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ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE UN SISTEMA DE

CONTROL DE ILUMINACIÓN Y DE PROTECCIÓN

SOLAR EN EL CONSUMO ENERGÉTICO DE UN

EDIFICIO DE OFICINAS

Peticionario: LUXMATE

Fecha: Enero 2012

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I N D I C E

I MEMORIA .............................................................................................................................. 4

0 ANTECEDENTES .............................................................................................................. 5 1 OBJETO DEL ESTUDIO .................................................................................................... 5 2 AUTORES DEL ESTUDIO ................................................................................................. 6 3 METODOLOGÍA DE TRABAJO ......................................................................................... 6

3.1 Herramientas Informáticas Utilizadas ......................................................................... 6 3.2 Modelos de simulación ................................................................................................ 8

4 DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO .......................................................................................... 9 4.1 Descripción del edificio ANTES de la reforma ............................................................ 9

4.1.1 Descripción del edificio ............................................................................................ 9 4.1.2 Sistemas constructivos ............................................................................................ 9 4.1.3 Instalaciones .......................................................................................................... 11

4.2 Descripción del edificio DESPUÉS de la reforma ..................................................... 11 4.2.1 Descripción del edificio .......................................................................................... 11 4.2.2 Sistemas constructivos .......................................................................................... 12 4.2.3 Instalaciones .......................................................................................................... 15

5 DATOS DE ENTRADA ..................................................................................................... 22 5.1 Datos climáticos ........................................................................................................ 22 5.2 Configuración geométrica y zonificación................................................................... 22 5.3 Cerramientos opacos ................................................................................................ 25 5.4 Acristalamientos ........................................................................................................ 26 5.5 Dispositivos de sombreado ....................................................................................... 27 5.6 Ganancias internas por personas ............................................................................. 28 5.7 Ganancias internas por aparatos y equipos ............................................................. 29 5.8 Ganancias internas por iluminación .......................................................................... 30 5.9 Sistema HVAC .......................................................................................................... 31

6 RESULTADOS ................................................................................................................. 31 6.1 Consumos energéticos globales ............................................................................... 31 6.2 Balances térmicos del edificio ................................................................................... 33 6.3 Balances térmicos de una ZONA representativa con sistema de lamas móviles..... 36 6.4 Comparación de consumos energéticos medidos y simulados por iluminación....... 38

7 CONCLUSIONES ............................................................................................................. 39 7.1 Escenarios del EDIFICIO .......................................................................................... 40

7.1.1 Análisis Escenario 03 (Edificio actual, con lamas, sin control) – NIVEL EDIFICIO: . ............................................................................................................................... 41 7.1.2 Análisis Escenario 04 (Edificio actual, sin lamas, con control) – NIVEL EDIFICIO: . ............................................................................................................................... 42 7.1.3 Análisis Escenario 05 (Edificio actual, con lamas, con control) – NIVEL EDIFICIO: ............................................................................................................................... 43

7.2 Escenarios de una ZONA ......................................................................................... 43 7.2.1 Análisis Escenario 03 (Edificio actual, con lamas, sin control – NIVEL ZONA): ... 45 7.2.2 Análisis Escenario 04 (Edificio actual, sin lamas, con control) – NIVEL ZONA: ... 45 7.2.3 Análisis Escenario 05 (Edificio actual, con lamas, con control) – NIVEL ZONA: .. 46

7.3 Conclusiones finales ................................................................................................. 46

II ANEXO 1: GRÁFICAS DE DATOS CLIMÁTICOS .............................................................. 48

III ANEXO 2: CARACTERÍSTICAS DETALLADAS DE LOS CERRAMIENTOS .................... 52

IV ANEXO 3: BALANCES TÉRMICOS MENSUALES DEL EDIFICIO .................................... 56

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I MEMORIA

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0 ANTECEDENTES

AJ Ingeniería, S.L.P. recibe el encargo por parte de la empresa LUXMATE de un estudio sobre la influencia de los sistemas de control de iluminación y protección solar implantados en un edificio de oficinas recientemente remodelado y situado en Barcelona.

Dicho edificio se ha remodelado recientemente y tiene instalado un sistema LUXMATE de control de luz artificial en función de la luz natural que entra a través de ventanas.

Por otra parte, el edificio cuenta también con unas lamas móviles motorizadas en dos de las fachadas que, en función de la posición del sol, cierran o abren para evitar deslumbramientos y a la vez evitan sobrecalentamientos debidos a la entrada de radiación solar.

Datos del edificio:

• Ubicación: Barcelona

• Uso: Administrativo con zona de atención al público.

• Superficie construida: 6.800 m2

• Proyecto de reforma integral y fachada: AJ INGENIERIA, S.L.P.

- Arquitectura: Joan Francesc Serra Andreu, Arq.

- Instalaciones: Juan Hernandez Mayor, Dr. Ing. Ind.

• Finalización de las obras: 2009

Imágenes del edificio. A la izquierda, el edificio en su estado original. A la derecha, el edificio después de la reforma.

1 OBJETO DEL ESTUDIO

El objeto del Estudio es el de determinar la incidencia que tiene en el consumo energético de un edificio, un sistema de control de iluminación y de protección solar de fachadas acristaladas.

Para ello, se realizarán simulaciones energéticas del edificio implementando los sistemas de control instalados para poder evaluar tanto de manera individual como de forma conjunta, la incidencia que tienen éstos en el consumo energético del edificio, en términos de iluminación y climatización.

Encontrar sinergias entre el ahorro energético que provocan estos sistemas no sólo en el consumo de iluminación, sino en otros sistemas consumidores de energía como es la climatización, es el objetivo principal de este Estudio.

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Al simularse un edificio real que tiene un sistema de control de la iluminación de LUXMATE, se dispone de un registro de consumos eléctricos asociados a la iluminación de un año entero con la instalación funcionando (Mayo 2010 hasta Mayo 2011), el cual se podrá comparar con los datos extraídos de la simulación. En apartados posteriores se comprobará la cercanía entre ambos resultados, lo que permite dotar de gran fiabilidad al resto de resultados obtenidos y analizados con las simulaciones, en lo que a consumos energéticos se refiere.

2 AUTORES DEL ESTUDIO

El presente Estudio ha sido realizado por AJ INGENIERÍA S.L.P., en colaboración con el CREVER (Grupo de Ingeniería Térmica Aplicada) de la URV (Universidad Rovira i Virgili) de Tarragona (España).

Corresponde a CREVER la simulación del edificio con Design Builder y Energy Plus, bajo la supervisión y con los datos proporcionados por AJ INGENIERIA S.L.P.

La extracción de conclusiones de los resultados obtenidos con la simulación energética realizada por CREVER también ha sido realizada por AJ INGENIERIA, S.L.P.

Se han utilizado por tanto, gráficos y tablos proporcionados por la simulación de CREVER.

Ingeniería de instalaciones y energía fundada en 1979 en Barcelona, España por Ángel González Toro y Juan Hernández Mayor.

Más de 30 años elaborando Proyectos Ejecutivos de instalaciones eléctricas, mecánicas, especiales y de protección contra incendios en el ámbito residencial, terciario e industrial.

Autor del Estudio: José Luis Hernández Yuste, Ingeniero Industrial

Supervisión y dirección: Juan Hernández Mayor, Dr. Ingeniero Industrial

El Grupo de Investigación de Ingeniería Térmica Aplicada es un grupo de investigación multidisciplinar de la Universitat Rovira i Virgili de Tarragona, dedicado a la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías en energías renovables y a la mejora de la eficiencia energética.

Autor del Estudio: Arturo Ordóñez García, Arquitecto

Supervisión y dirección: Alberto Coronas Salcedo, Responsable del CREVER y Catedrático

de la URV

3 METODOLOGÍA DE TRABAJO

3.1 Herramientas Informáticas Utilizadas

Para cumplir con el objetivo establecido se ha llevado a cabo un proceso de análisis basado en simulaciones energéticas dinámicas, empleando para ello el programa DesignBuilder, que tiene integrado el motor de cálculo de EnergyPlus.

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Design Builder

DesignBuilder es un programa desarrollado desde hace cerca de siete años por la empresa del mismo nombre afincada en Gloucestershire, Inglaterra. Desde el inicio uno de los objetivos centrales de los desarrolladores fue crear una interfaz amigable para EnergyPlus, programa que se encuentra completamente integrado dentro de su plataforma. Sin embargo también se le están incorporando módulos independientes, como el de Certificación SBEM y el de CFD.

Más información en: www.designbuilder.co.uk y www.sol-arq.com.

EnergyPlus

EnergyPlus es un programa desarrollado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos, a través del Laboratorio Nacional Orlando Lawrence Berkeley. Integra diversos módulos que trabajan en forma conjunta para calcular la energía necesaria para enfriar o calentar un edificio, con miras a alcanzar un nivel de confort óptimo, usando una gran variedad de recursos y sistemas energéticos. El núcleo del programa es un modelo del edificio que está basado en los principios fundamentales del balance energético.

El programa ofrece una simulación integrada. Esto significa que las tres grandes partes que forman parte de la simulación, las zonas del edificio, el sistema de manejo del aire y el equipamiento de climatización, son resueltas simultáneamente (a diferencia de sus programas predecesores DOE-2 y BLAST, en los cuales estas tres partes se resuelven en forma secuencial y sin ningún tipo de retroalimentación).

Para calcular los flujos de calor a través de los componentes constructivos EnergyPlus emplea un sistema de Funciones de transferencia de calor basado en un método conocido como state space, el cual permite considerar los procesos dinámicos involucrados, incluyendo los efectos de la masa térmica.

Se trata también de una herramienta muy poderosa para evaluar el rendimiento térmico de edificios que funcionan en modo pasivo (sin sistemas mecánicos de climatización) ya que, además de estimar con bastante precisión el efecto de la radiación solar, calcula los flujos de aire exterior mediante el modelo AIRNET. Al considerar aspectos como las presiones de viento y el efecto chimenea, es posible evaluar los beneficios de la ventilación natural, incluyendo su combinación con sistemas constructivos de elevada masa térmica.

EnergyPlus ha sido validado mediante diversos y reconocidos estándares de la industria, como el ASHRAE Research Project 865, el ANSI/ASHRAE Standard 140-2007 y el IEA BESTest (Building Energy Simulation Test).

Más información en: http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus

Slab

El programa Slab es una herramienta auxiliar de EnergyPlus que permite calcular temperaturas promedio mensuales de las superficies exteriores (de los edificios) que se encuentran en contacto con el terreno, mediante un motor de cálculo de transferencia de calor tridimensional. Emplea los mismos archivos de datos climáticos horarios de EnergyPlus (en formato .epw).

Más información en el documento de EnergyPlus Auxiliary programs, disponible en http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/documentation.cfm

Weather Tool

Weather Tool es un programa desarrollado por la empresa Square One, afincada en Inglaterra. Se trata básicamente de una herramienta para visualizar y analizar información climática a partir de archivos de datos horarios en formato .epw de EnergyPlus (aunque también permite importar datos con otros formatos). Ofrece un amplio rango de opciones de visualización, incluyendo gráficas bidimensionales y tridimensionales, así como gráficas de vientos y diagramas de recorridos solares.

Más información en: http://ecotect.com/products/weathertool

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3.2 Modelos de simulación

Para poder evaluar la influencia en el consumo energético del edificio de las estrategias de control de iluminación y protección solar tanto de manera independiente como conjuntamente, se han establecido 5 escenarios para la modelación del edificio, en base a la distribución y equipamiento real implantado en el mismo:

- Escenario 01. Edificio original (antes de la reforma), sin lamas móviles y sin control de la iluminación.

- Escenario 02. Edificio actual reformado, sin lamas móviles y sin control de iluminación.

- Escenario 03. Edificio actual reformado, con lamas móviles, sin control de la iluminación

- Escenario 04. Edificio actual reformado, sin lamas móviles, con control de iluminación.

- Escenario 05. Edificio actual reformado, con lamas móviles y con control de la iluminación.

En cada uno de los escenarios se analizarán los consumos energéticos asociados a iluminación y climatización. No se consideran en este análisis los consumos de equipos (miscellaneous) y aparatos elevadores dado que no son objeto del presente Estudio.

La definición de estos escenarios tiene el cometido de evaluar el impacto de las principales estrategias de mejora, tanto de manera independiente como combinada.

Así, el Escenario 02 permite evaluar el efecto de los cambios en la composición de los cerramientos y el acristalamiento tras la reforma de los mismos.

El Escenario 04 define el efecto del uso de un sistema de control de la iluminación, sin emplear lamas móviles, escenario que servirá para ver el efecto del sistema de control de iluminación de manera independiente.

El Escenario 03, por el contrario, evalúa el impacto del sistema de lamas móviles sin control de la iluminación, lo que servirá para ver el efecto del sistema de lamas móviles de manera independiente.

Finalmente, el Escenario 05 permite evaluar el efecto conjunto del sistema de lamas móviles y el control de la iluminación.

Cabe destacar que en los Escenarios 01, 02 y 03, en los que se simula el edificio sin sistema de protección solar mediante lamas exteriores, se ha introducido un sistema de cortinas interiores translúcidas, tipo estor

En cuanto a los sistemas de iluminación simulados, en todos los escenarios se ha supuesto una carga de iluminación (W/m

2) que corresponde a la instalación realmente implantada en el

edificio. Incluso en el escenario 01 (antes de la reforma) se ha considerado la misma carga de iluminación, de manera que no se ha considerado en este caso la mejora producido por el mayor grado de eficiencia energética de las luminarias y equipos electrónicos implantados después de la reforma. El horario de funcionamiento de la instalación considerado es el facilitado por el Usuario del Edificio, y que se detalla en apartados posteriores.

