. Comparando entre sí las distintas variables de cálculo de ambos programas se demuestra la validez de su uso en este estudio. Utilizando estos resultados como punto de partida, se presentan variables al sistema arquitectónico; como la dirección del edificio y características de su envolvente. Finalmente se valoran cuánto afectan estas variables a los requerimientos para climatizar los distintos espacios del edificio. ABSTRACT From the knowledge of the physical phenomena of nature and the computing scope, the use of computers, among other utilities, are capable of simulating various types of scenarios. In order to create or reproduce a three-dimensional content through the calculation in the software, it is possible to efficiently integrate these situations in very diverse areas, such as those projected in an architectural composition and more specifically in the air conditioning of buildings. In this final degree project, the constructive and energetic characteristics of a building are studied and analyzed; based on the composition of its envelope, the variables of use and climatological data, which affect the thermal dynamics of its spaces. In this study, the air conditioning characteristics of the building are analyzed and the necessary data for this purpose are entered into computer representation and calculation programs; Revit MEP and Atecyr Loads. Comparing the different calculation variables of both programs with each other, the validity of their use in this study is demonstrated. Using these results as a starting point, variables are presented to the architectural system; such as the address of the building and characteristics of its envelope. Finally, the variables related to the requirements for air conditioning the different spaces of the building are evaluated. P á g i n a 6 | 159 P á g i n a 7 | 159 PALABRAS CLAVE: BIM, Revit, Energía, Climatización, Cargas térmicas. P á g i n a 8 | 159 OBJETIVOS A lo largo de este trabajo los objetivos que se persiguen son: Determinar las distintas características arquitectónicas y energéticas de un edificio, estudiando cómo se vinculan estos datos en el desarrollo de las necesidades del sistema de climatización, mediante programas informáticos; Revit como software BIM y Cargas de (Atecyr). Utilizar las condiciones atmosféricas del entorno, el sistema constructivo y las necesidades de las actividades del edificio, para desarrollar una metodología en la implantación de datos en los distintos softwares y obtener un modelo paramétrico inteligente que represente tridimensionalmente las características de estas situaciones. Calcular las necesidades de climatización para el edificio, obteniendo las cargas térmicas en cada espacio, comparar sus resultados y plantear modificaciones en la composición arquitectónica inicial del edificio; con el fin de valorar cuanto afectan estas variables al sistema inicial de cálculo. METODOLOGÍA A partir de: • Un breve marco teórico sobre el origen y funcionalidad del método BIM para el análisis energético de los edificios. • La fundamentación teórica de las características para el desarrollo del cálculo paramétrico en la climatización. • El estudio de las cargas térmicas y análisis de los distintos valores y resultados de los cálculos obtenidos. • Comparativa entre programas y la valoración de las distintas modificaciones en la composición arquitectónica desde los resultados iniciales. Cómo: • Estudiando la construcción y las instalaciones de un proyecto arquitectónico. • Creando un modelo tridimensional paramétrico del edificio en Revit. • Introduciendo los datos de cálculo en los programas informáticos. • Del modelo inteligente, con los resultados obtenidos, plantear modificaciones y variaciones del edificio y sus espacios. P á g i n a 9 | 159 INTRODUCCIÓN A lo largo de la carrera de arquitectura se me han planteado muchas situaciones difíciles de superar, varias de ellas tienen que ver con la capacidad de memorizar contenidos homogéneos y de entender temas con características abstractas. El esfuerzo por entender, resolver y contener los distintos temas, no fue para nada fácil. Sin embargo, existen muchas maneras de enfrentar y resolver estas dificultades, por ejemplo, utilizando metodologías y estrategias de visualización de los contenidos de forma esquemática. Esto no es más que uno de tantos métodos gráficos de organización, como un mapa conceptual o infografía. Si podemos ver cada situación de otra manera, la forma y el fondo de un proyecto, la realidad de lo que vemos, se modula y simplifica, pudiendo ser capaces de establecer un vínculo con aquello que no podíamos ver. La virtualización de la realidad dentro de un escenario informático se establece como la proyección física de un modelo tridimensional en el espacio infinito. Y las capacidades de este modelo dependen de los fundamentos de su creación, ya sea para ser un elemento visual, de carácter artístico o un producto paramétrico con características de cálculo interconectados. Para que un proyecto de arquitectura sea un soporte adecuado para el ser humano, no solo deben estar satisfechos los requerimientos de forma y espacio, sino que también deben de estar presentes múltiples instalaciones, que sean capaces de otorgar la eficiencia necesaria para el uso de cada espacio del edificio. El área de las instalaciones es bastante amplia, pero este trabajo se ha enfocado en el soporte de climatización de un edificio, desarrollando los fundamentos de este sistema y siendo la climatización uno más de los tantos necesarios para que el proyecto goce de una funcionalidad plena, como uno de los más importantes para definir el proyecto, en la fase de conceptualización, como los alcances de su forma, orientación y composición de su envolvente. P á g i n a 16 | 159 Varios programas son capaces de generar simulaciones dentro de su propio software base, como es el caso de Revit. Este método de visualización para la iteración del diseño se introdujo en el 2012 con Autodesk's Vasari, donde se pudieron hacer numerosos tipos de análisis de rendimiento de edificios (BPA), incluido el análisis de energía, la radiación solar, los estudios solares, el túnel de viento (flujo de aire exterior) y algunos otros similares al paquete Ecotect Autodesk (discontinuado en el 2015). 1.6. El modelo energético en la actualidad Las tendencias arquitectónicas actuales, así como el software avanzado de modelado informativo de construcción (BIM), facilitan el diseño y la construcción de edificios. El análisis de las formas tridimensionales va mucho más allá de los modelos típicos de caja de zapatos (la masa hueca) que se utilizaban comúnmente para la simulación energética. En el apéndice G de ASHRAE 90.1 acrónimo de American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers proporciona pautas sobre cómo modelar zonas térmicas en edificios de acuerdo con los sistemas y zonas de HVAC en conjunto a lo ya propuesto en el 2004, ASHRAE 90.1 donde las características de la envolvente, el ACS, potencia, densidad de iluminación y los equipos anexos tuvieran una eficiencia y características mínimas para el proyecto. Al empezar el diseño de un edificio, en su fase inicial y conceptual, se deben adoptar decisiones sobre el lugar, forma básica, orientación y materialidad; factores que tienen una gran consecuencia en el uso de la energía, sin embargo, el análisis energético del edificio no son situaciones regulares que se consideren para este proceso de diseño. Sin duda utilizar un programa de ordenador en el proceso de diseño, que logre reducir el consumo de energía del edificio, incluirá una mayor dependencia de software para diseño y en consecuencia la libertad de este se ve atrofiada por los límites del software con el diseño arquitectónico. Por lo que aprovechar un software con capacidades de diseño y gestión de la demanda energética seria la clave en esta encrucijada. Sin bien los alcances del diseño arquitectónico no parece tener límites, si el de los materiales y sistemas constructivos, para esto y subrayando la importancia de los primeros estudios sobre el uso de energía, en septiembre de 2011, el USGBC (US Green Building Council) introdujo un nuevo crédito LEED acrónimo de Imágenes 9 P á g i n a 17 | 159 Leadership in Energy & Environmental Design para alentar a los equipos para realizar análisis, incluida la reducción de la carga de energía, para que puedan comprender los problemas de la composición arquitectónica antes de que se tomen las decisiones de diseño. Hoy en día ya no se utilizan simples representaciones extruidas de la geometría del edificio para el modelado energético, sino más bien complejos volúmenes generados por retículas tridimensionales, llamadas “Mesh” capaces de ser leídos y analizados por los distintos softwares de cálculo energético. Modelado energético El modelado energético de programas como Revit proporcionan plantillas para zonificar y con varias configuraciones diferentes los distintos espacios a analizar, dentro del edificio, como pueden ser los de una planta en concreto o un ala de una nave industrial. Los avances en software de modelado de edificios, así como tendencias de diseño, están haciendo que los edificios proyectados tengan formas más complejas y sean más fáciles de diseñar y construir. Estos dependen también de que las geometrías complejas sean más fáciles de analizar para el uso de energía. Los recientes softwares proporcionan funcionalidad para crear automáticamente un modelo energético a partir de un modelo conceptual, en el caso de Revit establece 3 enfoques con los que desarrollar en análisis energético: Mediante la masa, que tiene en cuenta la orientación y forma. Mediante el diseño combinado y el de Modelo arquitectónico detallado. Consiguiente así que los nuevos algoritmos puedan dividir automáticamente la geometría más compleja en zonas específicas de la geometría en cada piso, basado en ASHRAE 90.1 apéndice G “requisitos de modelado de bloques térmicos”. Es por eso por lo que una de las claves para una optimización de energía de forma adecuada y satisfactoria es la creación automática de un modelo energético completo y preciso directamente desde un modelo arquitectónico. Este enfoque significa que no se requiere la creación de modelos especiales para el análisis. Funciona a partir de un estilo de modelado P á g i n a 18 | 159 y niveles adecuados de detalle, este sistema se representa de forma gráfica y de acuerdo con la composición constructiva del modelo arquitectónico, siendo esta la forma más fiable de realizar una arquitectura compleja con la posibilidad de incorporar un modelo energético fiable y con los estándares adecuados. Los elementos de Revit para el modelo energético Para poder ejecutar los cálculos se necesita definir los espacios con una delimitación de su volumen y relación con el resto del edificio, para ello, Revit utiliza los siguientes elementos para crear el modelo energético: Techos, pilares, paneles de muro cortina, sistemas de muro cortina, montantes de muro cortina, puertas, suelos, masa, cubiertas: bordes comunes, líneas ocultas, bordes interiores, cielos rasos de cubierta aberturas de agujero, plataformas y ventanas. Para permitir la creación de un modelo energético completo, el proyecto de Revit debe cumplir dos requisitos: Los espacios y elementos de la construcción edificatoria deben estar razonablemente cerrados. Sin embargo, los errores durante el modelado son comunes y algo previsto, puesto que la construcción real de un edificio también tiene estas brechas definitorias, no hace falta que el modelo sea hermético, pero sí que se defina muy bien los volúmenes habitables para los distintos cálculos, como también el tipo de abertura si lo hubiere. Por último, para crear este modelo energético no hace falta que el modelo arquitectónico contenga elementos dentro de la habitación o el espacio (aunque en un análisis exhaustivo si hubiera que tenerlos en cuenta, puesto que las masas determinan la capacidad de un espacio de generar diferencias de inercia térmica al interior). La geometría tridimensional de un espacio se determina directamente a partir de los elementos arquitectónicos, al margen de habitaciones o espacios en 2D o 3D. P á g i n a 19 | 159 2. CARACTERISTICAS DE LA CLIMATIZACIÓN La climatización se entiende como el control de las condiciones de temperatura, humedad, calidad e higiene del aire, mediante sistemas mecánicos que necesiten energía. El objetivo es conseguir y mantener las condiciones de confort para los ocupantes de un espacio y proporcionar los requerimientos termo higrométricos y la calidad de aire para los procesos productivos. Los costes de la energía y la repercusión en el medio que genera la producción de este hacen imprescindible el uso racional y eficiente del diseño de climatización en el ciclo de vida del edificio. Por lo que conocer las características del sistema y definirlo certeramente contribuyen a diagnosticar y poder aplicar las soluciones a las necesidades de los distintos espacios. 