En cuanto a los sistemas de climatización, todas las simulaciones se desarrollan en modo mecánico, es decir, considerando el uso de sistemas de calefacción y/o refrigeración para mantener condiciones de confort óptimas durante todos los periodos de ocupación y durante todo el año. En este caso la información más relevante para evaluar y comparar el rendimiento energético de los distintos escenarios son los consumos energéticos asociados a los sistemas de climatización.

El sistema de climatización de cada uno de los escenarios es el mismo, de manera que no se tiene en cuenta la mejora de la eficiencia de la instalación por el mayor rendimiento energético de los equipos del sistema HVAC implantado, por lo que se puede comprobar exactamente la influencia que tiene cada medida de mejora (control iluminación y/o lamas móviles) sobre un sistema de climatización de referencia, igual en todos los casos.

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4 DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO

4.1 Descripción del edificio ANTES de la reforma

4.1.1 Descripción del edificio

La edificación consta de planta baja, planta altillo, 4 plantas tipo y dos plantas sótanos. La construcción queda agrupada alrededor de dos núcleos verticales de comunicación. Las dos plantas sótanos se destinan a aparcamiento, con un total de 120 plazas. La planta baja que ocupa la totalidad de la profundidad del solar y las plantas tipo se destinan a oficinas.

El edificio tiene una superficie aproximada de 6.000 m2.

La edificación se agrupa en los dos núcleos de comunicación vertical cada uno de ellos con caja de escalera, dos ascensores por núcleo, servicios sanitarios, y los conductos verticales previstos para instalaciones.

4.1.2 Sistemas constructivos

Estructura

Pilares y jácenas de hormigón armado.

Forjados

Hormigón armado en estructura reticular con casetones de mortero formando interejes de 80 cm. El forjado es de 22 cm + 4cm de capa de compresión

Cerramientos exteriores

- Fachada posterior: Mediante tabique 1/4, cámara de aire con relleno interior de 3 cm de aislamiento poliestireno expandido, y acabado exterior de ladrillo perforado una cara. La carpintería está colocada por el exterior.

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- Fachada principal: Compuesta de tabique 1/4, cámara de aire con relleno interior 3 cm de aislamiento poliestireno expandido, pared de ladrillo hueco de 14 cm de espesor y aplacado exterior en piedra natural arenisca.

Divisiones interiores.

- Separación de despachos: mediante pared de ladrillo hueco de 14 cm. para revestir.

- Aseos: Mediante ladrillo hueco de 9 cm.

-Cajas de escalera y ascensor: mediante ladrillo perforado de 14 cm. para revestir.

Cubierta

Hormigón celular dando pendientes con espesor promedio 12 cm, impermeabilización a base de tela asfáltica, aislamiento térmico mediante planchas de poliestireno extruido de alta densidad de 30 mm de espesor, lamina antipunzonante drenante y capa de grava de espesor promedio 5 cm.

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Carpintería exterior y vidrios

Carpintería exterior de aluminio, sin rotura de puente térmico

Climalit 6-6-5 incoloro en carpintería exterior.

Vidrio anti motín 4-4, con lámina intermedia de butiral en carpintería exterior en planta baja, altillo y puertas de acceso.

4.1.3 Instalaciones

Iluminación

- Despachos: Pantallas de 120x60 cm empotradas en falso techo con 4 tubos fluorescentes de 36W. Modelo Novalux NLE 436/440. Con difusor de lamas con puentes en forma de V. Reactancia magnética.

- Aseos: mediante puntos de luz para empotrar para lámpara E-14 de 40 W tipo Guzzini 8011.

- Vestíbulos: luminarias para empotrar de lámpara halógena de 50 W tipo Guzzini 8005.

Climatización

Unidades de expansión directa partidas, bombas de calor. Unidades exteriores en cubierta y unidades interiores situadas en los falsos techos de pasillos y vestíbulos. 7 equipos por planta.

4.2 Descripción del edificio DESPUÉS de la reforma

4.2.1 Descripción del edificio

La edificación consta de planta baja, planta altillo, 4 plantas tipo y dos plantas sótanos. La construcción queda agrupada alrededor de dos núcleos verticales de comunicación. Las dos plantas sótanos se destinan a aparcamiento, con un total de 120 plazas. La planta baja que ocupa la totalidad de la profundidad del solar y las plantas tipo se destinan a oficinas.

La relación de superficies sobre rasante es:

Planta baja: 1.350 m2

Planta entresuelo: 700 m2

Planta primera: 950 m2

Planta segunda: 940 m2

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Planta tercera: 950 m2

Planta cuarta: 950 m2

Total: 6.800 m2

4.2.2 Sistemas constructivos

Estructura

En la reforma no se afecta la estructura (pilares y jácenas de hormigón armado).

Forjados

En la reforma no se afectan los forjados (hormigón armado en estructura reticular con casetones de mortero formando interejes de 80 cm. El forjado es de 22 cm + 4cm de capa de compresión).

Cerramientos exteriores

- Fachada posterior: En la reforma no se afecta la fachada posterior (mediante tabique 1/4, cámara de aire con relleno interior de 3 cm de aislamiento poliestireno expandido, y acabado exterior de ladrillo perforado una cara).

- Fachada principal: Panel modular de antepecho entre ventanas en fachada principal (sección vertical) a base de: 1.- Placa exterior de composite Alucobond Smoke Silver Metálic 2.- Panel hidrófugo de fibras 3.- Relleno aislante de lana de roca (100 kg/m3 -100 mm.) 4.- Placa interior cortafuegos de fibrosilicatos Promatect

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- Protección solar en fachada Este, Sur y Sureste (chaflán): mediante una segunda piel de lamas de aluminio, orientables a motor, que con certeza darán un valor estético, realzando el edificio, dando un muy importante ahorro energético y calidad de vida para las personas que se encuentren en su interior. Las lamas tienen la siguiente forma y dimensiones:

Las lamas están motorizadas y su movimiento está controlado por el sistema de control de LUXMATE, con el fin de proteger la fachada de la radiación solar así como evitar deslumbramientos no deseados a los ocupantes en el interior del edificio.

La posición de las lamas, cuando están totalmente abiertas es la siguiente:

La posición de las lamas, cuando están totalmente cerradas es la siguiente:

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Divisiones interiores.

- Separación de despachos: mamparas de espesor 80mm formadas por una estructura interior y exterior de acero galvanizado. Paneles de aglomerado de 13 mm. Aislamiento interior de lana mineral de 50 mm de espesor y 30/40 Kg/m

3 de densidad.

- Aseos: Mediante ladrillo hueco de 9 cm.

-Cajas de escalera y ascensor: En la reforma no se afectan (mediante ladrillo perforado de 14 cm. para revestir).

Cubierta

Hormigón celular dando pendientes con espesor promedio 12 cm, impermeabilización a base de tela asfáltica, aislamiento térmico mediante planchas de poliestireno extruido de alta densidad de 50 mm de espesor, lamina antipunzonante drenante y capa de grava espesor promedio 5 cm.

Carpintería exterior y vidrios

Carpintería de aluminio con rotura de puente térmico de REYNAERS modelo CS68 lacado RAL

9007

Vidrios Planta Altillo y Plantas 1ª a 4ª:

- Float 6 mm transparente / cámara 15 mm / laminar 4+4 butiral silence transparente. Baja

emisividad

Vidrios acceso de Bomberos en Plantas 1ª a 4ª:

- Float 6 mm transparente templado / cámara 15 mm / float 8 mm transparente templado

Vidrios Planta Baja, sobre muro cortina:

- Laminar exterior 6+6 incoloro / cámara 16 mm / laminar interior 6+6 incoloro con butiral

acústico. Baja emisividad.

Vidrios Planta Baja, en la zona del chaflán de acceso al edificio son del tipo :

- Laminar 6+6 incoloro con templado exterior

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4.2.3 Instalaciones

ILUMINACIÓN

- Despachos y zonas diáfanas: Pantallas de 60x60 cm empotradas en falso techo para 3 tubos fluorescentes tipo T16 de 24W. Marca LLEDÓ modelo OD-3281 con reflector doble parabólico aluminio satinado y reactancia digital regulable marca TRIDONIC modelo EXCELL ONE4ALL.

- Aseos: Downlights marca ZUMTOBEL modelo PANOS Q LM de 2x26W y/o 2x18W, con reactancia digital regulable marca TRIDONIC modelo EXCELL ONE4ALL.

CONTROL DE ILUMINACIÓN LUXMATE

Bus de control

Se integrará un sistema de control basado en bus de campo LUXMATE al que se conectarán la totalidad de módulos de la instalación. Las topologías del bus serán totalmente flexibles facilitando así el cableado y conexión de los módulos, y se admitirá cualquier tipo de topología (estrella, árbol, línea, etc.) excepto la distribución en anillo.

Se podrán realizar segmentaciones del bus LUXMATE mediante separadores galvánicos, cada uno de estos segmentos se alimentará mediante una fuente de alimentación que permitirá la conexión de hasta 100 módulos por segmento, en el caso de ser requerido, se conectará una segunda fuente de alimentación en cada segmento, funcionando de forma redundante y alimentará el bus de forma automática cuando se detecte algún problema en la fuente primaria.

Se aprovechará la segmentación del bus LUXMATE para realizar un cableado funcionalmente estructurado a lo largo de la totalidad de la instalación evitando de esta manera que problemas en el bus, como cortocircuitos, cortes de la línea de bus o falta de alimentación en una parte de la instalación afecten al resto de la misma.

La libertad de topología del bus permitirá en un futuro realizar de una forma sencilla y económica cualquier modificación o ampliación en la instalación.

El bus LUXMATE será inmune a interferencias electromagnéticas sin necesidad de realizar el cableado del mismo con conductores apantallados. Todos los módulos LUXMATE con conexión al bus estarán equipados con un puente rectificador de diodos que permitirá realizar la conexión sin tener en cuenta la polaridad, además todos los módulos se podrán conectar y desconectar del bus en caliente, es decir, sin necesidad de interrumpir la alimentación del segmento de bus ante de realizar estas operaciones.

El medio físico que se utilizará para el tendido del bus será cable totalmente estándar de mercado H 05 VV-U 2 x 0,75 ó H 05 VV-U 2 x 1,5 cables bipolares trenzados.

El bus LUXMATE trabajará a una velocidad de comunicación de 4.800 baudios y operará con una trama variable de bits con un chequeo cíclico redundante de 16 bits (CRC) que repite automáticamente el mensaje en el caso de un error en la transmisión.

Los módulos LUXMATE tanto de entradas como de salidas podrán disponer de varios canales y a cada uno de estos canales se les asignará una dirección inequívoca que le identificará dentro de cada bus. Los comandos de operación del sistema LUXMATE se podrán dirigir a un único canal, a todos los canales de un grupo, a todos los canales de una habitación o a todos los canales de la instalación.

El procedimiento de direccionamiento se realizará de forma sencilla e intuitiva mediante una unidad de control LUXMATE conectada al sistema, esta unidad, además de realizar el direccionamiento de todos los módulos del sistema, podrá ser utilizada posteriormente si se desea como unidad de control para poder actuar sobre la instalación. No será necesario la utilización de complejas consolas de programación, ordenadores personales ni software específicos para realizar dicho direccionamiento.

El sistema LUXMATE permitirá la creación y modificación de escenas en cada una de las habitaciones, dichas escenas consistirán en valores concretos de cada uno de los canales de salida dentro de la habitación que quedarán grabados en las memorias EPROM de cada módulo, dependiendo del tipo de módulo se podrán grabar hasta un máximo de veinte escenas

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distintas que se podrán llamar posteriormente con una simple pulsación en un elemento de control o entrada del sistema

El sistema permitirá establecer tiempos de fundido al pasar de una escena a otra que serán totalmente configurables por el usuario. Al activar estos tiempos, cuando un usuario decida pasar de una escena a otra dentro de una habitación, las salidas irán variando progresivamente su valor desde la posición que tenían en la escena de partida hasta alcanzar el valor correspondiente en la nueva escena seleccionada. Este proceso durará el tiempo que se haya establecido en el sistema. La definición de este tipo de tiempos podrá ser distinta para cada secuencia de destino o general para todas las secuencias definidas en la habitación.

Control de luminarias

Las luminarias fluorescentes de la instalación se controlarán a través del sistema de comunicación DALI que proporcionará el valor adecuando en cada caso a la luminaria. A través de esta señal digital se regularán las luminarias con un margen mínimo 1%-3% al 100.

La utilización de esta señal digital permitirá una regulación constante incluso en bajos niveles de luminosidad sin producir parpadeos en la luminaria y el balasto podrá enviar errores de lámpara al sistema.

Todos los módulos LUXMATE con salida DALI para el control de luminarias dispondrán de un servicio de vigilancia de sus salidas de manera que serán capaces de enviar códigos de error al sistema, en el caso de mal funcionamiento, como por ejemplo cortocircuitos en la línea DALI, abertura de la línea, fallos de lámpara enviados por los balastos digitales para fluorescencias, etc.