2.1. Desarrollo del confort térmico La arquitectura a lo largo de la historia evolucionó por variaciones derivadas del entorno biótico y abiótico. La forma de vida y movilidad su especie y animales, en la época nómada, el humano uso las cavernas y los árboles, próximo a lo que hoy en día es la arquitectura efímera. Como respuesta al clima y la evolución como sociedad, el hombre desarrollo estrategias de conciliación para el resguardo y la conservación de su especie. En el camino de la evolución, el humano tuvo que desarrollar capacidades de supervivencia y con ello el resguardo fue un factor determinante. El cobijo adecuado, la alimentación y su almacenaje como también el confort, eran sinónimo de longevidad y prosperidad. La cueva y el fuego, como herramientas de supervivencia en la sociedad nómada. Posteriormente, el humano construyó bajo techo y limitó con muros un espacio íntimo, creo mecanismos para resguardarse del entorno y separarse del suelo, abrió huecos por lo que dominó el viento y reguló la luz. Imágenes 10-12 P á g i n a 20 | 159 El fuego consolidado termo-reguló el espacio y se permitió manipular libremente la temperatura y la humedad. Los cambios ambientales dejaron de ser directos y se permitió establecer un equilibrio entre el ser y el espacio próximo con un medio espacial construido. Las evoluciones culturales demandaron una mayor complejidad de asentamientos, se generaron las derivaciones de clase y las hegemonías geopolíticas, con todo ello el confort adecuado era y es para quienes se lo podía permitir. La sociedad empezó a preocuparse del confort (sensación de bienestar, del ánimo y consuelo) pues conciliar los esfuerzos de la vida con la comodidad y el resguardo del exterior era fundamental para mantener el equilibrio 1 . La búsqueda del confort térmico estuvo presente en lugares donde la estancia era un lugar de uso cotidiano, se buscaba una comodidad térmica óptima en los espacios interiores. Hacia el siglo I a.c el invento Romano introdujo calor a los espacios mediante suelo radiante, este mecanismo llamado Hipocausto es un sistema de calefacción por convección, construido bajo plataformas de piezas refractarias. Estas soportaban placas cerámicas como pavimento, por el cual se hacía pasar aire caliente desde un horno. En la edad media el concepto de casa no era más que para el almacenaje y taller de trabajo, las estancias eran multipropósitos y en muchos casos se dormía en el mismo lugar que el de uso diario; que era el de la chimenea o cocina. La conciencia individual fue encontrando lo íntimo y privado, también se dirigió a la casa “domestica”. En el siglo XVII la casa se llenó de adornos y exposiciones religiosas, se organizó la cocina como un sector de trabajo separado del comedor. 1 Con esta palabra se desarrollará todo un complot de situaciones que tendrán por objetivo y fundamento la definición de esta (al menos en el ámbito de la física): Del lat. aequilibrium. Estado en el que se encuentra una partícula si la suma de todas las fuerzas que actúan sobre ella es cero. Fuente https://dle.rae.es Imágenes 13 P á g i n a 21 | 159 La revolución industrial abarato los costes y amplio los materiales de construcción, se realizaron espacios adaptados al estilo de vida, en muchos casos estancias muy pequeñas en un mismo edificio. El movimiento moderno trajo consigo grandes avances entre otros científicos y arquitectónicos. Por ejemplo, el muro Trombe-Michel, presentado en 1881 (muro Trombe) es un muro o pared orientada al sol y con una cámara de aire limitada por una pared de cristal por el exterior. “La casa con la respiración exacta” de Le Corbusier, París, 1929, fue una propuesta universal, que mejoraría el confort térmico de los espacios interiores, gracias a un “muro neutralizante”. Dos láminas de vidrio entre los que circularía aire, generando una barrera entre dos espacios con diferencias térmicas. En la actualidad la configuración arquitectónica y la variedad de los elementos constructivos responde a varias consideraciones, estas tienen que ver con el contexto, forma y uso. El muro en la época actual es en contraposición al muro clásico, uno que se construye con varias capas, asociando cada material y técnica constructiva a unas características higrotérmicas necesarias para el confort que requieren los espacios interiores. 2.2. Bienestar higrotérmico La sensación humana de bienestar que se aprecia en un espacio se produce por la combinación de un sistema de varios agentes ambientales y carácter físico; como los higrotérmicos (calor y humedad), acústicos, lumínicos, olfativos, velocidad del aire, etc. En la arquitectura de los edificios con espacios interiores se deben determinar los parámetros adecuados, que otorguen la adecuada sensación de bienestar, las condiciones de diseño se representan en los siguientes términos: Imágenes 14-15 P á g i n a 22 | 159 - Condiciones de ambiente luminoso. - Condiciones de ambiente acústico. - Condiciones de ambiente higrotérmico. - Condiciones vinculadas a la calidad del aire. El metabolismo humano, en respuesta a la necesidad del intercambio de energía para vivir, necesita estar aproximadamente a 37ºc de temperatura corporal, calor que se genera por la quema interna de calorías, carbohidratos, grasas, etc. La temperatura ambiental que nos rodea, la actividad y los distintos estados psicológicos en conjunto con las sensaciones que nos provocan, determinan la cantidad de gasto energético que necesita el cuerpo para estar a la temperatura de rigor para un cuerpo sano. Es así como a una temperatura ambiental precipitada, el cuerpo utiliza estrategias para conseguir estar a una temperatura adecuada, como el sudor en ambiente caliente o los espasmos involuntarios para elevar metabolismo y subir la temperatura en ambientes fríos. El bienestar higrotérmico se consigue cuando el cuerpo es capaz de establecer un equilibrio entre las condiciones externas del medio y las internas, es así como las velocidades de intercambio de temperatura se presenten de forma gradual y delimitadas por la capacidad de asimilación de este. Si bien cada persona en cada lugar y sensación es diferente, se establecen unas características comunes a el estado de confort. Estas se representan en diagramas con variables como: el calor por radiación, el calor latente, velocidad del viento, etc. En la construcción de edificios se han llevado a cabo muchas consideraciones para lograr el bienestar higrotérmico, la adecuación de la envolvente al entorno, por ejemplo, significa separar dos espacios con distintas condiciones higrotérmicas, el interior de un edificio quiere mantener las características de confort, sin que los factores externos sean influyentes o al menos no directas. Imágenes 16 P á g i n a 23 | 159 2.3. Introducción a la energía La energía está asociada a nuestro universo visible e invisible desde el inicio de su crecimiento, ya exista como tal en algún lugar, pero no se dio a conocer hasta pocos microsegundos luego del Big Bang o inflación cósmica… En cualquier caso, cada partícula es la que cede y absorbe energía de una a otra mediante sus interacciones y el medio; existe la materia oscura que se reconoce que interactúa con la gravedad y también la energía oscura que se cree que puede ser la responsable del aceleramiento de los desplazamientos de las galaxias del universo. La energía radiante es el continente de las frecuencias lumínicas como la del sol, de las que otras dependen. Las que conocemos y utilizamos actualmente que en un principio son de transformación como: la energía mecánica empleada para hacer mover a otro cuerpo, la energía hidráulica es la que se produce mover unas turbinas con la caída del agua gracias a la gravedad. La energía térmica es la cantidad y movimiento de calor entre las partículas. La energía eólica es aquella que se obtiene a través del viento, gracias a la energía cinética generada por el efecto corriente de aire. La energía geotérmica es la obtenida por la radiación almacenada en forma de calor por la tierra. La energía mareomotriz que resulta del movimiento de mareas y el uso de rotores para aprovechamiento de la inercia. La energía química se genera por la interacción y reacción de moléculas, estas intrínsicamente contienen energía, pudiendo absorber o ceder parte de esa energía a otro sistema. En consecuencia, podemos pensar que la energía elemental se “genera” de manera natural gracias a los fenómenos naturales del universo, estos tienen sus causas desde el inicio de esta era cosmológica. Las fuentes de energía elemental las podemos clasificar según las leyes que constituyen todo lo que vemos y sentimos, como por ejemplo la gravedad que nos atrae a la tierra y ella a la vez al sol (la atracción realmente no es una fuerza, sino un fenómeno producido por la pendiente gravitatoria generada por deformación de la masa de los astros en el tejido del universo). La energía electromagnética es una fuerza elemental, junto con la gravitatoria, la nuclear fuerte y nuclear débil, forma parte de las fuerzas fundamentales del universo y afecta a toda partícula que tenga carga eléctrica. Es así como el sol, no solo nos calienta, sino que también nos entrega energía radiante en un abanico de frecuencias tanto visibles como invisibles, pero casi todas son de utilidad en la tierra para el uso de los humanos como de la propia naturaleza. P á g i n a 24 | 159 2.4. Cargas térmicas en los edificios Las instalaciones de climatización en un edificio tienen por objetivo mantener las condiciones de bienestar en las zonas internas habitables. Las necesidades de la mente y cuerpo humano para tal situación se establecen con el equilibrio ambiental de: la temperatura seca, humedad relativa, calidad de aire, nivel de ruido y la cantidad de personas en la actividad desarrollada para el espacio ocupado. Para el cálculo convencional de cargas térmicas se utiliza la temperatura seca y la humedad interior, determinando el intercambio de energía (julio o joule) y la masa del vapor de agua (kg) con la unidad de tiempo (s), kilo Vatio (kW) y kilogramo/segundo (kg/s) respectivamente. Estos intercambios se dan en darán en diferentes escalas espaciales, ya sea por tipo de edificio, zona y espacio, para así determinar la potencia necesaria para mantener las condiciones antes dichas de bienestar. Y los distintos sistemas de regulación deberán estar siempre por debajo de los valores demandados. Se reconocerá entonces que la carga térmica se referirá al calor o vapor de agua transferido al ambiente (aire interior) de un espacio que tienda a modificar su temperatura seca y/o humedad relativa. La temperatura y humedad del aire (vapor de agua) de un espacio se ve modificado solo por el calor convectivo, para tal característica se pueden distinguir dos tipos de intercambios de calor entre medios, los que se transfieren al aire (calor convectivo) y los que se transfieren directamente entre las superficies (calor radiante) y este último no afectan directamente a la temperatura del aire. Es así, como, por ejemplo, el suelo radiante aporta suma calor al ambiente por la transmisión de calor convectivo que provoca su superficie y no por el calor operativo del sistema radiante. El intercambio de vapor de agua debido a su composición física, de partículas en estado gaseoso se considera que se transfiere directamente al aire. Por lo que es convectivo y contribuye a la carga térmica. Por lo que se distingue el calor sensible como el aumento de temperatura seca y calor latente como la energía necesaria para el cambio de fase (liquido-gaseoso). Ambas situaciones se deben abordar de forma independiente, para la compensación higrotérmica correspondiente por los equipos de climatización. P á g i n a 25 | 159 Dinámicas higrotérmicas de calefacción y refrigeración Podremos agrupar las distintas aportaciones higrotérmicas en función de su procedencia (exterior / interior) y de su tipo. Para el cálculo de estas aportaciones se debe contemplar cuales transmiten por calor sensible, latente y cuales generan una acumulación de energía (inercia térmica) en su masa. Por ejemplo, en la transmisión de calor desde el exterior del cerramiento opaco y semitransparente hacia el interior de un espacio, conlleva un aporte de calor sensible y genera acumulación de energía en su desarrollo. Pero no así en la ventilación, infiltración e instalación propiamente, cual aporte es sensible y no genera acumulación. Para el caso de las aportaciones por ocupación, estas si aportan además del calor sensible y latente la acumulación de energía en su desarrollo. Por lo general y de acuerdo con el tipo de clima del territorio se establece que es necesario aportar o restar calor a un espacio interior con mayor o menor intensidad. De tal forma se considerará la necesidad de calcular las cargas correspondientes al servicio de calefacción y refrigeración de forma independiente, obteniendo máximos para cada uno de los sistemas de