Cada una de las luminarias conectada a la línea DALI se podrá regular de forma totalmente individualizada. El cable que se utilizará será totalmente estándar de mercado H 05 VV-U 2 x 0,75 ó H 05 VV-U 2 x 1,5 cables bipolares trenzados.

Control de posición de persiana y ángulo de las lamas

Los módulos específicos de corriente continua de baja tensión, dispondrán de varias salidas independientes y a cada una de ellas se les asignará una dirección LUXMATE.

Cada canal será capaz de controlar tanto la posición vertical de la persiana como la orientación de las lamas con una única salida. La regulación de las persianas se podrá realizar a través del sistema, o bien a través de pulsadores conectados directamente al módulo.

Pulsadores de Radiofrecuencia

El sistema LUXMATE dispondrá de pulsadores de receptores de radiofrecuencia LM-RFR para la conexión inalámbrica de pulsadores EnOcean (tecnología de pulsador RFR sin batería).

De este modo consigue la máxima flexibilidad en su planificación y reduce los tiempos de instalación.

A través de los botones se pueden activar de la forma más sencilla ambientaciones (escenas) predefinidas. Por medio del interruptor basculante T+ (arriba) y T- (abajo), se puede conectar la iluminación y regular su intensidad.

Mandos de control

El sistema LUXMATE dispondrá de una amplia gama de elementos de control para montaje sobre pared con distintas funciones, tales como conectar o desconectar, regular o llamar a escenas prestablecidas.

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Sensor de luminosidad exterior

El sistema LUXMATE dispondrá de un sensor general para toda la instalación situado en la parte más elevada del edificio. Este sensor estará compuesto por un total de ocho células fotoeléctricas y un sensor de infrarrojos. El sensor recogerá en todo momento los datos de iluminación tanto directa como difusa en dirección vertical y horizontal sobre cada uno de los puntos cardinales así como el estado general del cielo a través del sensor de infrarrojos.

Todos los datos captados por el sensor serán enviados a través del bus LUXMATE al resto de la instalación para su posterior procesamiento y explotación.

Procesador de luz diurna

El tratamiento centralizado de la instalación LUXMATE se realizará a través de tantos procesadores como sean necesarios, cada uno de ellos tendrá capacidad para controlar tres buses de campo totalmente independientes entre sí con un máximo de 500 salidas del sistema en cada uno de ellos, 1.500 salidas en total.

La conexión entre el procesador y los buses de campo se realizará mediante los puertos de comunicación RS 232 dispuestos a tal fin en el procesador, en cada uno de ellos se conectará una interface de comunicaciones que permitirá establecer la comunicación entre el procesador y los elementos de campo.

El procesador dispondrá de un módem para acceso telefónico que permitirá realizar trabajos de tele asistencia sobre la instalación.

Las funciones siguientes serán realizadas por el procesador de luz natural:

Regulación en función de la luz natural

En aquellas zonas en las que el aporte de luz natural sea suficiente, se realizará una regulación de las luminarias en función de la luz natural disponible que repercutirá en el confort del usuario así como en un importante ahorro energético.

El procesador de luz será el encargado de ajustar los valores de iluminación de cada una de las salidas del sistema en función de las variaciones de la luz natural recogidas por el sensor ubicado en la cubierta del edificio.

El sistema de control LUXMATE permitirá la creación de una curva característica de control para cada una de las salidas regulables que utilizará para calcular en cada momento el valor de salida necesario para mantener unos niveles de iluminación constantes en el recinto pese a las variaciones normales de iluminación natural en el exterior.

Para cada luminaria se podrán grabar distintas curvas de control en cada una de las posibles escenas del sistema LUXMATE de manera que al seleccionar una de estas escenas en un recinto el sistema automáticamente calculará los valores de salida con la curva de control correspondiente a dicha escena.

El usuario en todo momento podrá realizar variaciones sobre el valor de las luminarias aunque estén siendo controladas automáticamente por el sistema, y se definirá el tiempo que tardará la instalación en volver al funcionamiento automático después de una intervención manual sobre la misma.

En cada recinto susceptible de regulación en función de luz natural se instalará un sensor de luz interior que recogerá la luz natural que entre en la habitación en función de la posición de los elementos de bloqueo como persianas, estores, etc.

La utilización de este sensor interno implicará la definición de un tercer punto en la curva de control para tener en cuenta la distorsión introducida en la entrada de luz natural en el recinto.

Automatización de lamas

El sistema de control LUXMATE, a través del procesador de luz natural, permitirá realizar una completa automatización de todas las salidas de lamas de la instalación. Se podrán realizar

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tareas de automatización individuales para cada una de las salidas o para grupos de ellas dentro de cada recinto.

Para cada conjunto de persianas se definirá su orientación respecto al Norte así como los ángulos de posición solar tanto horizontal como vertical en los que la ventana recibe radiación directa del sol y se definirá también el valor de luminosidad exterior a partir del cual se deberá actuar en la lama.

Cuando la posición del sol sea tal que incida directamente en la ventana, y los datos del sensor exterior superen el valor de umbral de luminosidad definido, el sistema posicionará automáticamente las lamas para colocarlas perpendicularmente a la radiación solar regulando el ángulo de las mismas siguiendo el movimiento del astro.

El sistema tendrá en cuenta tanto la geometría del edifico así como otros edificios o elementos colindantes que pudieran proyectar sombra sobre las lamas a controlar.

Debido a que a primeras horas del día la posición del sol es muy molesta aunque no se supere el valor de umbral de luminosidad el sistema admitirá un factor de corrección para compensar esta situación y bajar las persianas.

El sistema permitirá además programar tiempos de cierre prestablecidos en función de horarios así como días festivos o períodos vacacionales, se podrá definir si durante estos tiempos de cierre el usuario puede realizar acciones manuales sobre la instalación.

Gestión de tiempos

El procesador de luz natural permitirá la programación de eventos en función de horarios, días festivos o períodos vacacionales. Estos eventos actuarán sobre cualquier parte de la instalación, varias habitaciones, una única habitación, grupos o salidas individuales, e incluso se podrá seleccionar a qué tipo de salida va dirigido el evento.

Gestión de consumos

Se introducirán en el sistema los datos de número de luminarias y potencia de cada una de ellas conectadas a cada salida del sistema LUXMATE. Con estos datos se crearán unos históricos de horas de funcionamiento así como potencia y energía consumida.

Esta aplicación permitirá a los técnicos de mantenimiento tener una información fiable del envejecimiento de los elementos de la instalación y datos puntuales de consumos en cada zona de la misma.

Gestión de usuarios

El procesador de luz natural realizará los trabajos de administración y control de usuarios, donde se podrán definir nombres de usuarios, contraseñas, áreas de trabajo para cada usuario así como los derechos sobre los distintos programas de control LUXMATE y sobre las acciones que podrán realizar en la instalación.

Comunicaciones con sistemas externos

El procesador de luz diurna realizará las tareas de comunicación con otros sistemas mediante el estándar de comunicaciones BMS a través del protocolo TCP/IP o por un puerto serie RS232.

Mediante esta comunicación cualquier sistema externo podrá realizar actuaciones sobre el sistema LUXMATE de control. Se podrá encender, apagar y regular cualquier luminaria del sistema así como realizar consultas sobre el estado de las mismas o sobre condiciones de parte de la instalación.

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Superficie gráfica

El sistema de control LUXMATE contará con un software de visualización de la instalación en el que se podrá comprobar el estado de la totalidad de salidas de la misma.

El sistema LUXMATE de visualización contará con un histórico de errores ocurridos en la instalación. En este histórico, dependiendo de los derechos del usuario, se podrán marcar las alarmas como ya reconocidas por el operario de mantenimiento así como imprimirlas.

El sistema no se limitará a dar un código general de alarma sino que precisará si esta es debida a un problema general del módulo, a una falta de comunicación, a un error en el elemento que está siendo controlado por el módulo, etc.

Zonas objeto de control

Se relacionan a continuación las zonas objeto de control así como la definición de funcionamiento de las mismas en función de su utilización y de las necesidades a cubrir en ellas.

El sistema de control dispondrá de un terminal de supervisión gráfica de la instalación con el que se visualizará en tiempo real el estado de las salidas del sistema. Adicionalmente se podrán enviar comandos de operación a las mismas así como visualizar e imprimir alarmas de fallos en módulos y lámparas.

Pasillos y Zonas Comunes

Se realizará un control general de encendidos y apagados en función de los horarios establecidos para el edificio.

En aquellas zonas con influencia de la luz natural se realizará una regulación continua de las luminarias comprendidas en una franja de unos 5m de profundidad.

Fuera de los horarios normales de funcionamiento del edificio permanecerán encendidas por lo menos, un tercio de las luminarias de la zona para labores de seguridad y vigilancia.

Recepción

Se instalará en esta zona un panel táctil de control empotrado en la pared con el que se realizará un control total de la misma. Se visualizará una representación sinóptica de los elementos a controlar con su distribución en el recinto.

En aquellas zonas con influencia de la luz natural, se realizará una regulación continua de las luminarias comprendidas en una franja de unos 5m de profundidad.

Se realizará un control general de encendidos y apagados en función de los horarios establecidos para el edificio.

Aseos y Vestuarios

La zona se encenderá y apagará mediante detectores de presencia.

Las cabinas de los aseos se encenderán y apagará mediante pulsadores convencionales montados en pared.

Oficinas, despachos y salas de reunión

La zona se encenderá, apagará y regulará mediante pulsadores de radiofrecuencia montados en pared.

En aquellas zonas con influencia de la luz natural se realizará una regulación continua en una franja de unos 5m.

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Se realizará un control automático de las lamas de manera que cuando el sol incida directamente sobre la ventana se irán ajustando el ángulo de las lamas en función de la posición instantánea del sol, evitando de esta manera la entrada directa de luz, pero permitiendo el paso de la luz difusa. El sistema calculará el valor de regulación de las luminarias para cada posición de la persiana, manteniendo de esta forma el nivel de iluminación asignado al recinto.

Se realizará un control general de encendidos y apagados en función de los horarios establecidos.

Sala de prensa

Se instalará en esta zona un mando de control en pared con el que se podrán activar, desactivar y regular salidas, así como guardar la configuración actual en cinco escenas distintas y llamarlas posteriormente.

Se realizará un control manual de las lamas y pantalla de proyección en función de la escena seleccionada mediante el mando de pared o el panel táctil.

Se realizará el control de la zona a través de los elementos de control disponibles para el manejo de las instalaciones de audiovisuales, por lo que el sistema deberá disponer de un elemento de conexión a sistemas externos para su integración.

Listado de puntos de control

A continuación se muestra una relación de

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INSTALACIÓN DE CLIMATIZACIÓN

Se trata de un sistema de climatización utilizando agua como fluido calo-portador a cuatro tubos, puesto que la geometría de edificio y su orientación hacen que como hay varias zonas del edificio que tienen orientaciones diferentes, se pueda satisfacer las necesidades cuando se da inversión térmica simultánea e instantánea.

La producción de agua fría es mediante una enfriadora condensada por aire situada en cubierta y la producción de agua caliente es mediante calderas a gas natural. La distribución de esta agua se realiza de forma forzada con bombas aceleradoras y mediante una red de tuberías aisladas hasta llegar a las unidades terminales.

Las unidades terminales son fancoils a 4 tubos, con batería de frío y de calor, para la mayoría de los despachos.

La aportación de aire exterior se realiza con climatizadores que tratan y filtran el aire en origen para introducirlos a los fancoils a una temperatura próxima a la temperatura de confort interior.

Todas las zonas disponen de la renovación de aire reglamentaria, según el vigente Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios, mediante climatizadores y recuperadores entálpicos rotativos que se encargan de transferir la energía del aire de extracción tratado y cederla a la entrada de aire exterior.

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5 DATOS DE ENTRADA

5.1 Datos climáticos

El edificio se ubica en la ciudad de Barcelona, España (Latitud 41.28º, Longitud 2.07, Altitud 6.0 msnm).

En las simulaciones se ha empleado un archivo de datos climáticos, correspondiente a dicha ciudad, cuya fuente es el International Weather for Energy Calculations (IWEC) de ASHRAE. El archivo contiene información horaria, para un año completo, de parámetros como la temperatura de bulbo seco, la temperatura de rocío, la humedad relativa, la radiación solar (global horizontal, directa normal y difusa horizontal) y el viento (dirección y velocidad).

En el Anexo 1 se incluyen gráficas de datos anuales-horarios sobre los principales parámetros incluidos en dicho archivo.

Con el objeto de verificar la confiabilidad del archivo de datos climáticos, se han comparado los valores medios de radiación solar y temperaturas, a partir de datos climáticos medidos en una estación meteorológica cercana a la ubicación del edificio.

Las siguientes gráficas permiten comparar los valores medidos (fuente: METEOCAT) con los valores equivalentes del archivo de datos climáticos (IWEC). Se aprecia que hay una adecuada correspondencia entre los datos medidos y los datos del archivo, sobre todo en lo que respecta a la radiación solar.

Figura 1. Radiación solar global horizontal (Wh/m2). Figura 2. Temperatura media mensual (Wh/m2).

Figura 3. Temp. media máxima mensual (Wh/m2). Figura 4. Temp. media mínima mensual (Wh/m2).