los regímenes de climatización. Para la calefacción se estimará en el día donde la temperatura exterior sea la más baja, con la humedad correspondiente y sin aporte de radiación solar apreciable. Por lo general será en los días de enero y en las primeras horas del amanecer. En refrigeración se estimará el día donde la temperatura exterior sea la más alta con el correspondiente nivel de humedad relativa y con una radiación solar muy elevada. Para cualquier cálculo de cargas térmicas se deben establecer unas condiciones interiores y exteriores con respecto a la ubicación del proyecto, determinar las actividades a desarrollar en el edificio, como las dinámicas de uso. Y una metodología de cálculo para el intercambio de calor que se realizara en el edificio, con tal de obtener unos valores en detalle del comportamiento energético del edificio como de sus espacios interiores. Para este trabajo se ha optado por utilizar el de Método de las Series Temporales Radiantes que recomienda ASHRAE. Método de las Series Temporales Radiantes (RTS) Este método tiene como objetivo determinar cuánto es la aportación energética de los elementos de forma independiente, para posteriormente estimar cuanto de ellas y la suma de todas, se transforma en energía térmica convectiva al interior de un espacio. Según DTIE 7.05 (cálculo de cargas térmicas, Atecyr) se definirá la ganancia de cada aportación como la cantidad de energía que entra al recinto, sea cual sea su mecanismo de entrada (convección, conducción, radiación). P á g i n a 32 | 159 normativa de construcción que se implanta en España (NBE-CT-79) e incluye algunos criterios de Eficiencia Energética. Se debe considerar, que casi el 60% de las viviendas construidas en España se construyeron antes de la entrada en vigor de la NBE-CT-79. De los 9,7 millones de edificios residenciales en España, el 95,8% no cumplen las medidas de consideración para la eficiencia energética. Al menos, la legislación en vigor para edificios de nueva construcción, tanto en España como en el resto de Europa, tratan de reducir el consumo de energía, manteniendo la misma calidad de vida y el mismo confort de las personas. La actual legislación en vigor regula las características de nueva construcción con el fin de reducir el consumo de energía y aprovechar las renovables, esta última se plantea como una solución al exceso de consumo de energías fósiles y a la posibilidad de generar edificios con 0 gasto energético externo. No es menos problema el cambio climático acelerado que estamos viviendo, sus consecuencias provocan grandes brechas térmicas, no solo en las temporadas invernales y estivales, sino también a lo largo del día, alrededor de 20 grados Celsius de diferencia. Por ejemplo, según el periódico ABC MADRID 24/11/2020 en Molina de Aragón (Guadalajara), registró en ese día la mínima más pronunciada del país, pasaron de los -6,6ºC a las 8 de la mañana, a llegar a los 17, 2º a las 15.40 horas. Casi 24 grados de diferencia entre la mañana y la primera hora de la tarde. La necesidad de climatizar los espacios como respuesta al bienestar higrotérmico contra las imperantes temperaturas exteriores, da lugar a sistemas de climatización adecuados para conseguir acondicionar el espacio de la forma más exacta y medida posible. Es en este entonces cuando la eficiencia en los edificios, el uso de energías renovables y la eficacia de los equipos es de gran importancia para disminuir la potencia necesaria en un sistema de climatización. Por ejemplo y en el caso de la refrigeración, según cifras del (2020), se estima que hay 1,9 mil millones de unidades de aire acondicionado en el mundo. Estos están concentrados principalmente en los Estados Unidos, China, Japón y Corea del Sur. Sin embargo, para los próximos 30 años, las proyecciones de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) predicen un aumento a 5,5 mil millones de unidades en todo el mundo para 2050. Aunque en el 2020 París, 13 oct. por causas de la pandemia se predijo que se reducirá la demanda de energía cayendo un 5 % en 2020 y las emisiones un 7 %. Para los fabricantes de aires acondicionados la predicción es ideal, aunque el aumento de la demanda de energía que esto causará es una problemática muy seria para el mundo. Fatih Birol, director ejecutivo de AIE nos dice que: "La creciente demanda de aires acondicionados es uno de los puntos ciegos más críticos en el P á g i n a 33 | 159 debate energético actual". Agrega la necesidad de que los gobiernos establezcan estándares de eficiencia mayores para la refrigeración y climatización en general. Se espera que la demanda de energía debido al aire acondicionado casi se triplique para 2050, alcanzando los 6.205 TWh. La infografía muestra que ese crecimiento equivale a un enorme 37 por ciento de todo el crecimiento previsto en la demanda de electricidad durante el período. La AIE pronostica que con políticas en vigor que duplican la eficiencia promedio de CA, la demanda global podría ser de solo 3,407 TWh. Para hacer frente a esta problemática, el sector de la arquitectura juega un papel determinante, puesto que la “arquitectura pasiva” tiene como objetivo reducir significativamente el uso de energía para climatizar el edificio, tanto así que con la ayuda de la captación de energías renovables se podría no necesitar más que de apoyo y no de soporte para el sistema principal de electricidad en un edificio. Es así como la relación entre el coste (gasto energético) y la eficacia para climatizar un edificio no depende solo de la eficiencia de las maquinas, sino también del diseño del proyecto y de las instalaciones de climatización. Este debe ser entendido como un gran sistema de elementos independientes pero vinculados entre sí, permitiendo la sinergia y no como partes individuales que trabajen de forma aislada. Para ello se deberán tener en cuenta características del territorio y del edificio. En el edificio tienen que diferenciar áreas de mayor o menor carga energética, determinado por el soleamiento, usos, volúmenes, tipo de cerramiento, etc. Y así poder determinar el mejor sistema de climatización, que tenga en cuenta los costes de la instalación, el gasto y el mantenimiento del sistema, para uno o varios espacios. Imágenes 18 P á g i n a 34 | 159 2.6. Características de la climatización y normativa Características del acondicionamiento La climatización en un sentido amplio pretende dar a un espacio cerrado las condiciones higrotérmicas adecuadas de confort, limpieza y pureza de aire, necesarias para el buen uso y salud de las personas al interior de un edificio. Según la tabla 1.0. que corresponde a la tabla 1.4.1.1 del RITE, las condiciones de confort en temperatura y humedad para invierno los 21-23 grados 40-50 de humedad relativa y en verano son 23-25 grados y 45-60 de humedad relativa. Los sistemas involucrados se constituyen por equipos e instalaciones, que tienen por finalidad otorgar mediante transformaciones y conducción de energía las condiciones requeridas. Regulando la temperatura, la humedad y otorgando las renovaciones de aire necesarias para cada instancia, se logra controlar las condiciones de confort e higiene necesarias. Para tal causa se utilizan sistemas mecánicos adecuados para el uso en tiempos de verano e invierno. Esto otorga mayor eficacia, aumentando las diferencias higrotérmicas del exterior e interior del edificio y conseguir una mayor eficiencia en el uso de las energías en climatización. En el caso del verano, es necesario acondicionar mediante la refrigeración y en invierno la calefacción. Acondicionamiento del espacio Para acondicionar los espacios debemos conocer la cantidad de energía que tenemos tanto al exterior como interior de un edificio y cada espacio de este, para ello se deben considerar unos valores de iniciales de cálculo, relacionando estos con unos parámetros físicos, se obtienen valores de uso, relativos a las necesidades de transformación, trabajo efectuado por instrumentos mecánicos posteriormente. Podemos considerar condiciones de temperatura, humedad y de aire externas al edificio y las internas provocadas dentro de su envolvente. Las variables externas para un edificio son: El clima, la topografía y la dirección y sentido de su construcción. También se tendrá en cuenta su factor de forma, característica propia del diseño del edificio, que determinará las superficies en contacto con el soleamiento y aire exterior. En el interior del edificio se consideran factores de carga energética La cantidad de personas en unas actividades metabólicas, como la de estar sentados o practicando algún deporte. P á g i n a 35 | 159 También el aporte de calor derivado del trabajo de máquinas y tipo de iluminación. Para los cálculos de transmitancia Se necesita conocer los tipos de cerramientos, los materiales y el diseño de la envolvente. Estos valores determinan la capacidad de este para resistir el traspaso de energía de un lugar a otro, como también su reflexión y el retardo en ceder esa energía a los distintos espacios. El uso de un espacio La cantidad de personas que se mantendrán al interior manteniendo una actividad, determinará la capacidad del sistema de renovación de aire exterior, recuperación y limpieza de su retorno, puesto que las condiciones de higiene son necesarias en todo momento. Calidad del aire El aire es una mezcla de gases presente dentro de la atmosfera, su composición química tiene como principales gases: Nitrógeno, Oxigeno, Argón, CO2. El aire al interior debe renovarse convenientemente porque en él se pueden dar altas concentraciones de CO2. La ONU establece un límite de 1000 ppm, con el aumento de este valor pueden aparecer dolores de cabeza, falta de concentración, etc. La falta de ventilación y su consecuente baja movilidad del aire interior, puede crear altas humedades, perjudiciales para la salud y el comportamiento de materiales. Según un estudio de la Plataforma de Edificación Passivhaus (PEP) a lo largo de un año de análisis en centros educativos (Estudio de monitorización de colegios, 2020) se extraen conclusiones relativas al confort higrotérmico y niveles de CO2. Donde solo el 68% del tiempo se estudia en condiciones de confort, eso quiere decir que pasan un tercio del tiempo de sus horarios escolares estudiando en circunstancias no aconsejables. En cuanto a los niveles de CO2 (ppm) Solo el 32% se hace en condiciones adecuadas. Esto quiere decir que el 84% del tiempo los niveles están por sobre el recomendado. Tabla elaborada por P.E.P, agosto 2020, pag.3 http://www.plataforma-pep.org/ P á g i n a 36 | 159 Si bien nos acostumbramos a ventilar por las mañanas, el resto del día se mantiene el aire interior sin movimiento, ni renovación, siendo esta una solución a medias. Primero porque al incorporar aire del exterior, el espacio sufre un cambio de temperatura por mezcla, que en cualquier de los casos determina una variación de la temperatura controlada que hemos conseguido mediante el método que utilicemos para calefaccionar o refrigerar. Y segundo porque el resto del día, no se vuelve a ventilar y por consecuencia el espacio se vuelve a cargar negativamente. SARS-COV-19 (COVID) Entre otras muchas cuestiones, la pandemia derivada del virus SARS-COV-19, nos ha hecho conscientes de la importancia de la calidad del aire en los espacios en los que desarrollamos nuestro día a día. Previamente a esta situación en la que nos encontramos inmersos, ya se encontraban disponibles numerosos estudios y regulaciones pertinentes incluidas en el Documento Básico HS3 en ámbito residencial, que expone las exigencias básicas de salubridad o el RITE para otros sectores, IT 1.1.4.2. Exigencia de calidad del aire interior , en esta línea; no obstante, no habían alcanzado un significativo interés en la población en general, ni tampoco un control riguroso en los sistemas de ventilación . Por ejemplo, el uso de las estufas catalíticas se utiliza el oxígeno del espacio en el que se sitúa para la combustión de la llama, encareciendo dicho gas en el interior de los espacios. También hemos tenido en cuenta que el consumo de tabaco en locales era perjudicial para los que al interior se encontraban. Reglamento instalaciones térmicas en los edificios (RITE) La Directiva 2002/91/CE, de 16 de diciembre, de eficiencia energética de los edificios y la aprobación del Código Técnico de la Edificación por el Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, sustituye al antiguo Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), aprobado por Real Decreto 1751/1998, de 31 de julio incorporando las experiencias de los años posteriores. El Real Decreto 1027/2007 se aprueba el nuevo RITE incorporando al Ministerio de Industria, Turismo y Comercio juntamente con el Ministerio de la Vivienda. Este Reglamento establece las condiciones y requisitos que deben cumplir las instalaciones destinadas a atender la demanda de bienestar térmico e higiene a través de las instalaciones de calefacción, climatización y agua caliente sanitaria, para conseguir un uso racional de la energía, fomentando la eficiencia energética en los edificios teniendo en cuenta las condiciones atmosféricas del contexto y la relación de coste-eficacia. P á g i n a 37 | 159 Se resume en unos objetivos que marcan metodologías de cálculo, requisitos mínimos para nuevos proyectos como para reformas en edificios existentes, certificación energética e inspecciones de calderas, la documentación pertinente a todas estas y el fomento del uso de la energía solar para la producción de agua caliente sanitaria. El alcance de esta normativa es de carácter nacional según el artículo 12.5 de la Ley 21/1992, de 16 de julio, de Industria. Según la versión actualizada del Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio. <<El cual dispone que los reglamentos de seguridad de ámbito estatal se aprobarán por el Gobierno de la Nación, sin perjuicio de que las Comunidades Autónomas, con competencia legislativa sobre industria, puedan introducir requisitos adicionales sobre las mismas materias cuando se trate de instalaciones radicadas en su territorio>> Exigencias técnicas RITE En el capítulo II de este documento contiene las exigencias técnicas de las instalaciones térmicas. De ellas hablaremos de los artículos 11: Bienestar e higiene, articulo 12: Eficiencia energética y articulo 13: Seguridad. Del artículo 11: Bienestar e higiene podemos decir que solicita la regulación de: la calidad del aire, el agua calienta sanitaria y control acústico de los espacios, para que cumplan unos requisitos tales que se pueda asegurar: • Calidad térmica adecuada para los usuarios con valores de temperatura, humedad y velocidad del aire acordes al “confort”. Tabla 1.0. Corresponde a la tabla 1.4.1.1 del RITE: Condiciones interiores de diseño, 43. En cuanto a la velocidad del aire se tiene en cuenta la actividad, vestimenta, temperatura e intensidad de la turbulencia. P á g i n a 38 | 159 Tabla 1.1. Corresponde a IT 1.1.4.1.3 del RITE: Velocidad media del aire, 44. • Calidad del aire interior, que se determine por la higiene y el olor, eliminando el viciado y la renovando de aire fresco y sano el ambiente cuando se necesite. Para ello se han determinado unas categorías de aire en función del uso de los edificios, teniendo en cuenta la calidad del uso interior (IDA). Tabla 1.2. Corresponde a IT 1.1.4.2.2 del RITE: Categorías de calidad del aire interior en función del uso de los edificios, 45. Y para este TFG se utilizará el método de cálculo indirecto determinado por el caudal mínimo de aire exterior de ventilación, de acuerdo con la actividad metabólica de las personas en ese espacio. Tabla 1.3 Tabla 1.3. Corresponde la Tabla 1.4.2.1 del RITE: Caudales de aire exterior, en dm³/s por persona, 46. Añadiendo y sin exclusión del método antes planteado, el método de dilución asociado a las emisiones de contaminantes en partículas sólidas y gaseosas del interior del local. Determinando unas clases para de filtración mínimas exteriores (ODA) y calidad del aire en el interior (IDA). Tabla 1.4 P á g i n a 39 | 159 Tabla 1.3. Corresponde la Tabla 1.4.2.5 del RITE: Clases de filtración, 48. También se tendrá en cuenta la clasificación de la extracción de aire de los espacios interiores, considerándose oportuno de acuerdo con la situación epidemiológica que actualmente estamos viviendo, recurso descrito en la parte II instrucción técnica (IT) del RITE. De acuerdo con el uso del local o edificio, el aire se clasifica en las categorías nombradas en la tabla IT 1.1.4.2.5. RITE: Aire de expulsión, p 49. • La dotación de agua caliente sanitaria, necesaria para la higiene de las personas. • Calidad del ambiente acústico, donde el ruido, intensidad y vibraciones no sean una causa de molestias y enfermedades para las personas. Eficiencia energética en el RITE Del RITE en el capítulo II, articulo 12. Eficiencia energética: se incorporan deberes en las instalaciones térmicas, que contemplen el diseño, calculo, ejecución, mantención y de uso, de cara al uso eficiente de energías utilizadas para acondicionar espacios. Además de reducir el consumo de energías convencionales en las instalaciones, se promueve la reutilización de la energía consumida y el uso de energías renovables. Sus puntos son: Rendimiento energético: en los equipos de generación de frio y calor, según este mismo artículo <<en cualquier condición de funcionamiento, estén lo más cercanas posible a su régimen de rendimiento máximo>> Sin embargo, las normativas para el control de estas cargas ambientales y sus consecuentes efectos negativos para la salud, no se hicieron efectivas hasta hace no mucho tiempo. Se ha regulado el uso de las calderas atmosféricas al interior de los espacios, como también el consumo de tabaco en los establecimientos. Actividades normalizadas por muchos años en la sociedad. Hoy en día la necesidad de respirar “aire limpio” es imperativo, para reducir los contagios de COVID y en consecuencia los virus de la gripe o el resfriado común. Nos parecía extraño que el uso de mascarillas nos dé una mejor salud, porque nos resta aire directo, pero al filtrar a través de varias capas de tejidos microfibra UNE0065, se logra reducir la absorción al nuestro cuerpo de partículas nocivas presentes en el ambiente. Está claro que la higiene ambiental es clave para la salud y que ventilar debe ser obligación para espacios interiores sanos, pero la economía que controla la higrotérmica es algo a considerar, puesto que también hace depender la calidad P á g i n a 40 | 159 medioambiental del planeta, es por eso por lo que las propuestas de climatización determinan que: • La mejora de la envolvente térmica en los edificios reduce la demanda de energía y garantiza una mayor brecha térmica entre exterior e interior de los espacios, permitiendo mayores niveles de confort higrotérmico. • Las instalaciones de ventilación mecánica deben tener un eficiente control en la renovación de aire exterior con la capacidad de recuperación energética de forma continua. Permitan además tener filtros que reduzcan la presencia de compuestos orgánicos volátiles, partículas, alergenos y otros elementos nocivos. • A su vez habría que indicar que la ventilación provoca un movimiento de aire, que en su dirección y sentido entrega a otros espacios parte de la composición que en su inicio contenga. Esto quiere decir que el lugar hacia donde se ventila debe ser considerado como receptor de tal gestión. Climatización en el sector terciario Los edificios del sector terciario se ven afectados por las normativas de reducción del consumo energético propuestas en el RITE, que esta aplicado principalmente en las instalaciones de calefacción, climatización, ACS e iluminación como también la condición de incluir renovables en el sistema; aportando parte de la demanda total de energía para calefacción y refrigeración, además se deben aprovechar las energías residuales del sistema. Como también la necesidad de la renovación de aire exterior para solucionar la acumulación de CO2 en el ambiente interior. La ubicación, las características técnicas y el su uso del edificio determinan las características del sistema de climatización y tratamiento de la higiene ambiental. Un proyecto de arquitectura que funciona integralmente con el de climatización, tiene asegurado una mejor eficiencia energética, puesto que los mecanismos para la climatización no son aislados e independientes, funcionando mucho mejor cuando estos trabajan conjuntamente. Esto establece una correspondencia Pasiva-Activa del control higrotérmico entre Arquitectura y Mecanismos de climatización, la arquitectura aporta sistemas pasivos como pueden ser los muros de acumulación dinámicos, cubiertas ajardinadas, chimeneas de calor, etc., y las maquinas el activo mediante el uso de combustibles que otorgan energía a las calderas, bombas de calor, resistencias, etc P á g i n a 41 | 159 3. GANANCIAS TÉRMICAS EN EDIFICIOS: CASO PRÁCTICO Se estudiará una escuela infantil, proyecto construido y ubicado en Guadalajara, España. Se calcularán las cargas energéticas de climatización con dos programas informáticos, para así poder determinar sus alcances y capacidades en las distintas situaciones de refrigeración y calefacción. De cara al uso de energías para la climatización, la actual normativa (RITE 2021) tiene entre otros, como objetivo reducir el consumo energético; mediante mecanismos de ahorro, utilización de energías residuales y la incorporación de energías renovables. En la arquitectura se trata la eficiencia desde los mecanismos pasivos para climatización; proyectar la envolvente con multi-hojas, necesarias para obtener bajas transmitancias térmicas en el cerramiento, sistemas constructivos de sombreamiento y en sinergia para un correcto flujo de energías, materiales de baja transmisividad, etc. Los datos para obtener las ganancias térmicas en el edificio se realizan mediante la incorporación de estos en un modelo diseñado previamente en Revit, desde allí se planifica y determinan las características de cada espacio, para posteriormente desarrollar los cálculos energéticos. 3.1. Revit y disciplina MEP para el análisis de la climatización Autodesk Revit es un software de construcción arquitectónica e ingenieril CAD BIM, donde colaboran diferentes disciplinas. Disciplinas como la del diseño arquitectónico y constructivo, estructural, eléctrico, sanitario y mecánico. Características de Revit MEP Revit MEP es una de las disciplinas que aborda el diseño y cálculo de instalaciones mediante la creación de modelos paramétricos que permitan una documentación adecuada del proyecto. Revit MEP ofrece herramientas que permiten mejorar la productividad, como los análisis del rendimiento de una construcción, la documentación del edificio, los cálculos de presión y flujo de imágenes 19 P á g i n a 48 | 159 Las fotografías de su ubicación y entorno están hechas desde Google maps, con fecha previa a su construcción, por lo que se dibujará la delimitación del edificio en el espacio donde se ha proyectado. Guadalajara, Pioz, ubicación del edificio. Vista norte, con la proyección del edificio. P á g i n a 49 | 159 Planta baja P á g i n a 50 | 159 Planta de cubiertas Alzado Oeste Alzado sur y norte P á g i n a 51 | 159 Memoria descriptiva El edificio tiene una geometría rectangular de pastillas acompasadas en paralelo con entrada principal al norte, es de planta baja con una superficie total construida de 588.87 m2 y útil de 455.97 m2. Consta de 3 zonas programáticas separadas por un pasillo central, en las que se encuentran principalmente los espacios de: Aulas, aseos y cunas. Cocina, vestuarios, despensa y residuos. Salas administrativas, sala de personal, almacén, aseos y calderas. En el edificio se desarrollan actividades en múltiples espacios, separados por carpinterías y muros ciegos, también cuenta con dos patios interiores abiertos y practicables. Memoria constructiva El sistema estructural está compuesto por cimientos de zapatas, vigas y pilares metálicos, forjados de suelo y cubierta de losas alveolares. Cimientos Se construye mediante zapata excéntrica perimetral y zapatas centradas con vigas de atado de HA-25. Forjado de planta baja El forjado es sanitario, sobre muros de fábrica de L.P de losas alveolares 25+5. Pilares Los soportes verticales son pilares metálicos HEB 140. Anclados a zapata mediante placa de apoyo y anclaje. Cubierta La estructura está compuesta de forjado de losas alveolares sobre vigas metálicas en perímetros IPE 200-240 y HEB 160-200 al interior. La cubierta invertida no transitable, esta pendientada de hormigón aligerado, poliestireno extruido y graba redondeada. La cubierta en rastrelada utiliza paneles de doble chapa de acero con alma rigidizante de poliestireno extruido, sobre forjado de losa alveolar 25+5. Carpintería exterior Perfilería de aluminio con rotura de puente térmico de 10mm entre elementos de perfil mediante almas continuas en poliamida con fibra de vidrio. P á g i n a 52 | 159 Vidrio 6+10+6mm (ext+cam+int), o laminar en zonas con riesgo de impacto según DB SU de 3/3+10+3/3mm. Memoria de los sistemas de climatización Los sistemas descritos a continuación podrían funcionar de forma independiente, dado que son 3 sistemas que trabajan aisladamente en términos de energía requerida, si bien se complementan para la calefacción y refrigeración, basan su trabajo energético en mecanismos muy distintos. El edificio cuenta con 3 sistemas de instalación para el control térmico del edificio. En calefacción utiliza una caldera de biomasa apoyado por 2 colectores solares que entregan agua caliente al sistema de radiadores, suelo radiante y ACS, para refrigeración una bomba de calor VRV y con terminales de cassette empotrados y en ventilación un sistema de impulsión de aire con retorno. 1.