5.2 Configuración geométrica y zonificación

El edificio consta de 8 niveles, incluyendo dos niveles subterráneos que funcionan principalmente como parking, la planta baja, una planta de entresuelo y cuatro plantas superiores. Tanto los sótanos como la planta baja abarcan la totalidad del solar. El entresuelo y las plantas superiores conforman un volumen alargado, orientado con su eje longitudinal en

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sentido norte-sur (lo cual provoca que las fachadas más amplias se orienten al Este y el Oeste).

El modelo de simulación se ha desarrollado tratando de respetar al máximo la configuración geométrica del edificio real, si bien se han efectuado algunos ajustes con el objeto de optimizar los procesos de análisis. Entre los ajustes más importantes se encuentran los siguientes:

a) Las plantas segunda y tercera se han modelado mediante una sola planta tipo, empleando un multiplicador de zonas equivalente a 2 para obtener resultados de ambas plantas.

b) Se ha definido una zonificación interna simplificada, tratando de diferenciar los espacios de trabajo de los espacios de servicio, así como las diferentes condiciones térmicas relacionadas con la ubicación de dichos espacios.

c) La configuración del modelo se ha desarrollado de tal manera que todas las zonas sean convexas, condición necesaria para poder emplear la opción de distribución solar completa interior y exterior de DesignBuilder. Dicha opción permite modelar con mayor detalle la distribución de la radiación solar que ingresa a los espacios, aspecto importante de cara a los objetivos del presente Estudio.

Por otro lado, en el modelo se han incluido bloques adicionales que representan a los edificios vecinos, con el objeto de considerar las sombras que éstos arrojan sobre el edificio analizado.

Las Figuras 5 a la 8 muestran imágenes correspondientes a los modelos 3D empleado en las simulaciones, incluyendo el edificio completo, la planta baja, el entresuelo y las plantas primera a la cuarta.

Figura 5. Modelo 3D, edificio completo.

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Figura 6. Modelo 3D, planta baja.

Figura 7. Modelo 3D, planta de entresuelo.

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Figura 8. Modelo 3D, plantas primera a la cuarta.

5.3 Cerramientos opacos

En la tabla siguiente se muestra una relación sintética de los cerramientos asignados al modelo del edificio original y al del actual, incluyendo sus valores de transmitancia y capacidad de calor. En el Anexo 2 se indican las características detalladas de cada uno de estos cerramientos.

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Figura 9: Tabla de cerramientos considerados

5.4 Acristalamientos

En las tablas siguientes se indican las propiedades detalladas y globales de dichos acristalamientos, antes y después de la reforma:

Figura 10: Tabla de propiedades del acristalamiento en el edificio original.

U (W/m2-K) = 0.675 U (W/m2-K) = 0.272

k-m (KJ/m2-K) = 57.4 k-m (KJ/m2-K) = 14.2

U (W/m2-K) = 0.675 U (W/m2-K) = 0.201

k-m (KJ/m2-K) = 57.4 k-m (KJ/m2-K) = 57.4

U (W/m2-K) = 0.682 U (W/m2-K) = 0.682

k-m (KJ/m2-K) = 57.4 k-m (KJ/m2-K) = 57.4

U (W/m2-K) = 1.167 U (W/m2-K) = 1.167

k-m (KJ/m2-K) = 56.5 k-m (KJ/m2-K) = 56.5

U (W/m2-K) = 1.730 U (W/m2-K) = 1.730

k-m (KJ/m2-K) = 104.6 k-m (KJ/m2-K) = 104.6

U (W/m2-K) = 0.547 U (W/m2-K) = 0.530

k-m (KJ/m2-K) = 158.0 k-m (KJ/m2-K) = 158.0

U (W/m2-K) = 0.545 U (W/m2-K) = 0.545

k-m (KJ/m2-K) = 158.0 k-m (KJ/m2-K) = 158.0

U (W/m2-K) = 2.195 U (W/m2-K) = 1.060

k-m (KJ/m2-K) = 180.4 k-m (KJ/m2-K) = 0.0

Cubierta inferior (planta baja)

Cubierta 03 Cubierta 03

Fachada oeste

Muro 02 Muro 02

Fachada norte (medianera)

Muro 03 Muro 03

U = Transmitancia térmica total

k-m = Capacidad de calor interna

Fachada sureste (chaflán)

Muro 01 Muro 05

Suelos interiores

Suelo interior 01 Suelo interior 02

Particiones (muros

interiores)

Partición 01 Partición 01

Cubierta superior (planta

cuarta)

Cubierta 01 Cubierta 02

Edificio original Edificio actual

Fachadas este y sur

Muro 01 Muro 04

Capa Vidrio / GasEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)Fuente

1 (Ext) Vidrio claro 0.006 0.900 Base de datos EnergyPlus

2 Cámara de aire 0.006 BS EN 673 / EnergyPlus

3 (Int) Vidrio claro 0.006 0.900 Base de datos EnergyPlus

3.094 W/m2-K Transmitancia total (U)

0.700 Transmisión solar total (SGHC)

0.604 Transmisión solar directa

0.781 Transmisión de luz

Acristalamiento 01 - Edificio original

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Figura 11: Tabla de propiedades del acristalamiento en el edificio actual.

5.5 Dispositivos de sombreado

En los modelos de simulación se han empleado dos tipos de dispositivos de sombreado. El primero consiste en un sistema de lamas móviles automatizadas, ubicadas en la parte exterior del acristalamiento. Su posición varía automáticamente desde un ángulo de apertura mínima hasta un ángulo de apertura máxima (y viceversa), con el objeto de bloquear la radiación solar directa sobre el acristalamiento. Para modelar dicho control se ha empleado el objeto de WindowProperty:ShadingControl > BlockBeamSolar de EnergyPlus.

La Figura 12 muestra imágenes comerciales del sistema de lamas móviles, mientras que la Figura 13 muestra los parámetros geométricos empleados en los modelos de simulación. Al respecto cabe señalar que DesignBuilder-EnergyPlus sólo permite modelar lamas planas. Se asume que las lamas tienen una conductividad de 0.1 W/m-K y que tanto la cara frontal como la posterior tienen una reflectividad solar y visible de 0.6, así como una emisividad de 0.4.

Figura 12. Imágenes comerciales del sistema de lamas móviles en posición cerrado y abierto.

Capa Vidrio / GasEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)Fuente

1 (Ext) Vidrio reflectante genérico 0.006 0.900 Base de datos EnergyPlus

2 Cámara de aire 0.013 BS EN 673 / EnergyPlus

3 (Int) Vidrio claro genérico 0.010 0.900 Base de datos EnergyPlus

2.639 W/m2-K Transmitancia total (U)

0.691 Transmisión solar total (SGHC)

0.577 Transmisión solar directa

0.763 Transmisión de luz

Acristalamiento 02 - Edificio actual

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Figura 13. Parámetros geométricos del sistema de lamas móviles en los modelos de simulación.

El sistema de lamas móviles se ha empleado en los modelos de los Escenarios de simulación 03 y 05. Sin embargo, de acuerdo a las características del edificio actual, solo se ha asignado a las ventanas de la planta primera a la planta cuarta, en las fachadas Este, Sureste (chaflán) y Sur. En esta última solo se consideran las ventanas adyacentes a la fachada Sureste.

El segundo dispositivo de sombreado consiste en una pantalla traslúcida interior, con una transmitancia y reflectancia solar de 0.2. Como criterio de control, se asume que este dispositivo se encuentra activo cuando sobre la ventana correspondiente se tiene una radiación solar incidente de 75 W/m2 o superior (cuando la radiación solar incidente es inferior a 75 W/m2 se considera que la pantalla se encuentra replegada). Las pantallas interiores se han asignado a las ventanas que no cuentan con lamas móviles en los modelos de los Escenarios 03 y 05, así como a la totalidad de las ventanas de los modelos en los Escenarios 01, 02 y 04.

5.6 Ganancias internas por personas

La Figura 14 muestra los datos de entrada relacionados con la ocupación del edificio, mientras que la Figura 16 indica los valores de la programación asociada a la misma. Estos parámetros se emplean para calcular las ganancias internas de calor debido a las personas, de acuerdo a la siguiente fórmula:

Ganancias por personas (W) = Superficie de suelo x Densidad de ocupación x Tasa metabólica x Factor metabólico x Valor de programación

Los valores de densidad han sido establecidos y estandarizados a partir de la información disponible sobre el uso del edificio. La tasa metabólica depende del tipo de actividad (mientras más intensa es esta última, mayor es la tasa metabólica), mientras que el factor metabólico permite ponderar la constitución física de los ocupantes: Hombre = 1.00, Mujer = 0.85, Niño = 0.75.

Densidad Tasa met. Ganancia

(pers/m2) (W/pers) (W/m2)

Áreas de trabajo 0.150 120 0.90 16.2 Ocupación

Áreas de servicio 0.030 120 0.90 3.2 Ocupación

Tipo de espacioFactor

Met.Programación

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Figura 14. Tabla de datos de entrada relacionados con la ocupación.

Como se expresa en la formula, la Programación de ocupación permite definir los periodos en que los espacios se encuentran ocupados (cuando el valor es distinto a cero), así como modificar en el tiempo las ganancias de calor asociadas, considerando un determinado patrón de uso del edificio. Por ejemplo, en los periodos en los que el valor de la programación es 0.80, la tasa de ganancias de calor por personas se reduce al 80%.

Figura 15. Programación de ocupación.

5.7 Ganancias internas por aparatos y equipos

La Figura 16 muestra los datos de entrada relacionados con el uso de aparatos y equipos dentro del edificio, mientras que la Figura 17 muestra los valores de la programación asociada a los mismos. Mediante estos datos se calculan los consumos energéticos y las ganancias de calor correspondientes, de acuerdo a la siguiente fórmula:

Consumos/ganancias por aparatos (W) = Superficie de suelo x Tasa de ganancias x valor de

programación.

Figura 16. Tabla de datos de entrada relacionados con los aparatos y equipos.

Nota: Cuando, como en este caso, la fracción de pérdida se considera nula, se asume que la

energía consumida equivale al calor ganado al interior del espacio. El calor ganado se reparte

en sus fracciones latente, radiante y convectiva de acuerdo a los valores correspondientes.

Como se expresa en la formula, la Programación de equipos permite definir cuándo se encuentran en funcionamiento los aparatos y equipos (si el valor es distinto a cero), así como modificar en el tiempo las ganancias de calor y los consumos energéticos asociados, considerando un determinado patrón de uso del edificio. Por ejemplo, en los periodos en los que el valor de la programación es 0.80, la tasa de consumos energéticos/ganancias de calor por aparatos y equipos se reduce al 80%.

00:00 - 08:00 = 0.05 00:00 - 08:00 = 0.00 00:00 - 24:00 = 0.00

08:00 - 09:00 = 0.80 08:00 - 09:00 = 0.80

09:00 - 13:00 = 1.00 09:00 - 13:00 = 1.00

13:00 - 14:00 = 0.80 13:00 - 14:00 = 0.80

14:00 - 16:00 = 1.00 14:00 - 16:00 = 1.00

16:00 - 20:00 = 0.20 16:00 - 24:00 = 0.00

20:00 - 24:00 = 0.05

1o de enero al 31 de diciembre

Lun a Jue Vie Sab y Dom

Ganancia

(W/m2)

Áreas de trabajo 12.0 Aparatos (Elec.) 0.00 0.00 0.20 0.80 Equipos

Áreas de servicio 3.0 Aparatos (Elec.) 0.00 0.00 0.20 0.80 Equipos

F. Perd. = Fracción de pérdida (calor expulsado al exterior), F. Lat. = Fracción latente

F. Rad. = Fracción radiante, F. Sens. = Fracción sensible

Tipo de espacio ConceptoF.

Perd.

F.

Lat.

F.

Rad.

F.

Sens.Programación

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Figura 17. Programación de aparatos y equipos.

5.8 Ganancias internas por iluminación

Los datos de entrada relacionados con el uso de la iluminación artificial en el edificio se muestran en la Figura 18, mientras que los valores de la programación asociada a la misma se muestran en la Figura 19. Mediante estos datos se calculan los consumos energéticos y las ganancias de calor correspondientes, de acuerdo a la siguiente fórmula:

Consumos/ganancias por iluminación (W) = Superficie de suelo x (Iluminancia mínima / 100) x

energía de iluminación (W/m2-100lux) x valor de programación.

Figura 18. Tabla de datos de entrada relacionados con la iluminación artificial.

Figura 19. Programación de iluminación.

Sin embargo es importante resaltar que, además de estos parámetros, en cada una de las áreas de trabajo de los Escenarios 03 y 05 se ha modelado un sensor lumínico que permite aumentar o disminuir de manera gradual la intensidad de iluminación de acuerdo a la disponibilidad de luz natural. Se considera que las luminarias se pueden atenuar hasta un 3% de su potencia total y que al alcanzar ese nivel se apagan por completo.

En el Escenario 05, al operar junto con el sistema de lamas móviles automatizadas, el sistema de control lumínico pretende representar de la manera más realista posible el sistema de control solar y lumínico del edificio real, considerando las limitaciones de los programas de simulación empleados.