- Sistema de calefacción y refrigeración por unidad exterior VRV bomba de calor DAIKIN de refrigerante, modelo RXYHQ12P8 inverter aire-aire. El refrigerante se distribuye a través de tuberías de cobre a 19 unidades interiores de cassette empotrados, de dos filtros y bomba de drenaje, de dimensiones adecuadas para los m2 de cada espacio en el que se encuentran. Son equipos autónomos, que se instalan en falso techo, con un rango de caudales de 400 m3/h a 2.000 m3/h. 2.- Sistema de calefacción por caldera de biomasa (pellets) HARGASSNER WTH HSV80, que otorga energía a tanto por radiadores en la zona administrativa como por suelo radiante a la zona de aulas con una potencia útil de 68.800 Kcal/h y depósito de inercia 1000 litros de capacidad. La energía térmica solar de 200 litros se capta a través de 2 colectores solares TOPSON F3-1, 4,00m2 en total, que entregan agua caliente a la sala de calderas mediante tubos Ø16/18. 3.- En ventilación se ha utilizado 3 impulsores con retorno, utiliza conductos tubulares para el transporte de aire, terminales difusores radiales, rejillas de entrada en fachada y bocas de expulsión en cubierta para para 3 zonas distintas. Estas unidades de purificación están formadas con cuatro etapas de filtración. P á g i n a 53 | 159 3.3. Valores energéticos para cálculo de ganancias térmicas en Revit Para diseñar un sistema de climatización adecuado para un edificio, se necesita conocer las características de este y el lugar de implantación. El diseño de un sistema de climatización se determina principalmente por las condiciones ambientales de su entorno, a las características constructivas del edificio, a las actividades a desarrollar y el número de personas para cada espacio. Cada lugar geográfico tiene unas condiciones higrotérmicas distintas y la envolvente del edificio determina sus transmitancias térmicas que determinan su resistencia a los cambios exteriores del edificio; esta es la capacidad de un conjunto de superficies de trasmitir y a la vez resistir el intercambio de temperatura y humedad al interior de una volumetría espacial. Para determinar las necesidades de cada espacio 4 se tendrán que evaluar estos parámetros con tal de obtener los datos necesarios para disponer los generadores y conductores para cada uno de los sistemas de climatización. 3.3.1. Importación del modelo tridimensional para cálculo Para comenzar a desarrollar los análisis, es necesario vincular el modelo tridimensional previamente diseñado a la plantilla de Revit MEP. Dentro del programa, en la plantilla MEP, en la banda superior se encuentra la carpeta “Gestionar” allí se introduce el dibujo en el formato correspondiente, que en este caso es un modelo previamente creado en Revit. Pestaña “Gestionar” 4 Se comprobarán los resultados de la resistencia térmica por el sistema BIM Revit y con la formula general de la transmitancia de superficies compuestas. P á g i n a 54 | 159 Gestionar vínculos Planta de AutoCAD vinculada El edificio tiene que estar situado al centro del plano de trabajo, en cualquier caso, es posible moverlo de donde este, para dejarlo en el centro. P á g i n a 55 | 159 La delimitación de espacios es necesaria para poder utilizar la medición de cada área y volumen de los escenarios a analizar. Para poder establecer los niveles correspondientes al edificio se utiliza la herramienta “Copiar/supervisar” para gestionar los cambios entre proyecto anfitrión y elemento vinculado. Luego se tienen que asociar las vistas al proyecto para poder utilizar las vistas copiadas al proyecto vinculado. Los niveles de trabajo y visualización se utilizan para vincular los distintos elementos constructivos al proyecto arquitectónico. Niveles de trabajo en el edificio El edificio es un modelo tridimensional, de manera que incorpora los elementos arquitectónicos necesarios para su análisis energético. P á g i n a 56 | 159 Axonométrica del edificio (modelo tridimensional) 3.3.2. Datos del entorno físico y ambiental Para una mejor interacción del edificio con su entorno y una correcta formulación de sus parámetros para los cálculos correspondientes a las energías higrotérmicas se debe ubicar y direccionar el edificio en su posición real. La ubicación y dirección del edificio se determinan en Revit mediante la opción de “ubicación” P á g i n a 57 | 159 Emplazamiento del edificio Ganancias térmicas por soleamiento Configuración del norte real del edificio Para determinar las ganancias por soleamiento se debe configurar el modelo en su proyección de norte real con la dirección del edificio. P á g i n a 64 | 159 Paramentos exteriores El muro se compone de 2 hojas principales de fábrica de ladrillo con aislamiento y cámara de aire. El espesor total es de 36cm. Y la resistencia térmica sin tener en cuenta la resistencias térmicas superficiales es de 4.7401 (m2+K) /W. Composición del muro ciego P á g i n a 65 | 159 Muros interiores “A” Los muros de división interior “A” se componen de ladrillo cerámico perforado y enfoscado de yeso a ambas caras. Propiedades físicas P á g i n a 66 | 159 Composición del muro divisorio “A” Muros interiores “B” Los muros de división interior “B” se componen de ladrillo cerámico perforado y ladrillo hueco doble con enfoscado de yeso a ambas caras. P á g i n a 67 | 159 Propiedades físicas Composición del muro divisorio “B” P á g i n a 68 | 159 Cubierta invertida no transitable • Fajeado de escayola o panel de cartón yeso • Falso techo registrable de placas 60x60cm • Enfoscado de mortero maestrado • Aislante multicapa de 7mm • Forjado de losa alveolar 25+5 cm • Formado de pendiente de hormigón celular 10cm • Tendido de mortero fratasado de 2cm • Imprimación asfáltica • Lámina geotextil • Poliestireno extrusionado 60mm • Lámina geotextil • Grava Limpia de canto rodado 30-50mm Las cubiertas en azul son las invertidas no transitables, las 3 que están en paralelo están a una altura de 3.90m desde cota de calle y el antepecho a 4.20m. El resto de las cubiertas (zonas en blanco) son arrastreladas. Cubierta plana invertida no transitable La cubierta se compone de una estructura de losa alveolar 25+5, con una cobertura de protección de grava. El espesor total es de 53 cm. Y la resistencia térmica sin tener en cuenta la resistencias térmicas superficiales es de 2.8104 (m2+K)/W. P á g i n a 69 | 159 Propiedades físicas Composición de la cubierta invertida Datos de cálculo Para poder obtener la información térmica real del edificio y sus espacios, se tienen que asociar en las plantillas de información los datos correspondientes a los cerramientos y necesidades térmicas del tipo de edificio y de acuerdo con el uso de cada espacio. P á g i n a 70 | 159 Configuración por tipo de edificio. • Ocupación de espacios por persona Según la tabla 2.1. densidades de ocupación del CTE DB SI se determinará que el área por persona en la planta del edificio tipo de espacio. • Calor latente y sensible desprendido por persona de acuerdo con la actividad existente en el local, para el caso de una escuela infantil será de 24 grados, 60 kcal/h sensible y 30 kcal/h latente. Para transformar kcal/h se debe multiplicar por 1.163 Calor sensible: 34.89 w Calor latente: 69.78w P á g i n a 71 | 159 Según tabla 3 https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn255.html • Se establecerá una densidad de carga de iluminación en: 4.5 W/m2 como valor máximo diario. Según CTE DB-HE3 Apéndice C Perfiles de uso Y una densidad de carga de potencia en: 15 W/m2 como valor máximo diario. Valores de potencia máxima DB HE 3 Año 2013 • Contribución de iluminación de plénum Se trata de qué porcentaje de calor generado por la iluminación es traspasado al plénum. En este caso quedará establecido el valor por defecto del 20%. • Tabla de planificación para la ocupación Se aprecia el inicio de actividades sobre las 7:30 para subir en ocupación a su límite sobre toda la mañana, desciende al terminar la jornada académica de los alumnos, y se retoma en escasa participación por las tardes para el trabajo extraescolar. P á g i n a 72 | 159 • Tabla de planificación para la iluminación Se encienden las luces generales para el inicio de la actividad y se mantienen hasta que se acaba el día académico, luego se apagan progresivamente hasta el término del día. Teniendo en cuenta la luz natural de la mañana y la escasa iluminación y ocupación por la noche. • Aire exterior por persona Según RITE. IT 1.1.4.2.2. Categorías de calidad del aire interior en función del uso de los edificios P á g i n a 73 | 159 En función del uso del edificio o local, la categoría de calidad del aire interior (IDA) y utilizando el método indirecto de (l/s por persona); es un procedimiento que se aplica especialmente en locales que tienen una baja producción de contaminantes provenientes de fuentes diferentes del ser humano, será en el caso de este edificio, donde hay niños y niñas de 0 a 3 años, será de guardería, con la siguiente denominación: IDA 1 (aire de óptima calidad): hospitales, clínicas, laboratorios y guarderías. Será de 20 dm3/s por persona. • Renovaciones de aire por hora La calidad de aire interior depende de la higiene de este, se consigue principalmente con renovaciones de aire exterior, necesarios para conseguir un Co2 bajo. Para saber el número de renovaciones necesarias o caudales de aporte de aire exterior, hay que partir del uso a que se va a destinar el edificio. Por ejemplo, en la siguiente tabla se indica el número de renovaciones a la hora, para cada tipo de establecimiento o local, según la norma DIN 1946. Tabla orientativa para las renovaciones por hora Tipo de Local Nº. Renovaciones de aire por hora WC, inodoros Privados 4-5 Públicos 8-15 Aseos y baños 5-7 Duchas 15-25 Bibliotecas 4-5 Oficinas 4-8 Tintorerías 5-15 Cabinas de pintura 25-50 Garajes y parkings 5 Salas de decapado 5-15 Locales de acumuladores 5-10 Armarios roperos 4-6 Restaurantes y casinos 8-12 Industrias de Fundiciones 8-15 Remojos 70-80 Auditorios 6-8 P á g i n a 80 | 159 Mecanismos de climatización por zonas Se designan zonas de climatización para cada sistema y determinar sus cargas de calefacción y refrigeración. Estas zonas nos entregan datos relativos a las necesidades de varios espacios; en este colegio, una zona separada por varios espacios es la destinados a un uso similar como por ejemplo las aulas de clases, sin embargo, de acuerdo con los planos de climatización, el área delimitada por la calefacción de suelo radiante comprende espacios cercanos y con una relación de tiempos de actividad, pero no de un uso similar. La simultaneidad de usos en los espacios de un colegio determina el tiempo de climatización necesario en cada zona, quiero decir: los espacios de uso continuado por horas académicas son las que determinan el tipo y tiempo de los sistemas de acondicionamiento térmico, en el caso del suelo radiante, con calor homogéneo en todo el pavimento, es toda la zona sur. La actividad en esta zona del edificio se realiza en los horarios de clases y tanto los flujos como las estancias son constantes. Zonas de climatización P á g i n a 81 | 159 Áreas donde la calefacción se otorga por medio de suelo radiante: Diagrama de calefacción por suelo radiante La zona tiene un área total de 291.1 m2 y un volumen de 785.96 m3 Propiedades de las zonas de climatización P á g i n a 82 | 159 Informacion de calefacción y refrigeración Áreas donde la calefacción se otorga por medio de radiadores: Diagrama de calefacción por radiadores P á g i n a 83 | 159 Propiedades de la zonas de climatización de radiadores Áreas donde el aire acondicionado se otorga por medio de una VRV y Split de cassette: Propiedades de la zonas de climatización por aire P á g i n a 84 | 159 Zona no climatizada: 3.3.5. Tablas de contenido Para poder analizar los distintos espacios es necesario establecer unas tablas de contenido, con las que poder organizar y visualizar los datos que se generan al vincular un espacio con sus características y valores a unas determinadas situaciones. El tipo de programa, configuración de sus cerramientos, sentido y dirección de sus acristalamientos, relación con los espacios contiguos, etc. Determinan unos valores para el núm. Máx. de personas por espacio, requerimientos de aire exterior por volumen, necesidades de calefacción y refrigeración, etc. P á g i n a 85 | 159 Las tablas se crean desde el navegador de proyectos, pudiendo elegir una nueva tabla y generando los apartados necesarios para estudiar cada espacio. De acuerdo con el tipo de filtro, una de las tablas tendrá los datos relativos a cada espacio. Una tabla muy oportuna en la que se podrá visualizar organizadamente los datos relativos al espacio, la forma es la siguiente: Luego de elegir “nueva tabla de planificación/Cantidades se elegirá Mecánica para luego poder elegir el elemento para desarrollar la tabla, en este caso se elegirá “Espacios”. En esta categoría se incluyen los campos principales de cálculo para la definición de cada espacio. Tabla de planificación de espacios Cada espacio recibe un nombre, caracterizado por el programa y tipo de lugar. Las áreas (m2) y el volumen (m3) son necesarios para determinar el número máximo de personas para cada espacio. Se determina qué tipo de acondicionamiento necesita el espacio: si es calefaccionado y refrigerado, ventilado o si es solo con ventilación natural. Se determina el IDA por uso de espacio. La cantidad de aire exterior por número de personas (en algunos casos es 0, debido a que es un espacio sin ocupación) la cantidad de aire exterior por área y la cantidad de aire exterior en litros por segundo que necesita la habitación. P á g i n a 86 | 159 Las cargas térmicas por personas 17 : en 1 J/s = 1 vatio = 1W. Los incrementos de calor se determinan por el calor sensible y latente. Estos son aportes de energía que se entienden como: calor sensible, la capacidad de un cuerpo de elevar la temperatura a su alrededor y o contenedor. El calor latente es el que se manifiesta sin cambiar la temperatura a su contenedor y se utiliza para cambiar de fase, no para elevar la temperatura. También están las cargas por iluminación y potencia. Cada una de ellas entrega calor al espacio: para el tipo de espacio se necesita una cantidad de potencia de iluminación, por ejemplo, en los aseos 4.20 w/m2 y en los despachos 7 w/m2. La carga por potencia es la que entregan los equipos eléctricos como una impresora o una vitrocerámica. Se calcula por el total consumido. En el caso de un aula será de 9 w/m2 y en la cocina se necesitan 15 w/m2, teniendo en cuenta que la cocina y la sala de calderas utilizan un alto número de equipos, sus necesidades de potencias son mayores que el resto de los espacios. Tabla con datos físicos de espacios Tabla de planificación de la envolvente En este tipo de tabla se incluyen las características de la envolvente, ya sean paramentos, cubiertas y suelos. En el caso de los muros; la ubicación desde el edificio, la orientación, área neta (sin huecos), el tipo de muro que corresponde a su familia y el espesor. Para una mejor comprensión del cerramiento se incluye al 17 Algunos equipos también entregan calor latente, aunque más bien por el proceso de trabajo que ejecutan, como por ejemplo el del aire climatizado o el de una cacerola con agua. P á g i n a 87 | 159 cálculo básico de resistencia térmica los valores Rsi y Rse 18 , resultando una resistencia térmica distinta. Para las cubiertas y suelos: la familia y tipo, grosor, resistencia y transmitancia térmicas. Tabla con datos físicos de los muros Tabla con datos físicos de las cubiertas Tabla con datos físicos de los suelos 18 Valores de resistencia térmica superficial al cerramiento, se tiene en cuenta la ubicación del cerramiento y dirección de la transmisión de calor. P á g i n a 88 | 159 4. ANÁLISIS ENERGÉTICO: GANANCIAS TÉRMICAS 4.1. Cálculo de valores energéticos del edificio con Revit Cargas de calefacción y refrigeración desde la pestaña “Analizar” Revit contiene herramientas que permiten calcular la situación energética de cada espacio, relacionando las ganancias térmicas por la ubicación, los tipos de cerramiento y las actividades de cada habitación. Y en consecuencia iniciar el análisis energético del proyecto, con Autodesk Revit MEP y Cargas de Atecyr. También existe la transversalidad y capacidades de exportación de Revit a Cype, y de Cype a su vez a LIDER y CALENER para obtener la certificación energética, o utilizar un plug-in para REVIT que permita obtenerla directamente en LIDER y CALENER. Volumetrías con datos energéticos Al abrir la ventana de cargas se visualizan las volumetrías de análisis con un modelo alámbrico y con delimitaciones espaciales netas, no se incluyen los cerramientos ni la envolvente. Superficies con datos energéticos También se pueden visualizar las superficies analíticas, estas corresponden a los cerramientos ciegos o acristalados de la envolvente P á g i n a 89 | 159 Resumen del sistema de climatización Los resultados de los cálculos para las potencias de refrigeración y calefacción se realizan teniendo en cuenta las variables de ubicación, constructivas, de ocupación y características del sistema de climatización a instalar. El resumen de estos resultados se presenta en para un área de climatización activa y en con 3 derivaciones; el resumen del proyecto con los datos considerador para el cálculo general, el resumen de toda la construcción del edifico con los cálculos de máximos y el de la planta correspondiente para calculo final, que tiene en cuenta la fecha y hora para tales efectos. Áreas de climatización activa. Los parámetros generales que se aprecian en la ventana contienen los valores característicos del edificio para incluir en el cálculo. La sensibilidad de estos datos es relativamente alta; como por ejemplo la ubicación geográfica, donde la altitud y situación topográfica establecen verdaderas diferencias con las distintas localidades. Elegir el sistema de climatización a implementar, determina las características del aire exterior necesario para el edificio. El aire exterior se puede introducir directamente desde fuera del edificio, recalentado y filtrado, por recuperador, etc. En cualquier caso, para edificios del sector terciario es prácticamente obligatorio: IT 1.2.4.5.2. Recuperación de calor del aire de extracción P á g i n a 96 | 159 Tabla de planificación de espacios. 4.2. Análisis de datos por espacio En este apartado se calcularán las características térmicas para los espacios ejemplo, en el software Revit y Ganancias de Atecyr 4.2.1. Aula 2-3 años Análisis con Revit MEP Un aula es un espacio de actividad académica, aunque teniendo en cuenta que las actividades las llevan a cabo maestras y cuidadores de ambos sexos con lactantes de 0 a 3 años, las características higrotérmicas del espacio deben tener un equilibrio de confort muy acotado. Para tales requerimientos la temperatura de confort tiene que estar entre 23ºc - 25ºc, la humedad relativa de entre 35% - 50% y el flujo de aire exterior correspondientes a RITE: IDA 2. en 12.5 l/s por persona. Esta aula soporta un máximo de 16 personas. El suelo radiante otorga la temperatura requerida en el periodo invernal y el aire refrigerado en los meses estivales en periodo lectivo. La ubicación sur dentro del edificio de esta aula corresponde principalmente a una fachada sur con muros ciegos y acristalados, fachada ciega en oeste y este donde una parte está al exterior y otra a un espacio interior. P á g i n a 97 | 159 Resumen del Aula 2-3 años El área de este espacio es de 46 m2, la altura habitable de 3.3m incluyendo el techo falso y un volumen total de 152 m3. Las características más importantes de este espacio para el incremento de ganancias térmicas en REFRIGERACIÓN son: • El número de personas: el total de aporte de calor es del 29.65%, sumando calor sensible y latente. Dependiendo de la actividad desempeñada en el espacio, el sexo y en este caso la edad de los niñ@s, el calor sensible y latente varían correspondientemente. Es así como una actividad sedentaria (estar sentado) el valor de calor sensible ronda los 58 (w) y latente los 44 (w), pero en una actividad de mayor movimiento como bailar el calor sensible sube hasta los 75 (w) y el latente a 180 (w). Esto se debe porque al movernos y sentir calor 19 el cuerpo transpira y se genera un cambio de estado del agua, evaporándose de nuestro cuerpo. 19 Calor que representa, además, un aporte al ambiente. P á g i n a 98 | 159 El calor latente de la evaporación del sudor es muy alto, aproximadamente 680 Wh/l de sudor evaporado. Esto sugiere que además habrá que tener en cuenta la humedad aportada al ambiente y la cantidad de renovaciones de aire del interior. • Paramentos: sumados alcanzan un 22.66%. Cada uno aporta una cantidad de energía (w) de acuerdo con las características soleares (16:00 hr) en la dirección en la que se encuentra. La más alta radiación solar se da en el Este y Sur. • Ventanas: Las carpinterías y el paño acristalado aportan un 16.37%, normalmente tienen una transmitancia térmica mayor que los muros ciegos. Gracias a que la suma los componentes individuales del paramento ciego suman mayor resistencia térmica que la del vidrio en su configuración habitual 6-10-6 mm para un vidrio doble con cámara, por ejemplo. • Cubierta: representa un 10.37% del calor aportado por la radiación solar y calor atmosférico al interior. La cubierta plana tiene un comportamiento positivo frente a la transmitancia térmica del clima estival y soleamiento directo, debido a que la sumatoria de más de sus 5 capas de materiales, reducen la incidencia de estos factores notoriamente. • Los aportes por iluminación son del 4.06% (128 w) y potencia de 8.12% (256 w), se determinan por el uso de artefactos eléctricos. La cantidad de consumo eléctrico de iluminación que se incluye en proyectos de arquitectura actuales están determinados y limitados por el documento básico de ahorro de energía del CTE en su sección 3, apéndice A (DB HE3), establece las exigencias de eficiencia energética que afectan a las instalaciones de iluminación en los edificios. Se define al VEEI como: el valor que mide la eficiencia energética de una instalación de iluminación de una zona de actividad diferenciada, cuya unidad de medida es el W/m² por cada 100 lux. VEEI = (P x 100) / (S x Em), donde: P es la potencia total de la lámpara en su conjunto medida en W. Se incluye también la potencia los equipos auxiliares como transformadores, cebadores, balastros y condensadores. S es la superficie iluminada en la zona a iluminar medida en m². P á g i n a 99 | 159 Em es la iluminancia media horizontal mantenida en la superficie iluminada medida en lux (lm/m²). Estos valores suelen quedan por encima de la eficiencia demostrada por los últimos tipos de luces tipo LED, donde la iluminación vs el calor está en torno a porcentajes de 95% luminosidad y 5% calor. Las antiguas incandescentes estaban en alrededor del 30% luz y 70% calor. Y la potencia es la suma de los aparatos eléctricos utilizados, como una impresora, ordenador, monitor, proyector, cafetera, etc. En esta aula los valores de potencia por metro cuadrado son 4.5 (w/m2) en iluminación y 9.0 (w/m2) en equipos eléctricos. Para el cálculo de luminarias y según el tipo de espacio, se ha tenido en cuenta la intensidad, deslumbramiento y calidad del color. (Em, UGR, Ra) Em: 300 lux (intensidad de iluminación por metro cuadrado) UGR: índice de deslumbramiento unificado (deslumbramiento por dirección del reflejo) Ra: índice de rendimiento de color de las lámparas (fidelidad de la reproducción cromática del color reflejado) Cuadro orientativo de intensidades y consumo eléctrico. Se necesitan 300 lux, de lámparas led, para este caso se pueden utilizar lámparas de intensidad 1100-1600. imágenes 23 P á g i n a 100 | 159 Con un área de 46 m2, resultan 12 - 8 lámparas repartidas homogéneamente en cuadrantes individuales. Si se utilizan 8 lámparas de 16w, el consumo total sería de 128 w, por lo que por cada m2 se utilizarían 2.78 w. Aplicando un factor de mayoración de x 1.5, el w/m2 sería de 4.17 => 4.5 w/m2 Análisis con “Calcula” de Atecyr Obtenidas las ganancias térmicas del edificio, por cada espacio con Revit y con el objetivo de acotar y mejorar este estudio se utilizará otro programa de cálculo. Se hará la comprobación de las variables y condicionantes de cálculo para cada espacio del edificio ejemplo. El programa se llama “Cargas Versión: 2.1.7” de Atecyr, una hoja de Excel gratuita con los datos climatológicos de las ubicaciones geográficas en España 20 . En la hoja de cálculo se deben incorporar los datos del espacio mediante celdas, relacionadas con otras para determinar los valores de ganancia de cada operación. Se puede descargare en: http://www.calculaconatecyr.com/cargas.php El archivo tiene extensión .xlsx para poder ser abierto Excel. Consta de 5 hojas: Primera: presentación, autores, colaboraciones. Segunda: cálculo de ganancias térmicas. Tercera: información de transmitancias en cerramientos. Cuarta: Ayuda para los valores atmosféricos y de transmitancias. Quinta: Gráficos para las horas de ocupación. 