00:00 - 08:00 = 0.05 00:00 - 08:00 = 0.05 00:00 - 24:00 = 0.05

08:00 - 09:00 = 0.80 08:00 - 09:00 = 0.80

09:00 - 13:00 = 1.00 09:00 - 13:00 = 1.00

13:00 - 14:00 = 0.80 13:00 - 14:00 = 0.80

14:00 - 16:00 = 1.00 14:00 - 16:00 = 1.00

16:00 - 20:00 = 0.20 16:00 - 24:00 = 0.05

20:00 - 24:00 = 0.05

1o de enero al 31 de diciembre

Lun a Jue Vie Sab y Dom

Ilumin. Min. Energ. Ilum. Ganancia

(lux) (W/m2-100lux) (W/m2)

Áreas de trabajo 500 4.20 21.00 0.00 0.37 0.18 0.45 Iluminación

Áreas de servicio 200 4.20 8.40 0.00 0.37 0.18 0.45 Iluminación

F. Ret. = Fracción de retorno (calor extraido), F. Rad. = Fracción radiante, F. Visib. = Fracción visible, F. Conv. = Fracción

convectiva

Tipo de espacioF.

Ret.

F.

Rad.

F.

Visib.

F.

Conv.Programación

00:00 - 08:00 = 0.05 00:00 - 08:00 = 0.05 00:00 - 24:00 = 0.05

08:00 - 09:00 = 0.80 08:00 - 09:00 = 0.80

09:00 - 13:00 = 1.00 09:00 - 13:00 = 1.00

13:00 - 14:00 = 0.80 13:00 - 14:00 = 0.80

14:00 - 16:00 = 1.00 14:00 - 16:00 = 1.00

16:00 - 20:00 = 0.20 16:00 - 24:00 = 0.05

20:00 - 24:00 = 0.05

1o de enero al 31 de diciembre

Lun a Jue Vie Sab y Dom

110150

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5.9 Sistema HVAC

Los sistemas de climatización han sido modelados mediante la opción HVAC Compacto de DesignBuilder, la cual permite incluir, mediante objetos Template de EnergyPlus, sistemas genéricos cuyos componentes particulares son auto-dimensionados.

En este caso se ha definido un sistema Fan Coil a cuatro tubos, con un circuito de agua caliente alimentado por una caldera a gas con un rendimiento nominal de 0.89, así como un circuito de agua fría alimentado por una enfriadora con un COP de referencia equivalente a 3.67. Ambos circuitos se consideran disponibles simultáneamente durante los periodos de ocupación del edificio y durante todo el año, de acuerdo a la programación indicada en la Figura 20. La temperatura de consigna en modo enfriamiento es de 25ºC, mientras que la temperatura de consigna en modo calentamiento es de 21ºC.

Figura 20. Programación de calefacción y refrigeración.

La ventilación mecánica asociada al sistema de climatización ha sido configurada para emplear aire de retorno, pero garantizando siempre una tasa de aire fresco mínima, en este caso 12.5 l/s-persona. Se ha asociado al sistema de ventilación mecánica la programación indicada en la Figura 21, de tal manera que la tasa de aire fresco de impulsión varía de acuerdo al nivel de ocupación (el valor 1 representa la tasa de aire fresco máxima, mientas que los valores fraccionales representan tasas de ventilación parciales).

Figura 21. Programación de ventilación mecánica.

6 RESULTADOS

En el presente apartado se muestra una síntesis de los resultados obtenidos mediante las simulaciones. Para cada uno de los escenarios planteados se ha realizado una simulación anual, considerando los datos de entrada indicados en el apartado anterior

6.1 Consumos energéticos globales

En primera instancia se muestra una tabla comparativa de los consumos energéticos (Figura 22), que se expresan en kWh/m2. Se incluyen los consumos por iluminación, calefacción (caldera), ventilación mecánica, bombas del sistema de climatización y refrigeración (enfriadora). En la tabla se muestra también el nivel de mejora de los Escenarios 02 al 05 respecto al Escenario 01, en términos de porcentaje de reducción en el consumo energético global. La Figura 23 muestra en forma gráfica los valores de esta tabla.

00:00 - 08:00 = 0.00 00:00 - 08:00 = 0.00 00:00 - 24:00 = 0.00

08:00 - 20:00 = 1.00 08:00 - 16:00 = 1.00

20:00 - 24:00 = 0.00 16:00 - 24:00 = 0.00

1o de enero al 31 de diciembre

Lun a Jue Vie Sab y Dom

00:00 - 08:00 = 0.00 00:00 - 08:00 = 0.00 00:00 - 24:00 = 0.00

08:00 - 09:00 = 0.80 08:00 - 09:00 = 0.80

09:00 - 13:00 = 1.00 09:00 - 13:00 = 1.00

13:00 - 14:00 = 0.80 13:00 - 14:00 = 0.80

14:00 - 16:00 = 1.00 14:00 - 16:00 = 1.00

16:00 - 20:00 = 0.20 16:00 - 24:00 = 0.00

20:00 - 24:00 = 0.00

1o de enero al 31 de diciembre

Lun a Jue Vie Sab y Dom

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Figura 22. Tabla comparativa de consumos energéticos asociados a la climatización e iluminación del edificio

(kWh/m2).

Figura 23. Gráfica comparativa de consumos energéticos asociados a la climatización e iluminación del edificio

(kWh/m2).

Se observa como el consumo energético total del Escenario 02 (edificio actual, sin lamas y sin control) es un 1,7% mas elevado que el del Escenario 01 (edificio original antes de la reforma). Esto es debido a que se han substituido los cerramientos de la fachada principal por unos con mayor aislamiento (menor coeficiente de transmisión) aunque con menor masa térmica.

Dado que el edificio se ubica en Barcelona, y dado el uso y cargas internas del mismo (por ocupación, iluminación y equipos), el consumo por refrigeración es mucho mas elevado que el de calefacción. El hecho de que el tipo de cerramiento sustituido en la fachada principal tenga mayor masa térmica que el nuevo cerramiento instalado, hace que el consumo global del edificio reformado sea algo superior que el del edificio original. Puede observarse que el edificio reformado tiene un menor consumo en calefacción que el edificio original debido a que el cerramiento de la fachada principal tiene un menor coeficiente de transmisión (mayor aislamiento), aunque el consumo en refrigeración es mayor en el edificio reformado que en el original debido a que el cerramiento original de la fachada principal tenía más masa térmica. Puesto que la simulación energética del edificio es dinámica, el valor de masa térmica influye en gran medida en los resultados obtenidos.

Tomando como referencia el Escenario 02 (actual, sin lamas, sin control), se muestran las mejoras producidas por lamas y control de luz. De esta forma, puede verse la mejora que producen los sitemas exclusivamente.

Ilum. Calef. Vent Bombas Refrig Total Mejora Total Mejora Total

KWh/m2 KWh/m

2 KWh/m

2 KWh/m

2 KWh/m

2 KWh/m

2 KWh/m

2 %

01. Original, Sin Lamas, Sin Control 46,7 12,2 7,9 8,1 36,3 111,2 1,9 1,68

02. Actual, Sin Lamas, Sin Control 46,7 9,2 8,0 8,9 40,3 113,1 Ref. Ref.

03. Actual, Con Lamas, Sin Control 46,7 10,9 6,3 7,4 33,3 104,6 8,5 7,52

04. Actual, Sin Lamas, Con Control 27,4 12,5 6,5 7,5 32,6 86,5 26,6 23,52

05. Actual, Con Lamas, Con Control 27,7 15,3 5,2 6,5 27,6 82,3 30,8 27,23

Figura 24: Tabla comparativa consumos energéticos (kWh/m2)

Ilum. Calef. Vent. Bombas Refrig. TOTAL Mejora

01. Original, Sin Lamas, Sin Control 46.7 12.2 7.9 8.1 36.3 111.2 Ref.

02. Actual, Sin Lamas, Sin Control 46.7 9.2 8.0 8.9 40.3 113.1 -1.7%

03. Actual, Con Lamas, Sin Control 46.7 10.9 6.3 7.4 33.3 104.6 6.0%

04. Actual, Sin Lamas, Con Control 27.4 12.5 6.5 7.5 32.6 86.5 22.2%

05. Actual, Con Lamas, Con Control 27.7 15.3 5.2 6.5 27.6 82.3 26.0%

110150

-33-

6.2 Balances térmicos del edificio

Para cuantificar mejor este hecho, se ha realizado un balance térmico del edificio, teniendo en cuenta las ganancias por cerramientos (que agrupan las pérdidas y ganancias por muros, suelos y cubiertas), por fuentes internas (personas y aparatos), por infiltración, por acristalamiento (que agrupan las ganancias solares y por conducción a través de las ventanas), por iluminación, por calefacción y por refrigeración, con las siguientes consideraciones:

1. Los valores representan la sumatoria de las ganancias y pérdidas de calor durante el año. Algunos valores implican solo ganancias, como en el caso de la iluminación, y otros solo pérdidas, como en el caso de la refrigeración. En el caso de los cerramientos, sin embargo, están implicadas tanto pérdidas como ganancias. Esto significa que si bien considerando todo el año el resultado es de pérdidas de calor a través de los cerramientos, hay periodos en los que éstos representen ganancias.

2. Las ganancias por refrigeración y calefacción representan la energía que el sistema de climatización extrae y aporta al espacio respectivamente, para mantener las condiciones de confort. Las principales diferencias respecto a los consumos energéticos correspondientes radican en que en este caso no entra en juego la eficiencia de los equipos ni se consideran las cargas asociadas al tratamiento del aire exterior de ventilación.

3. En un balance térmico perfecto, los valores totales de la columna a la derecha deberían tender a cero. Sin embargo, dado que se trata de cálculos dinámicos y que se encuentran involucrados aspectos como la inercia térmica, en este caso siempre hay valores residuales.

Figura 25. Tabla comparativa de balances térmicos globales del edificio (kWh/m2).

Figura 26. Gráfica comparativa de balances térmicos globales del edificio (kWh/m2).

En las Figuras 27 y 28 se han aislado, de los datos anteriores, los correspondientes a las pérdidas y ganancias de calor por refrigeración, calefacción e iluminación. Esto nos permite

Cerram. Gan. Int. Infilt. Acrist. Ilum. Calef. Refrig. TOTAL

01. Original, Sin Lamas, Sin Control -38.5 52.1 -9.4 25.5 46.7 1.9 -75.4 3.0

02. Actual, Sin Lamas, Sin Control -31.3 52.2 -9.5 25.0 46.7 1.3 -81.5 2.9

03. Actual, Con Lamas, Sin Control -29.5 52.2 -9.2 12.4 46.7 1.5 -71.6 2.6

04. Actual, Sin Lamas, Con Control -28.0 52.4 -9.2 26.0 27.4 1.9 -68.0 2.3

05. Actual, Con Lamas, Con Control -27.0 52.3 -8.9 13.1 27.7 2.2 -57.5 1.9

110150

-34-

establecer una relación más clara entre los balances térmicos y los consumos energéticos asociados, sobre todo en términos de porcentajes de mejora.

Nota: Para calcular los valores totales de la tabla de la Figura 27 se han invertido los valores

negativos (pérdidas de calor) asociados a la refrigeración.

Refrig. Calef. Ilum. Total Mejora Total

KWh/m2 KWh/m

2 KWh/m

2 KWh/m

2 %

01. Original, Sin Lamas, Sin Control -75,4 1,9 46,7 124,1 4,17

02. Actual, Sin Lamas, Sin Control -81,5 1,3 46,7 129,5 Ref.

03. Actual, Con Lamas, Sin Control -71,6 1,5 46,7 119,8 7,49

04. Actual, Sin Lamas, Con Control -68,0 1,9 27,4 97,3 24,86

05. Actual, Con Lamas, Con Control -57,5 2,2 27,7 87,4 32,51

Figura 27. Tabla comparativa de balances térmicos parciales del edificio (kWh/m2).

Figura 28. Gráfica comparativa de balances térmicos parciales del edificio (kWh/m2).

Análisis de resultados Escenario 02:

Se puede apreciar que el consumo de refrigeración es mayor en el Escenario 02 (edificio reformado, sin lamas y sin control iluminación) que en el Escenario 01(edificio antes de la reforma), pasando de 75,4 a 81,5 kWh/m

2 respectivamente. Sin embargo, el consumo de

calefacción disminuye de 1,9 a 1,3 kWh/m2 respectivamente.

Análisis de resultados Escenario 03:

En los resultados del Escenario 03 (edificio reformado con lamas sin control iluminación) se puede apreciar que el consumo de refrigeración baja considerablemente respecto el del Escenario 02, pasando de 81,5 a 71,6 kWh/m

2 respectivamente debido a la implantación de

lamas móviles de protección solar. Sin embargo, el consumo de calefacción aumenta sensiblemente pasando de 1,3 a 1,5 kWh/m

2 debido a que si bien las lamas móviles permiten la

entrada de radiación solar difusa, impiden la entrada de radiación solar directa (para evitar deslumbramientos) y por tanto existen menos ganancias de calor gratuitas en invierno, lo que hace que suba sensiblemente la demanda de calefacción respecto el Escenario 02. Puede notarse también que el consumo de iluminación permanece constante tanto en el Escenario 01, como en el Escenario 02 y en el Escenario 03 debido a que el sistema de iluminación simulado no dispone de control de iluminación, estando las luminarias encendidas durante todo el horario de ocupación y uso del edificio, independientemente de la luz natural que está entrando dentro del edificio.

110150

-35-

La mejora del consumo energético del edificio es de un 3,5% respecto el edificio original, y de un 7,5% respecto al edificio reformado, sin contar con lamas ni sistema de control de iluminación.