20 El Procedimiento para el cálculo de radiación es “radiation time series” (ASHRAE). P á g i n a 101 | 159 En la segunda hoja, se pueden incorporar datos como: Datos geográficos Se establece la ubicación (zona y altura), el mes (día 15) y hora de cálculo (hora máxima sensible 14:00), con tal de obtener los datos climatológicos de la zona. Estos se verán afectados por la temperatura, humedad, atmosfera, reflexiones y radiación solar, etc. Las temperaturas exteriores de esta ubicación para el mes de cálculo son de 35.83ºc y 26.8% hr. Y las interiores de 21ºc y 50% hr. La hora de cálculo se establece a las 16:00. Plano del aula en el edificio P á g i n a 102 | 159 Datos del espacio a calcular Los datos corresponden al espacio de referencia, un aula al interior del edificio de 46m2, con dirección principal sur. Datos de los cerramientos Se incluyen los datos de los cerramientos opacos (transmitancia térmica, color. La envolvente de carácter exterior (La cubierta, muros, suelos y puentes térmicos) puesto que en la superficie en contacto con el exterior se produce el intercambio de temperaturas, humedades y presiones. Y estos deben ir en superficie bruta, puesto que, al incorporar ventanas, en la dirección que le corresponda, se restará al muro donde se posiciona. Datos de las ventanas P á g i n a 103 | 159 Las ventanas son las que mayor ganancia térmica aporta al espacio por superficie calculada. Gráfico de la diferencia en las ganancias térmicas para cada superficie Datos las ganancias internas Datos las ganancias por ventilación e infiltración Datos totales de ganancias térmicas en (W) 46 51 80,3 1,4 6,3 191 252 320 169 711 Suelo Cubierta Muros Puerta Ventanas Superficie Ganancia P á g i n a 104 | 159 Resultados generales para el cálculo de refrigeración en Atecyr Datos generales de la suma de las cargas por elemento (W) Ganancias térmicas sensible y latente P á g i n a 105 | 159 Gráfico de temperatura y humedad relativa en exteriores Ganancia por radiación solar horaria general Radiación solar horaria difusa P á g i n a 112 | 159 4.3. Comparativa general de cálculos entre programas En este apartado se comparan los resultados de ambas propuestas de cálculo (Revit y Atecyr), para dos espacios interiores del edificio, con el objetivo de graficar sus diferencias con las mismas condiciones planteadas. El resultado se podrá interpretar mediante gráficos, con ganancias térmicas (W) totales de cada elemento y dirección en la que se encuentra. La energía total para acondicionar el espacio determinará la potencia en la equipación necesaria para climatizar el espacio debidamente. Las comparativas para ambos espacios de cálculo son las siguientes: • Ganancias en la envolvente • Ganancias internas • Ganancias totales para refrigeración 4.3.1. Comparativa de espacios interiores calculados con Revit y Calcula Aula 2-3 años Gráfico general de las ganancias en la envolvente Norte Este Sur Oeste Cubierta Ventanas y Puertas Revit 46 119 143 35 326 1179 Calcula 67 113 98 42 228 880 46 119 143 35 326 1179 67 113 98 42 228 880 Gráfico 1. Ganancias térmicas en la envolvente P á g i n a 113 | 159 Comparativa individual de cada propuesta de cálculo en la envolvente Gráfico general de las ganancias internas Norte 2% Este 6% Sur 8% Oeste 2% Cubierta 18% Ventanas y Puertas 64% Gráfico 1.1. Ganancias térmicas en la envolvente Revit Norte Este Sur Oeste Cubierta Ventanas y Puertas Norte 5% Este 8% Sur 7% Oeste 3% Cubierta 16% Ventanas y Puertas 61% Gráfico 1.2. Ganancias térmicas en la envolvente Atecyr Norte Este Sur Oeste Cubierta Ventanas y Puertas Luces Equipos Ocupación Revit 153 307 1455 Calcula 138 248 1026 153 307 1455 138 248 1026 Gráfico 2. Ganancias térmicas internas P á g i n a 114 | 159 Comparativa individual de cada propuesta de cálculo de ganancias internas Gráfico de ganancias para la refrigeración Luces 8% Equipos 16% Ocupación 76% Gráfico 2.1. Ganancinas internas Revit Luces Equipos Ocupación Luces 10% Equipos 17% Ocupación 73% Gráfico 2.2. Ganancias internas Atecyr Luces Equipos Ocupación Carga sensible Carga latente Cargas totales W/m2 Revit 3541 400 3941 85,67 Calcula 3133 935 4068 88,43 3541 400 3941 85,67 3133 935 4068 88,43 Gráfico 3. Ganancias Totales para refrigeración P á g i n a 115 | 159 Comparativa general de ganancias para cada propuesta en refrigeración Sala del personal Gráfico general de las ganancias en la envolvente Carga sensible 90% Carga latente 10% Gráfico 3.1. Ganancinas totales Revit Carga sensible Carga latente Carga sensible 77% Carga latente 23% Gráfico 3.2. Ganancinas totales Atecyr Carga sensible Carga latente Norte Este Sur Oeste Cubierta Ventanas Revit 0 0 0 49 211 1065 Calcula 0 0 0 33 83 1137 0 0 0 49 211 1065 0 0 0 33 83 1137 Gráfico 4. Ganancias térmicas en la envolvente P á g i n a 116 | 159 Comparativa individual de cada propuesta de cálculo en la envolvente Gráfico general de las ganancias internas Norte 0% Este 0% Sur 0% Oeste 4% Cubierta 16% Ventanas 80% Gráfico 4.1. Ganancias térmicas en la envolvente Revit Norte Este Sur Oeste Cubierta Ventanas Norte 0% Este 0% Sur 0% Oeste 3% Cubierta 6% Ventanas y Puertas 91% Gráfico 4.2. Ganancias térmicas en la envolvente Atecyr Norte Este Sur Oeste Cubierta Ventanas y Puertas Luces Equipos Ocupación Revit 102 190 395 Calcula 79 133 261 102 190 395 79 133 261 Gráfico 5. Ganancias térmicas internas P á g i n a 117 | 159 Comparativa individual de cada propuesta de cálculo de ganancias internas Gráfico de ganancias para la refrigeración Luces 15% Equipos 28% Ocupación 57% Gráfico 5.1. Ganancinas internas Revit Luces Equipos Ocupación Luces 17% Equipos 28% Ocupación 55% Gráfico 5.2. Ganancias internas Atecyr Luces Equipos Ocupación Carga sensible Carga latente Cargas totales W/m2 Revit 1945 160 2105 123 Calcula 1805 223 2028 119 1945 160 2105 123 1805 223 2028 119 Gráfico 6. Ganancias Totales para refrigeración P á g i n a 118 | 159 Comparativa general de ganancias para cada propuesta en refrigeración Después de graficar las diferencias en los valores para los cálculos de refrigeración en cada uno de los programas, se procederá a estudiar las diferencias de valores en los cálculos de ganancias térmicas con variación de sentido del edificio de Norte a Sur. Con el objetivo de graficar las características térmicas de los elementos en consecuencia de esta nueva condición. Se modificará la planta del edificio en cuestión para que sus espacios que antes estaban al norte, ahora lo estén al sur y viceversa. Carga sensible 92% Carga latente 8% Gráfico 6.1. Ganancinas totales Revit Carga sensible Carga latente Carga sensible 89% Carga latente 11% Gráfico 6.2. Ganancinas totales Atecyr Carga sensible Carga latente P á g i n a 119 | 159 5. ANÁLISIS DE VARIABLES DIRECCIONALES Y CONSTRUCTIVAS 5.1. Cambio de sentido del edificio Planta primera: ubicación esquemática de sombras Norte real Norte girado 180º En una simple vista del volumen construido, se puede apreciar cómo cambia la geometría de la sombra que se asocia a la proyección de cada volumen, si bien tiene la misma dirección, cada una de las superficies sufre un cambio de radiación solar, y por consecuencia también la respuesta en las ganancias externas para cada espacio. P á g i n a 120 | 159 Configuración solar con norte real La configuración solar se establece precisamente para la ubicación del proyecto y a fecha y hora de julio a las 16:00 hr. Esquema Norte de la ubicación solar en las distintas horas Axonométrica con la proyección de la sombra Norte P á g i n a 121 | 159 Configuración solar con norte girado 180º Para esta parte se compara el cálculo para el estado inicial del proyecto con Revit, en la dirección real y el cambio del norte geográfico a 180º. Esquema Sur de la ubicación solar en las distintas horas Axonométrica con la proyección de la sombra Sur Tabla de las dimensiones de los espacios P á g i n a 128 | 159 Datos generales del espacio para sentido sur Edificio con cambio de sentido 180º N P á g i n a 129 | 159 Datos generales del espacio para sentido Norte Comparativa térmica para ubicación original y cambio de 180º de sentido En la ubicación original las ganancias térmicas se dan en mayor medida en los paramentos sur y en la ubicación con el cambio de sentido en el norte. Esto tiene que ver en mayor medida por la presencia del vidrio, amplificando la relación entre estos valores. Norte Este Sur Oeste Ubicación Original Cambio de sentido 180º P á g i n a 130 | 159 Comparativa de ganancias para ubicación original y cambio de 180º de sentido La diferencia entre porcentajes sobre la ganancia térmica entre la suma de los paramentos para cada sentido, tomando como el 100% la ganancia de la ubicación original es: • Norte: El sentido girado gana un 610% al sentido original • Este: El sentido girado pierde un 43.45% en cuanto al sentido original • Sur: El sentido girado pierde un 81.44 % en cuanto al sentido original • Oeste: El sentido girado gana un 176.67% al sentido original Diferencias de ganancias de acuerdo con el sentido valorado 80 145 652 60 488 82 121 106 Norte Este Sur Oeste Cambio de sentido 180º Ubicación Original 80 145 652 60 488 82 121 106 Norte Este Sur Oeste Ubicación Original Cambio de sentido 180º P á g i n a 131 | 159 Una característica del sentido del plano calculado es que, en el Este del edificio, en la ubicación original 22 , el paramento que cierra el aula tiene una ganancia de 145 (w), pero cuando se cambia este mismo paramento al Oeste, la ganancia es de 82 (w), lo que significa que el Este aporta mayor energía que el Oeste. Se sabe ampliamente que el sol en dirección Norte-Sur y sentido Norte para esta ubicación (40° 27' 53.048" N 3° 10' 14.890" W, España) aporta menos energía que en el sentido Sur. El tiempo de incidencia y potencia solar es menor alrededor del 25% - 75%. Sin embargo, en la dirección Este-Oeste a pesar de haber una diferencia entre la variable de sentido del paramento expuesto al sol, este porcentaje es menor sobre un 60% - 40%. Estas situaciones no se corresponden en la hora solar de mayor potencia radiante; porque además de esta hora con alta radiación, también se incluye la inercia del soleamiento incidente en las horas previas, cuando el paramento fue absorbiendo calor. Incidencia solar directa por horas en la dirección del edificio Fuente: https://www.sunearthtools.com/dp/tools/ 22 Todos los cálculos corresponden a la misma hora (16:00), por lo que la dirección solar y sentido es el mismo para todos los casos. P á g i n a 132 | 159 La hora de mayor radiación solar es sobre las 12:30 del día, sin embargo, en el gráfico de calor sensible, sobre los paramentos se observa que a lo largo de la tarde y desde las 10:00 sube hasta las 20:00, cruzándose con los valores máximos de ganancias de las ventanas a las 16:30 hr. Radiación total por hora solar W/m2 Carga sensible por radiación solar a cada hora en los cerramientos P á g i n a 133 | 159 La razón es que: los paramentos opacos no transmiten calor inmediatamente al interior al recibir radiación directa, sino que a lo largo del día la van transfiriendo y más homogéneamente que la radiación incidente en ventanas, estas tienen una transmitancia de calor más inmediata. Analizando esta característica de la envolvente (opaca y acristalada) se puede decir que las horas de mayor aporte de calor al interior de un espacio con estas características y sin añadir las ganancias internas, es sobre las 16:00 – 18:00 hr. Las ventanas tienen una gran incidencia en cuanto a las radiaciones solares directas. Ganancias totales para ventanas en norte real y girado Las ventanas ganan mayor calor en el sentido sur, debido entre otras cosas al soleamiento incidente en ese sentido a esa hora. Norte Este Sur Oeste Norte Este Sur Oeste Cambio de sentido 180º 334 0 0 0 Ubicación Original 0 0 421 0 Ganancia térmica en ventanas Cambio de sentido 180º Ubicación Original P á g i n a 134 | 159 Esquema de transmitancia en la envolvente Norte original Esquema de transmitancia en la envolvente Norte girado P á g i n a 135 | 159 Análisis de las superficies del cerramiento Evaluando una cara opaca en particular del cerramiento, la del sentido Este, el valor de ganancia térmica que se obtiene al girarla en 180º es de 106 (W), una diferencia de 39 (W), perdida del 25%, de acuerdo a los 145 (W) de ganancia térmica del sentido original. Por lo que para este caso, el Este entrega mayor radiación que el Oeste. En el caso de la ventana principal de la cara Sur, la perdida de ganancia térmica que se obtiene girado esta al Norte, es una diferencia de 87 (W), con respecto al sentido original . Y para el muro con sentido Norte correspondiente a la ubicación principal, se produce una mayoración de 41 (W), en la ganancia térmica al girar 180º, puesto que el sur entrega mayor radiacion que el Norte y esta repercute directamente en este paramento. En general el Sur entrega mayor radiación que el Norte y para este caso no es distinto a ello. P á g i n a 136 | 159 Diferencias de ganancia por superficie con respecto al cambio de sentido del cerramiento 5.3. Cambio en los componentes arquitectónicos de la envolvente: Sala de personal En este apartado se analiza cuanto afecta a la sala de personal algunos cambios en la composición de su envolvente, modificando la repercusión solar al interior del espacio que produce el soleamiento el muro expuesto al exterior (muro Oeste), a través de 3 distintas situaciones: mediante la disminución de superficie vidriada, la incorporación de parasoles tipo lamas y la incorporación de un alero, que variando su dimensión se buscará reducir a la mitad la ganancia térmica inicial de cálculo. Las protecciones solares reducen el uso de energía en edificios al reducir la incidencia solar y por consecuencia modificar las cargas térmicas a través de la ventana. Las protecciones solares también influyen en los niveles de iluminación en el interior y las vistas al exterior, por lo que su incorrecta proyección pude reducir la iluminación interior. Las protecciones solares están estrechamente relacionadas con el consumo de energía en edificios para calefacción, refrigeración e iluminación y tienen una relación directa con el confort térmico y visual. 