Análisis de resultados Escenario 04:

En cuanto a las resultados obtenidos en la simulación del Escenario 04 (edificio reformado sin lamas pero con control de iluminación), y comparándolos con el del Escenario 02 (edificio reformado sin lamas ni control de iluminación) se puede observar que la mejora en los consumos energéticos globales del edificio son notables, debido sobretodo a la disminución del consumo por iluminación, pasando de 46,7 a 27,4 kWh/m

2. También el consumo por

refrigeración disminuye sensiblemente pasando de 81,5 kWh/m2 a 68 kWh/m

2, de lo que se

extrae que la reducción en el consumo de iluminación influye sustancialmente de forma positiva sobre el consumo de refrigeración. No obstante, la reducción en el consumo de iluminación tiene efectos negativos en el consumo del edificio en calefacción, pasando de 1,3 a 1,9 kWh/m

2

aunque dadas las diferencias de los valores de consumos energéticos entre refrigeración/iluminación y calefacción, hace que esta penalización no influya de manera significativa en el cómputo global de consumo energético del edificio.

La mejora del consumo energético del edificio es de un 21,6% respecto el edificio original, y de un 24,8% respecto al edificio reformado sin lamas ni sistema de control de iluminación.

Análisis de resultados Escenario 05:

Comparando los resultados obtenidos en la simulación del Escenario 05 (edificio reformado con lamas y con control de iluminación), que contiene todas las actuaciones que se han implementado en la reforma integral del edificio, con el Escenario 04 (edificio reformado sin lamas y con control de iluminación), se observa que el consumo por refrigeración se reduce de 68 a 57,5 kWh/m

2 debido a la acción de protección solar de las lamas móviles en fachada, si

bien el consumo por iluminación y el de calefacción aumenta sensiblemente debido a que las lamas móviles, si bien permiten la entrada de radiación solar difusa, impiden la entrada de radiación solar directa (para evitar deslumbramientos) y por tanto existen menos ganancias de calor gratuitas en invierno, lo que hace que suba sensiblemente la demanda de calefacción, no siendo muy significativas estas diferencias en el cómputo global del consumo energético del edificio, obteniéndose una mejora del 29,6% respecto al edificio antes de la reforma, y de un 32,50% respecto al edificio reformado sin lamas ni control de iluminación.

De los resultados obtenidos se pueden extraer conclusiones acerca de las mejoras energéticas debidas a la implantación del sistema de protección solar así como de control de iluminación, tanto de forma separada como conjunta.

Consideraciones relativas al edificio:

Los resultados obtenidos y comentados anteriormente, hacen referencia a nivel de EDIFICIO (todo el edificio al completo), incluyendo todas sus fachadas, plantas y espacios interiores. Cabe decir que el sistema de protección solar sólo está instalado en las fachadas Este y Sur Este (chaflán), no existiendo este sistema de protección solar en la fachada posterior trasera con orientación Oeste. Tampoco existe sistema de lamas de protección solar en toda la planta baja y planta altillo del edificio, de manera que los resultados obtenidos en la mejora de consumos energéticos sería aún mayor si se hubieran instalado lamas en la fachada posterior Oeste, así como el la planta baja y altillo del edificio.

Con el fin de poder cuantificar el efecto del sistema de lamas y de control solar, se ha realizado una simulación a nivel de ZONA, de una zona representativa que dispone del sistema de lamas y control de luz, de manera que en los resultados de las mejoras obtenidas en esta zona no intervendrán el resto de zonas que no disponen de estos sistemas. Esta simulación se realiza en el siguiente apartado.

110150

-36-

6.3 Balances térmicos de una ZONA representativa con sistema de lamas móviles

Como se indica en el apartado de Datos de entrada, el sistema de lamas móviles no ha sido instalado en todas las ventanas del edificio, sino sólo en las ventanas de las plantas primera a la cuarta, en las fachadas este, sureste y sur (en esta última solo se consideran las ventanas adyacentes a la fachada sureste). De esa manera, sólo el 42.2% de la superficie ocupada total del edificio cuenta con dicho sistema. Esto, aunado al hecho de que la planta baja presenta una exposición a la radiación solar muy distinta al resto de las plantas debido a su configuración geométrica, dificulta medir el verdadero impacto del sistema de lamas móviles cuando se muestran los datos a nivel edificio.

Para tener una mejor aproximación a este aspecto del desempeño del edificio, en el presente apartado se muestran los balances térmicos calculados en una zona representativa en la que se ha empleado el sistema de lamas móviles. En este caso se trata de la Zona frontal 02 de la planta segunda (ver Figura 29).

Nota: Para estos datos aplican todas las consideraciones hechas en el apartado anterior.

Figura 29. Identificación de la zona analizada en el presente apartado.

Cerram. Gan. Int. Infilt. Acrist. Ilum. Calef. Refrig. TOTAL

01. Original, Sin Lamas, Sin Control -35,4 54,0 -9,9 45,4 47,8 1,1 -98,0 5,0

02. Actual, Sin Lamas, Sin Control -20,7 54,2 -10,2 43,0 47,8 0,3 -109,5 4,9

03. Actual, Con Lamas, Sin Control -15,5 54,2 -9,5 6,8 47,8 0,6 -80,6 3,9

04. Actual, Sin Lamas, Con Control -17,0 54,3 -9,8 43,9 20,8 0,7 -89,3 3,7

05. Actual, Con Lamas, Con Control -13,3 54,3 -9,1 8,6 22,1 1,0 -60,9 2,8

Figura 30. Tabla comparativa de balances térmicos globales de la Zona frontal 02 (kWh/m2).

110150

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Figura 31. Gráfica comparativa de balances térmicos globales de la Zona frontal 02 (kWh/m2).

Figura 32. Tabla comparativa de balances térmicos parciales de la Zona frontal 02 (kWh/m2).

Figura 33. Gráfica comparativa de balances térmicos parciales de la Zona frontal 02 (kWh/m2).

Puede observarse que los resultados de mejora en los consumos energéticos a nivel de ZONA aumentan considerablemente respecto los consumos energéticos a nivel EDIFICIO, consiguiéndose unas mejoras del 42,8% respecto al edificio original antes de la reforma, y de un 46,7% respecto al edificio reformado sin lamas ni control de iluminación.

Refrig. Calef. Ilum. TOTAL Mejora

-98.0 1.1 47.8 146.9 Ref.

-109.5 0.3 47.8 157.7 -7.4%

-80.6 0.6 47.8 129.0 12.2%

-89.3 0.7 20.8 110.7 24.6%

-60.9 1.0 22.1 84.0 42.8%

01. Original, Sin Lamas, Sin Control

02. Actual, Sin Lamas, Sin Control

03. Actual, Con Lamas, Sin Control

04. Actual, Sin Lamas, Con Control

05. Actual, Con Lamas, Con Control

110150

-38-

6.4 Comparación de consumos energéticos medidos y simulados por iluminación

Dado que se dispone de datos reales medidos de los consumos energéticos por iluminación, correspondientes a un año completo en el edificio actual (Escenario 05), es posible hacer una comparación entre éstos y los datos obtenidos en las simulaciones.

A continuación se muestran los datos de consumo eléctrico por iluminación extraídos del módulo LRA de LUXMATE, correspondientes a las fechas comprendidas entre Junio 2010 y Mayo 2011:

La tabla de la Figura 34 y la gráfica de la Figura 35 muestran dicho análisis comparativo. Se aprecia un buen nivel de correspondencia entre los datos medidos y los datos obtenidos de las simulaciones. Si bien en los primeros y los últimos meses las diferencias llegan a ser significativas, el resto muestra un patrón bastante ajustado. Por otro lado, si se consideran los consumos anuales, la diferencia es sólo de un 3.5%.

Esta comparación nos ofrece un buen nivel de fiabilidad en los modelos de simulación desarrollados, sobre todo en lo que respecta al funcionamiento de las lamas móviles y el sistema de control de la iluminación. En cuanto al resto de los parámetros de consumo energético, como los asociados a la calefacción y la refrigeración, no fue posible compararlos ya que no se dispone de datos medidos diferenciados.

Figura 34. Tabla comparativa de consumos energéticos por iluminación medidos y simulados en el Escenario 05

(kWh/m2).

Edificio: SERVEIS TERRITORIALS DE TREBALL

Situación: C/ Carrera 12-24. BARCELONA

Fecha Inicial : 01 de Junio 2010

FechaFinal : 31 de Mayo 2011

Luminaria DALI : 2 x 36 W

Numero Luminarias : 1.137

Potencia Instalada (W) 81.864

JUNIO-2010 11.450,26 KW

JULIO-2010 11.462,26 KW

AGOSTO-2010 10.657,44 KW

SEPTIEMBRE-2010 11.370,64 KW

OCTUBRE-2010 11.878,58 KW

NOVIEMBRE-2010 12.315,18 KW

DICIEMBRE-2010 12.910,79 KW

ENERO-2011 12.134,43 KW

FEBRERO-2011 11.539,17 KW

MARZO-2011 11.522,12 KW

ABRIL-2011 10.443,91 KW

MAYO-2011 11.714,40 KW

TOTAL 139.399,18 KW

Datos de Consumo de Energía

Luxmate Profesional - LRA

0,00 KW

2.000,00 KW

4.000,00 KW

6.000,00 KW

8.000,00 KW

10.000,00 KW

12.000,00 KW

14.000,00 KW

Medidos Simulación Variación

Ene 2.33 2.77 -19.1%

Feb 2.21 2.23 -0.6%

Mar 2.21 2.15 2.7%

Abr 2.00 2.15 -7.3%

May 2.25 2.21 1.8%

Jun 2.20 2.02 8.1%

Jul 2.20 2.10 4.5%

Ago 2.05 2.05 0.0%

Sep 2.18 2.17 0.7%

Oct 2.28 2.58 -13.2%

Nov 2.36 2.52 -6.8%

Dic 2.48 2.75 -11.1%

TOTAL 26.76 27.71 -3.5%

110150

-39-

Figura 35. Gráfica comparativa de consumos energéticos por iluminación medidos y simulados en el Escenario 05

(kWh/m2).

Las diferencias, aunque pequeñas, entre los consumos reales extraídos de la instalación y los obtenidos de la simulación pueden ser debidas a los siguientes factores:

1.- El horario de uso del edificio implementado en la simulación puede diferir en cierta medida del horario real de la instalación.

2.- Los datos del archivo climático utilizado en la simulación corresponde a una base de datos de IWEC (Ashrae), que difieren en cierta medida de los datos climáticos reales de la temporada desde Junio 2010 a Mayo 2011, que es la temporada de la cual se disponen datos reales de consumo en iluminación. Dado que se dispone de los archivos climáticos reales de una estación meteorológica en una ubicación próxima a la del edificio objeto del Estudio, facilitados por el “Servei Metereològic de Catalunya – METEOCAT”, se ha hecho la comparación entre ambos datos (ya explicada en el apartado 5.1 del presente Estudio). A continuación se muestra la comparación:

Figura 36. Comparación Radiación solar global horizontal (Wh/m2)

3.- En la simulación no se considera la luz que pasa a través de las particiones interiores que separan las zonas de fachada con las zonas interiores, lo que induce a diferencias entre los consumos reales de iluminación extraídos de la instalación y los obtenidos mediante la simulación.

7 CONCLUSIONES

En el presente apartado se exponen las conclusiones del Estudio realizado.

110150

-40-

El presente Estudio se ha realizado sobre el ejemplo de un edificio recientemente reformado que tiene instalado un sistema de control de iluminación y de lamas exteriores Luxmate, del cual se disponen datos reales de consumo eléctrico por iluminación desde Mayo 2010 a Mayo 2011. Sin embargo, no se disponen consumos reales del sistema de climatización dado que no se han podido tomar lecturas de los analizadores de redes instalados en los cuadros eléctricos.

Con este Estudio, se ha cuantificado la influencia que tiene un sistema de regulación de luz y de lamas exteriores de protección solar en el consumo energético del edificio, no sólo en términos de consumo de iluminación, sino también en el consumo energético del sistema de climatización.

7.1 Escenarios del EDIFICIO

Se han simulado distintos Escenarios para poder cuantificar las mejoras en el consumo energético de los sistemas de control de luz y de lamas exteriores implantados, tanto de forma individual como conjunta. Dichos Escenarios se resumen a continuación:

- Escenario 01. Edificio original (antes de la reforma), sin lamas móviles y sin control de la iluminación.

- Escenario 02. Edificio actual, sin lamas móviles y sin control de iluminación.

- Escenario 03. Edificio actual, con lamas móviles, sin control de la iluminación

- Escenario 04. Edificio actual, sin lamas móviles, con control de iluminación.

- Escenario 05. Edificio actual, con lamas móviles y con control de la iluminación.

La simulación se ha realizado tanto a nivel de EDIFICIO como a nivel de ZONA.

En el primer caso (nivel EDIFICIO), la simulación comprende todas la zonas y plantas de edificio, llegando a resultados de consumos energéticos asociados al sistema iluminación y los asociados al sistema de climatización en cada uno de los Escenarios, y que se resumen a continuación.

NIVEL EDIFICIO

Refrig. Mejora Refrig. Calef. Mejora Calef. Ilum. Mejora Ilum. Total Mejora Total Mejora Total

KWh/m2 % KWh/m

2 % KWh/m

2 % KWh/m

2 KWh/m

2 %

01. Original, Sin Lamas, Sin Control -75,4 7,48 1,9 -46,15 46,7 0,00 124,1 5,4 4,17

02. Actual, Sin Lamas, Sin Control -81,5 Ref. 1,3 Ref. 46,7 Ref. 129,5 Ref. Ref.

03. Actual, Con Lamas, Sin Control -71,6 12,15 1,5 -15,38 46,7 0 119,8 9,7 7,49

04. Actual, Sin Lamas, Con Control -68,0 16,56 1,9 -46,15 27,4 41,33 97,3 32,2 24,86

05. Actual, Con Lamas, Con Control -57,5 29,45 2,2 -69,23 27,7 40,69 87,4 42,1 32,51

Figura 37. Tabla comparativa de balances térmicos parciales del edificio (kWh/m2).

Figura 38. Gráfica comparativa de balances térmicos parciales del edificio (kWh/m2).

110150

-41-

Cabe destacar que tanto la fachada posterior (con orientación Oeste), como las fachadas principales de planta baja y planta altillo (con orientación Este) no disponen de sistema de lamas móviles en acristalamientos, por lo que en los resultados obtenidos influyen tanto las zonas con lamas como las zonas sin protección solar alguna. No obstante, las mejoras obtenidas en los Escenarios 03, 04 y 05 son significativas.

7.1.1 Análisis Escenario 03 (Edificio actual, con lamas, sin control) – NIVEL

EDIFICIO:

Tomando como referencia los resultados del Escenario 02 (Edificio actual, sin lamas, sin control), se aprecia que el Escenario 03 (únicamente implantando un sistema de lamas exteriores) se obtiene una reducción del 7,50% en el consumo energético global de clima + iluminación.

Este Escenario 03 permite obtener los ahorros energéticos debido a la implantación de un sistema de lamas móviles en superficies acristaladas de fachada exclusivamente.

La distribución de consumos energéticos distinguiendo entre refrigeración, calefacción e iluminación son los siguientes:

Desglosando este porcentaje global de ahorro en los distintos tipos de consumo energético:

- Refrigeración: se obtiene una reducción del consumo por refrigeración del 12,14% respecto al Escenario 02. Se puede ver claramente la influencia de sólo las lamas en el sistema de refrigeración, debido a que las lamas tienen una clara función de evitar la radiación solar directa a través de las superficies acristaladas de fachada. A destacar que los resultados son a nivel de Edificio y por tanto éstos incluyen zonas del edificio que no tienen lamas de protección solar (fachada trasera orientación Oeste y fachadas principales planta baja y planta entresuelo con orientación Este).

- Calefacción: en este caso aumenta el consumo por calefacción un 15,4% respecto al mismo edificio sin sistema de lamas exteriores en ventanas. El hecho de que las lamas exteriores estén protegiendo la entrada de radiación solar directa a través de ventanas tiene una clara influencia en el sistema de calefacción puesto que son ganancias caloríficas gratuitas que van a favor del sistema de calefacción. Sin embargo, dado que el peso del consumo por calefacción respecto al consumo por iluminación y refrigeración no es muy representativo dado el emplazamiento y características del edificio, hace que este aumento del 15,4% no tenga mucha influencia en el cómputo de consumo energético global del edificio. Además, en esta cuantificación del consumo energético no se tienen en cuenta los aspectos de mejora del confort de los ocupantes del edificio dado que no permitiendo la entrada de radiación solar directa a través de ventanas se evitan deslumbramientos no deseados, así como el calentamiento excesivo de los cuerpos próximos a las ventanas de fachada, incluso en invierno.

60%

1%

39% Refrigeración

Calefacción

Iluminación

110150

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- Iluminación: permanece constante dado que ni Escenario 02 ni Escenario 03 disponen de control de iluminación y por lo tanto la iluminación está al 100% durante todo el periodo de funcionamiento del Edificio, sin tener en cuenta la incidencia de luz natural a través de ventanas.

7.1.2 Análisis Escenario 04 (Edificio actual, sin lamas, con control) – NIVEL

EDIFICIO:

El Escenario 04 (con sistema de iluminación implantado, pero sin lamas), se observa una reducción del 24,9% respecto al Escenario 02.

Este Escenario 04 permite obtener los ahorros energéticos debido a la implantación de un sistema de control de iluminación exclusivamente.

La distribución de consumos energéticos distinguiendo entre refrigeración, calefacción e iluminación son los siguientes:

Desglosando este porcentaje global de ahorro en los distintos tipos de consumo energético:

- Refrigeración: en este caso se obtiene una reducción del consumo por refrigeración del 16,56% respecto al Escenario 02, únicamente debido a que se reducen las ganancias internas por iluminación a combatir por el sistema de climatización dado que se dispone de un sistema de regulación de luz, que modula la intensidad de las luminarias en función de la entrada de luz natural a través de superficies acristaladas de fachada.

- Calefacción: en este caso el consumo del sistema de calefacción aumenta un 46,15% respecto al mismo edificio sin control de iluminación. Esto es debido a que se reducen las ganancias internas por iluminación que van a favor del sistema de calefacción en invierno, y por lo tanto deben ser combatidas por éste. Sin embargo, dado que el peso del consumo por calefacción respecto al consumo por iluminación y refrigeración no es muy representativo dado el emplazamiento y características del edificio, hace que este aumento del 46,15% no tenga mucha influencia en el cómputo de consumo energético global del edificio.

- Iluminación: debido a la implantación del sistema de control de iluminación, el consumo energético asociado a esta instalación disminuye un 41,32% respecto al mismo edificio sin sistema de control de iluminación.

70%

2%

28% Refrigeración

Calefacción

Iluminación

110150

-43-

7.1.3 Análisis Escenario 05 (Edificio actual, con lamas, con control) – NIVEL

EDIFICIO:

El Escenario 05 (con sistema de iluminación y de lamas móviles en superficies acristaladas de fachada implantados), se observa una reducción del 32,51% respecto al Escenario 02.

Este Escenario 05 permite obtener los ahorros energéticos debido a la combinación de la implantación de un sistema de control de iluminación y de lamas móviles en superficies acristaladas de fachada.

La distribución de consumos energéticos distinguiendo entre refrigeración, calefacción e iluminación son los siguientes:

Desglosando este porcentaje global de ahorro en los distintos tipos de consumo energético:

- Refrigeración: en este caso se obtiene una reducción del consumo por refrigeración del 29,44% respecto al Escenario 02, debido a la combinación de la implantación de un sistema de control de iluminación y también de un sistema de lamas móviles en superficies acristaladas de fachada.

- Calefacción: en este caso el consumo del sistema de calefacción aumenta un 69,23% respecto al mismo edificio sin control de iluminación ni lamas móviles exteriores. Esto es debido a que se reducen las ganancias internas por iluminación que van a favor del sistema de calefacción en invierno y también se reducen las ganancias internas gratuitas debido a la entrada de radiación solar directa a través de ventanas, dado que todo ello debe ser combatido por el sistema de calefacción. No obstante, este aumento no tiene mucho peso en el cómputo de consumo global del edificio debido al poco peso que tiene la calefacción en relación con la refrigeración y la iluminación.

- Iluminación: en este caso el consumo del sistema de iluminación se reduce un 40,68% respecto al mismo edificio sin control de iluminación ni lamas exteriores. Este porcentaje es algo menor que en Escenario 04 (41,32%) puesto que como se ha expuesto anteriormente, el hecho de que las lamas móviles exteriores impidan la entrada de radiación solar directa a través de las ventanas de fachada, afecta a la entrada de luz natural desde el exterior y por tanto debe subir levemente la intensidad de las luminarias.

7.2 Escenarios de una ZONA

Cuando se realiza la simulación a nivel de ZONA, los resultados varían considerablemente. Se ha realizado la simulación de una sola zona del edificio la cual tiene sistema de lamas móviles en su fachada. Concretamente, se ha simulado la zona representada en el dibujo como “zona frontal 02”, la cual tiene fachada con orientación Este:

66% 2%

32% Refrigeración

Calefacción

Iluminación

110150

-44-

Figura 39. Identificación de la zona analizada en el presente apartado.

Con la simulación de esta única zona del edificio, se puede cuantificar de manera más precisa la influencia de un sistema de lamas móviles en fachada, dado que en los resultados no influyen los balances energéticos de zonas del edificio que no disponen de este sistema, tales como los espacios de planta baja y planta altillo, así como los espacios que dan a la fachada trasera con orientación Oeste.

A continuación se muestran los resultados obtenidos para la zona analizada:

Figura 40. Tabla comparativa de balances térmicos parciales de la Zona frontal 02 (kWh/m2).

NIVEL ZONA

Refrig. Mejora Refrig. Calef. Mejora Calef. Ilum. Mejora Ilum. Total Mejora Total Mejora Total

KWh/m2 % KWh/m

2 % KWh/m

2 % KWh/m

2 KWh/m

2 %

01. Original, Sin Lamas, Sin Control -98 10,50 1,1 -266,67 47,8 0,00 146,9 10,8 6,85

02. Actual, Sin Lamas, Sin Control -109,5 Ref. 0,3 Ref. 47,8 Ref. 157,7 Ref. Ref.

03. Actual, Con Lamas, Sin Control -80,6 26,39 0,6 -100,00 47,8 0 129,0 28,7 18,20

04. Actual, Sin Lamas, Con Control -89,3 18,45 0,7 -133,33 20,8 56,49 110,7 47,0 29,80

05. Actual, Con Lamas, Con Control -60,9 44,38 1,0 -233,33 22,1 53,77 84,0 73,7 46,73

110150

-45-

Figura 41. Gráfica comparativa de balances térmicos parciales de la Zona frontal 02 (kWh/m2).

A continuación se muestra un comparativo de las mejoras obtenidas en cada uno de los Escenarios simulados, entre nivel de EDIFICIO y nivel de ZONA, respecto al Escenario 02 (Edificio actual, sin lamas, sin control):

7.2.1 Análisis Escenario 03 (Edificio actual, con lamas, sin control – NIVEL

ZONA):

Figura 42. Gráfica comparativa mejoras Escneario 03 nivel EDIFICIO vs nivel ZONA.

7.2.2 Análisis Escenario 04 (Edificio actual, sin lamas, con control) – NIVEL

ZONA:

Figura 43. Gráfica comparativa mejoras Escneario 04 nivel EDIFICIO vs nivel ZONA.

12,15

-15,38

0 7,49

26,39

-100,00

0

18,20

-120,00

-100,00

-80,00

-60,00

-40,00

-20,00

0,00

20,00

40,00

MejoraRefrig.

Mejora Calef. Mejora Ilum. Mejora Total

Nivel Edificio

Nivel zona

16,56

-46,15

41,33

24,86 18,45

-133,33

56,49

29,80

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

MejoraRefrig.

Mejora Calef. Mejora Ilum. Mejora Total Nivel Edificio

Nivel Zona

110150

-46-

7.2.3 Análisis Escenario 05 (Edificio actual, con lamas, con control) – NIVEL

ZONA:

Figura 44. Gráfica comparativa mejoras Escneario 05 nivel EDIFICIO vs nivel ZONA.

7.3 Conclusiones finales

Se puede observar en los comparativos anteriores que las mejoras de ahorro energético global son sustancialmente mayores en el caso de la simulación a nivel de ZONA, puesto que como se ha comentado anteriormente no influyen las zonas del edificio donde no hay instalado sistema de lamas móviles en fachada.

En el caso concreto del sistema de refrigeración, debe tenerse en cuenta que a nivel de ZONA se ha simulado un espacio con fachada orientada a Este. Si se realizara la simulación a nivel de ZONA para un espacio con fachada orientada a Oeste protegida con lamas móviles, el ahorro energético del sistema de refrigeración sería aún mayor puesto que la radiación solar incidente en verano, en un emplazamiento tal como Barcelona, es mayor en orientaciones Oeste (sol de tarde) que en orientaciones Este (sol de mañana). No obstante, el edificio objeto del presente Estudio no dispone de lamas de protección solar en la fachada Oeste.

De estos resultados y comparativos efectuados anteriormente, se extrae que en un clima como el de Barcelona y en un edificio con uso administrativo, que cuenta con altas cargas internas tanto por equipos, iluminación y ocupación, las cargas casi siempre son positivas, por lo que el sistema de refrigeración tiene que combatirlas durante todo el año y por tanto el sistema de calefacción tiene poco peso en lo que se refiere al consumo energético global del edificio.

Por tanto, un sistema de lamas móviles de protección solar de las superficies acristaladas en fachada, es totalmente aconsejable en edificios en ubicaciones con climatologías similares a Barcelona y con usos similares al del edificio simulado, dado que se obtienen importantes ahorros energéticos en el sistema de refrigeración como se ha mostrado anteriormente.

Dichos ahorros son (Escenario 03) del 18,20% respecto al consumo total del edificio referidos a una ZONA y del 7,49% respecto a todo el EDIFICIO.

En cuanto a la iluminación, si nos referimos a una ZONA Este, el ahorro tan sólo por el control es del 56,49% del consumo de la misma y a nivel de nuestro EDIFICIO es del 41,33%.

Ese control sería el responsable, él sólo, de un ahorro del 29,80% del consumo (clima+iluminación) a nivel de ZONA y del 24,86% del consumo (clima+iluminación) del EDIFICIO y de ahí, la importancia del control de iluminación.