145 421 80 106 334 121 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Muro ciego Este Ventana Sur Muro ciego Norte Diferencias de ganancias térmicas Ubicación real Girado 180º P á g i n a 137 | 159 Esquema de sombras para cerramiento original de 4 ventanas libres de obstáculos Planta y vista interior Ganancias térmicas para el cerramiento con paramento opaco y superficie vidriada Ganancia (W) Ganancia (W) Ventana 1137 Paramento opaco 33 Ganancia térmica Ventana Paramento opaco P á g i n a 144 | 159 6. CONCLUSIONES Como se ha descrito en el apartado nº1 con las herramientas de la simulación y representación tridimensional que existen actualmente, podemos realizar en múltiples escenarios creaciones de objetos en un entorno infinito, con distintas capacidades y adaptados para la exportación a varios programas tanto en su visualización elemental como en derivaciones de cálculo para complemento de este. Es así como programas de representación como AutoCad, 3DMAX, etc., nos entregan modelos en 2D y 3D con características técnicas de medida en múltiples unidades. Sin embargo, las posibilidades de otros programas de representación, calculo y análisis paramétrico como Autodesk Revit, posibilitan la creación de modelos inteligentes, pudiendo diseñar modelos tridimensiones con capacidades de cuantificar una lista de materiales en una construcción y calcular la resistencia térmica de cada uno de ellos, como en un sistema de muros en el cerramiento en un edificio. Conociendo las herramientas con las que se cuenta en temas representativos y de cálculo, se ha abordado el tema principal de este trabajo con la expectativa de poder desarrollar un modelo arquitectónico inteligente con capacidades de cálculo y desarrollo paramétrico, que pueda ser válido para sí mismo como para la relación de este con otras condiciones de cálculo en situaciones iniciales como las derivadas de la modificación en la envolvente. En el apartado nº2 se han descrito las consecuencias de la absorción y transmisión de la energía en la edificación, como de las características necesarias para el confort higrotérmico, que no es más que el equilibrio ambiental a los cambios metabólicos humanos o simplemente la buena sensación de nuestro cuerpo para donde estemos. Se encuentra esta situación mediante la eficiencia de la arquitectura pasiva en conjunto a los sistemas de climatización como la eficacia de los aparatos que lo constituyen. En el apartado nº3 empieza el caso práctico; Una escuela infantil, ubicado en Guadalajara, España, construido con materiales pesados y de planta baja. Al derivar el modelo tridimensional previamente creado en Revit a Revit MEP la importación es nativa y sin contrapartidas derivadas de problemas de compatibilidad, por lo que al analizar sus características constructivas no genera error. En la introducción de datos para determinar las características higrotérmicas derivadas de la ubicación del edificio, Revit ofrece valores térmicos de la zona, estos se inscriben correctamente, puesto que la referencia para estos es la estación meteorológica más próxima (Torrejón, por la USAFB). Para el análisis de la materialidad de los cerramientos, en conjunto a la visualización de estos y con una vista real de sus texturas; las propiedades físicas de ellas se presentan con todas sus variables, ya sean de conductividad, calor específico, P á g i n a 145 | 159 densidad, etc. Por lo que se puede analizar el material y/o la suma de ellos con todas sus características tanto visuales como de cálculo. Para determinar los valores necesarios en el diseño de la climatización de un edificio, Revit tiene plantillas de datos con las necesidades de este para varios tipos de edificio, como de sus espacios; es así como se pueden definir automáticamente los valores del espacio proyectado. Sin embargo, estos valores se pueden modificar y adaptar a cada situación más ajustada con el objetivo del cálculo. En la organización de datos, el programa dispone de tablas de planificación con las que se puede clasificar características entre los elementos analizados, ya sea de una habitación como de los sistemas constructivos del edificio. Por consiguiente, se puede hacer una correcta valoración de los elementos y sistemas proyectados, acorde a características espaciales y físicas, cuantificando y cualificando los alcances de estos en distintos formatos, que, entre otros, podrá ser en Excel. En el apartado nº4 y en adelante los cálculos corresponden a determinar las ganancias térmicas del edificio; la acotación de las zonas de climatización y sus espacios en Watt (W). Estos valores corresponden a la potencia necesaria en refrigeración y calefacción para los distintos espacios, como también las necesidades de ventilación en litros x segundo (l/s). De acuerdo con el resumen de construcción, los valores de refrigeración son un 15% mayor que el de calefacción. Esta característica “térmica” del edificio, prevé que el sistema de climatización y el diseño arquitectónico se enfatice en refrigerar con mayor potencia que para la calefacción. Sin embargo, al entender las cargas térmicas con relación a las superficies expuestas al exterior, se puede entender que para que se modifiquen estas ganancias, necesariamente se debe modificar también estas, de tal manera que la incidencia solar se reduzca y la carga térmica logre ser menor. Comparando los resultados de ambos programas para el cálculo de las cargas térmicas del edificio, como de sus espacios, ambos programas muestran sensibles diferencias en cargas de los elementos de la envolvente, derivados de los puntos cardinales expuestos al exterior, que a la vez están determinados por las características físicas de su materialidad y contexto. No así en las cargas internas de cada espacio, relativas a la carga por potencia de equipos y densidad, donde las diferencias solo ocurren por diferencia en la hora de cálculo, donde puede variar la intensidad de uso de estos equipos y el número de personas en la actividad que se despeñe a esa hora. Se pueden establecer valoraciones de acuerdo con las diferencias que procede cada programa con respecto al otro, de tal manera que: • Cerramientos opacos /Revit no considera de manera clara las cargas térmicas del suelo. P á g i n a 146 | 159 • Superficies transparentes / Existe un buen comportamiento de respuesta a la cantidad de radiación solar que recibe la superficie expuesta. • Cargas interiores y Ventilación; en este caso depende de la cantidad de aire exterior necesario para el número de personas, puesto que las cargas por calor sensible y latente están mayormente cubiertas por las restricciones del metabolismo y no varían demasiado, estas son muy similares en ambos programas, no así en el requerimiento de aire exterior. El valor del IDA es fundamental para establecer este dato, puesto que entre el IDA 1 y 3 la diferencia de ventilación es más del doble. Gracias al modelo tridimensional del edificio, se pueden visualizar las zonas de climatización y superficies analíticas de forma esquemática, en general la característica más importante para este tipo de procedimiento es poder introducir los datos necesarios para calcular de manera correcta las distintas características del espacio a climatizar. En el apartado nº5 se analizan las variables direccionales del edificio y la modificación de la envolvente para las ganancias térmicas un espacio ejemplo. Para un giro del edificio en 180º las únicas superficies que no sufren cambio son la cubierta y el suelo, puesto que ambas tienen la misma cantidad de superficie expuesta al exterior, no así ocurre con las otras, que dependiendo de la composición y tamaño de la superficie opaca y transparente ven modificadas sus ganancias en mayor o menor medida de acuerdo con el sentido en el que se encuentra, de tal forma que se aprecia en ambos casos una ganancia mayor en las que corresponden al Sur y una diferencia muy leve en las Este-Oeste. En las ganancias internas no hay cambio, pues que no se modifica el número de personas, ni las potencias correspondientes. Sin embargo, las diferencias totales de ganancias térmicas son ligeramente mayores en el norte real que en el edificio en norte girado, esto se debe a la mayor superficie vidriada que contiene el edificio en este sentido. Al girar el edificio, los espacios interiores ven diferencias en cuanto a las ganancias que asumen sus superficies, tanto por el sentido expuesto como por la composición del cerramiento, es así como se entiende que con tal de reducir o aumentar la carga térmica, cada superficie necesita un tratamiento distinto para el sentido de exposición. En el caso del aula las diferencias para el cerramiento Este y Sur, es de alrededor del 25% en perdida, y para el muro que cambia su sentido de Norte a Sur obtiene una ganancia del 33% con respecto a la situación inicial. Se entiende entonces que; sobre todo para el soleamiento de tarde, las diferencias más significativas se producen en el cambio de Norte-Sur. P á g i n a 147 | 159 Es así como para los análisis de las superficies del aula, se mantienen estas características en los cerramientos para las direcciones y sentidos del edificio vistos anteriormente, sobre todo en la carpintería, donde el soleamiento es determinante para las ganancias en ella. Cambios en la envolvente de la Sala del personal: En las ganancias de la superficie con sentido al Oeste de la sala del personal, el área opaca del muro suma 33 (W) y el área de la ventana suma 1137 (W) de energía al espacio interior de este, aportando este muro solo 48 (W) si no tuviera ventanas. Mas de un 2000% de mayoración en, siendo la superficie total ocupada por la ventana de 10.5 m2 de los 13.7 m2 del total del muro. Al incorporar lamas verticales frente a la ventana, perpendiculares al muro, la reducción de soleamiento es del 50%, por lo que se reduce un 27% la carga térmica de este espacio. Quizá lo más sensible de esta variación no tiene que ver con la carga térmica sino más bien con la sensación visual del ritmo de sombras que otorgan las lamas. Incorporando un alero sobre la ventana, se ha reducido la carga térmica al 30%; de 1137 (W) a 782 (W) con una longitud de 1m. Es así como para 1.7 m de alero la reducción es del 50% de 1137 (W) a 568 (W). Una característica propia de los aleros es que debido a que se ubican sobre la ventana y paralelo al suelo, su eficacia para el sombreamiento, se da cuando el sol tiene una elevación considerada, sin embargo para las lamas es el azimut. Es así como para desarrollar un buen plan de climatización, no solo se necesitan buenas características higrotérmicas en los materiales de la envolvente, sino que también, la composición de esta respete los sentidos cardinales y proyecte estrategias de sombreamiento adecuado para las condiciones solares de radiación. P á g i n a 148 | 159 FUENTES DE IMÁGENES Imagen 1: Esquema metodología BIM: Cámara Argentina de la Construcción Imagen 2: Esquema de hardware Eastman, C. (1974). Pag 10 Imagen 3: Esquema de hardware Eastman, C. (1974). Pag 11 Imagen 4: El doctor Patrick Hanratty concebía el primer software CAM al que llamo “PRONTO” 1957. Imagen 5: Esquema de hardware Eastman, C. (1974). Pag 14 Imagen 6: Esquema de hardware Eastman, C. (1974). Pag 16 Imagen 7: Uso de Revit en Europa: Zigurat Global Institute of Technology5 June, 2019 Imagen 8: Escalera procedural. Mediante (GLIDE) – “Gráfica Lenguaje de Diseño Interactivo” 1977. Imagen 9: Rosa de los vientos: Revive Vasari Wind Rose features (on Insight Revit Plug-In at least) Imagen 10: Vida del poblado entorno a la cabaña. Ilustración: Francesc Ràfols Imagen 11: http://www.magie-medium.com/wp-content/uploads/2012/05/Gobekli-Tepe-photo.jpg Imagen 12: Gottfried Semper, Cabaña en Trinidad. Der Stil, 1863 Imagen 13: Reproducción hipocausto: termas del foro de Ostia (extraído de J.P. Adam, 1996: 289) Imagen 14: Esquema muro Trombe Sustainability 2017, 9(12), 2179; https://doi.org/10.3390/su9122179 Imagen 15: Imagen del Muro Neutralizante de Le Corbusier Imagen 16: Diagrama Bioclimático de Olgyay Imagen 17: Esquema de eficiencia energética. Fuente propia Imagen 18: Uso del aire acondicionado, fuente: International Energy agencyt Imagen 19: Foto de instalaciones de climatización sobre cubierta. Fuente desconocida. Imagen 20: Esquema de interfaz de usuario. https://es.ryte.com/wiki/Interfaz_de_Usuario Imagen 21: Fuente: www. http://kinsmanair.com/ceiling_cassettes.html Imagen 22: http://www.cenitclimatizacion.com/fan-coil/ Imagen 23: Cuadro orientativo de intensidades por tipo de lampara, fuente desconocida. P á g i n a 149 | 159 BIBLIOGRAFÍA • Versión actualizada del Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio (RITE). Madrid sept. (2013) • Martínez, G. A. (2018). 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