Si ahora vemos la combinación de lamas móviles y control de luz, resulta que el control de luz, por sí sólo, ahorra un 53,77% del consumo de luz en la ZONA y 40,69% en el EDIFICIO. Y la mejora del consumo (clima+iluminación), incluyendo lamas móviles y control de luz resulta del

29,45

-69,23

40,69 32,51 44,38

-233,33

53,77 46,73

-250,00

-200,00

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

MejoraRefrig.

Mejora Calef. Mejora Ilum. Mejora Total

Nivel Edificio

Nivel Zona

110150

-47-

43,73% en la ZONA y del 32,51% en el eidificio, por lo que la asociación de lamas y control de luz es altamente beneficiosa de cara al ahorro energético del edificio.

Por último, remarcar que se han comparado los consumos por iluminación simulados con los extraídos de la instalación en funcionamiento, obteniendo valores muy próximos como se puede apreciar en el siguiente gráfico:

Figura 45. Tabla comparativa de consumos energéticos por iluminación medidos y simulados en el Escenario 05

(kWh/m2).

Figura 46. Gráfica comparativa de consumos energéticos por iluminación medidos y simulados en el Escenario 05

(kWh/m2).

La proximidad entre los resultados de consumo energético por iluminación simulados y reales confieren un alto grado de fiabilidad al presente Estudio.

Barcelona, Enero de 2012 EL FACULTATIVO

Juan Hernández Mayor Dr. Ingeniero Industrial

Nº Col. 3.687 CO

Medidos Simulación Variación

Ene 2.33 2.77 -19.1%

Feb 2.21 2.23 -0.6%

Mar 2.21 2.15 2.7%

Abr 2.00 2.15 -7.3%

May 2.25 2.21 1.8%

Jun 2.20 2.02 8.1%

Jul 2.20 2.10 4.5%

Ago 2.05 2.05 0.0%

Sep 2.18 2.17 0.7%

Oct 2.28 2.58 -13.2%

Nov 2.36 2.52 -6.8%

Dic 2.48 2.75 -11.1%

TOTAL 26.76 27.71 -3.5%

110150

-48-

II ANEXO 1: GRÁFICAS DE DATOS CLIMÁTICOS

Las siguientes gráficas muestran los principales datos contenidos en el archivo de datos

climáticos que ha sido empleado en las simulaciones energéticas.

Gráfica 1. Gráfica anual de temperatura de bulbo seco horaria.

Gráfica 2. Gráfica anual de temperatura de bulbo húmedo horaria.

110150

-49-

Gráfica 3. Gráfica anual de humedad relativa horaria.

Gráfica 4. Gráfica anual de radiación solar directa horaria.

Gráfica 5. Gráfica anual de radiación solar difusa horaria.

110150

-50-

Gráfica 6. Gráfica anual de frecuencia y dirección del viento.

110150

-51-

110150

-52-

III ANEXO 2: CARACTERÍSTICAS DETALLADAS DE LOS

CERRAMIENTOS

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext) Aplacado pétreo 0.020 1.300 1700.00 1000 Lider

2 Ladrillo perforado 0.140 0.567 1000.00 1020 Lider

3 Aislamiento Poliestireno expandido 0.030 0.038 1000.00 30 Lider

4 Tabique LH 0.050 0.228 1000.00 670 Lider

5 (int) Enlucido yeso 0.020 0.570 1000.00 1150 Lider

0.675 W/m2-K Transmitancia total (U) 57.40

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

Muro 01 - Fachadas este, sur y sureste (chaflan) antes de reforma

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Emisividad interior

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext) Ladrillo perforado 0.140 0.567 1000.00 1020 Lider

2 Aislamiento Poliestireno expandido 0.030 0.038 1000.00 30 Lider

3 Tabique LH 0.050 0.228 1000.00 670 Lider

4 (int) Enlucido yeso 0.020 0.570 1000.00 1150 Lider

0.682 W/m2-K Transmitancia total (U) 57.40

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Muro 02 - Fachada oeste antes y después de reforma

Emisividad interior

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext) Ladrillo perforado 0.140 0.567 1000.00 1020 Lider

2 Cámara de aire no ventilada 0.050 Lider

3 Tabique LH 0.050 0.228 1000.00 670 Lider

4 (int) Enlucido yeso 0.020 0.570 1000.00 1150 Lider

1.167 W/m2-K Transmitancia total (U) 56.50

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Muro 03 - Fachada norte (medianera) antes y después de la reforma

Emisividad interior

R = 0.18 m2-K/W

110150

-53-

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext) Alucobond 0.004 Alucobond

2 Panel hidrófugo fibras 0.013 0.270 1000.00 850 Promat

3 Lana de roca 0.100 0.031 1000.00 40 Lider

4 (int) Placa pladur 0.013 0.250 1000.00 825 Lider

0.272 W/m2-K Transmitancia total (U) 14.21

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Emisividad interior

Muro 04 - Fachada este y sur después de reforma

R = 0.18 m2-K/W

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext) Alucobond 0.004 Alucobond

2 Panel hidrófugo fibras 0.013 0.270 1000.00 850 Lider

3 Lana de roca 0.100 0.031 1000.00 40 Lider

4 Panel hidrófugo fibras 0.013 0.270 1000.00 850 Lider

5 Ladrillo perforado 0.140 0.567 1000.00 1020 Lider

6 Aislamiento Poliestireno expandido 0.030 0.038 1000.00 30 Lider

7 Tabique LH 0.050 0.222 1000.00 670 Lider

8 (int) Enlucido yeso 0.020 0.570 1000.00 1150 Lider

0.201 W/m2-K Transmitancia total (U) 57.40

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

Muro 05 - Fachada sureste (chaflán) después de reforma

R = 0.18 m2-K/W

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Emisividad interior

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (int) Enlucido yeso 0.020 0.570 1000.00 1150 Lider

2 (int) Ladrillo perforado 0.140 0.567 1000.00 1020 Lider

3 (ext) Enlucido yeso 0.020 0.570 1000.00 1150 Lider

1.730 W/m2-K Transmitancia total (U) 104.60

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Partición 01 - Divisiones interiores, escaleras y lavabos, antes y después de la reforma

Emisividad interior

110150

-54-

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext) Grava 0.050 2.000 1050.00 1450 Lider

2 Poliestireno extruido Roofmate 0.030 0.035 1000.00 35 Texsa

3 Lámina betún 0.002 0.230 1000.00 1100 Lider

4Hormigón celular formación

pendientes0.125 0.090 1000.00 300 Lider

5 (int)Forjado reticular entrevigado

cerámico, canto 3000.300 1.667 1000.00 1580 Lider

0.547 W/m2-K Transmitancia total (U) 158.00

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

Cubierta 01- Cubierta superior (planta cuarta) antes de la reforma

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Emisividad interior

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext) Grava 0.050 2.000 1050.00 1450 Lider

2 Poliestireno extruido Roofmate 0.050 0.035 1000.00 35 Texsa

3 Lámina betún 0.002 0.230 1000.00 1100 Lider

4Hormigón celular formación

pendientes0.125 0.090 1000.00 300 Lider

5 (int)Forjado reticular entrevigado

cerámico, canto 3000.300 1.667 1000.00 1580 Lider

0.530 W/m2-K Transmitancia total (U) 158.00

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

Cubierta 02- Cubierta superior (planta cuarta) despues de la reforma

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Emisividad interior

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext) Plaqueta o baldosa cerámica 0.010 1.000 800.00 2000 Lider

2 Poliestireno extruido Roofmate 0.030 0.035 1000.00 35 Texsa

3 Lámina betún 0.002 0.230 1000.00 1100 Lider

4Hormigón celular formación

pendientes0.125 0.090 1000.00 300 Lider

5 (int)Forjado reticular entrevigado

cerámico, canto 3000.300 1.667 1000.00 1580 Lider

0.545 W/m2-K Transmitancia total (U) 158.00

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

Cubierta 03- Cubierta inferior (planta baja) antes y despues de la reforma

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Emisividad interior

110150

-55-

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext)Forjado reticular entrevigado

cerámico, canto 3000.300 1.667 1000.00 1580 Lider

2 (int) Pavimento mármol 0.020 3.500 1000.00 2700 Lider

2.195 W/m2-K Transmitancia total (U) 180.40

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

Suelo interior 01 - Forjados interiores antes de la reforma

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

Emisividad interior

Capa MaterialEspesor

(m)

Conductiv.

(W/m-K)

C. Especif.

(J/Kg-K)

Dens.

(Kg/m 3)Fuente

1 (ext)Forjado reticular entrevigado

cerámico, canto 3000.300 1.667 1000.00 1580 Lider

2 Cámara aire suelo técnico 0.040 Lider

3 Placa suelo técnico 0.035 0.150 1700.00 545 Lider

4 (ext) Moqueta 0.006 0.060 1300.00 200 Lider

1.060 W/m2-K Transmitancia total (U) 0.00

0.900 Emisividad exterior 0.900

0.700 Absortancia solar y visible exterior 0.700 Absortancia solar y visible interior

Emisividad interior

Suelo interior 02 - Forjados interiores después de la reforma

R = 0.16 m2-K/W

KJ/m2-K Capacidad de calor interna (k-m)

110150

-56-

IV ANEXO 3: BALANCES TÉRMICOS MENSUALES DEL EDIFICIO

Las tablas y gráficas de éste anexo se muestran los balances térmicos mensuales obtenidos en

las simulaciones de los 5 escenarios. Se incluyen las ganancias por cerramientos (que agrupan

las pérdidas y ganancias por muros, suelos y cubiertas), por fuentes internas (personas y

aparatos), por infiltración, por acristalamiento (que agrupan las ganancias solares y por

conducción a través de las ventanas), por iluminación, por calefacción y por refrigeración.

Estas tablas y gráficas permiten visualizar con mayor detalle el impacto de las diversas

estrategias en el desempeño térmico del edificio, lo cual a su vez explica los consumos

energéticos.

Notas:

1. Los valores representan la sumatoria de las ganancias y pérdidas de calor durante cada

mes. Algunos valores implican solo ganancias, como en el caso de la iluminación, y otros solo

pérdidas, como en el caso de la refrigeración. En el caso de los cerramientos, sin embargo,

están implicadas tanto pérdidas como ganancias. Esto significa que si bien el balance suele ser

negativo en el periodo mensual, puede haber periodos en los que éstos representen ganancias

de calor.

2. Las ganancias por refrigeración y calefacción representan la energía que el sistema de

climatización extrae y aporta al espacio, respectivamente, para mantener las condiciones de

confort.

3. En un balance térmico perfecto, los valores totales de la columna a la derecha deberían

tender a cero. Sin embargo, dado que se trata de cálculos dinámicos y que se encuentran

involucrados aspectos como la inercia térmica, en este caso siempre hay unos valores

residuales.

110150

-57-

Tabla 1. Escenario 01 – Original, Sin Lamas, Sin Control. Tabla de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Gráfica 1. Escenario 01 – Original, Sin Lamas, Sin Control. Gráfica de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Cerram. Gan. Int. Infilt. Acrist. Ilum. Calef. Refrig. TOTAL

Ene -4.97 4.69 -1.27 -0.40 4.13 0.77 -2.74 0.22

Feb -4.25 4.09 -1.05 0.63 3.58 0.30 -3.08 0.22

Mar -4.10 4.18 -1.11 1.39 3.73 0.06 -3.92 0.23

Abr -4.19 4.31 -1.01 2.31 3.95 0.00 -5.11 0.26

May -3.37 4.46 -0.80 3.25 4.10 0.00 -7.36 0.29

Jun -2.20 4.00 -0.49 3.81 3.58 0.00 -8.44 0.26

Jul -0.96 4.65 -0.25 5.38 4.13 0.00 -12.66 0.30

Ago -1.14 4.43 -0.20 4.90 3.92 0.00 -11.62 0.29

Sep -2.02 4.17 -0.38 3.13 3.76 0.00 -8.41 0.26

Oct -3.11 4.45 -0.73 1.65 4.13 0.00 -6.15 0.25

Nov -3.31 4.19 -0.97 -0.07 3.73 0.11 -3.48 0.19

Dic -4.87 4.48 -1.11 -0.45 3.95 0.67 -2.47 0.21

Total -38.47 52.09 -9.37 25.54 46.71 1.92 -75.44 2.97

110150

-58-

Tabla 2. Escenario 02 – Actual, Sin Lamas, Sin Control. Tabla de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Gráfica 2. Escenario 02 – Actual, Sin Lamas, Sin Control. Gráfica de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Cerram. Gan. Int. Infilt. Acrist. Ilum. Calef. Refrig. TOTAL

Ene -4.01 4.70 -1.27 -0.45 4.13 0.54 -3.44 0.20

Feb -3.48 4.08 -1.07 0.55 3.58 0.20 -3.66 0.21

Mar -3.39 4.17 -1.13 1.32 3.73 0.04 -4.51 0.23

Abr -3.38 4.33 -1.03 2.25 3.95 0.00 -5.85 0.26

May -2.67 4.50 -0.80 3.24 4.10 0.00 -8.08 0.29

Jun -1.82 4.02 -0.49 3.78 3.58 0.00 -8.80 0.26

Jul -0.79 4.65 -0.26 5.34 4.13 0.00 -12.78 0.31

Ago -0.99 4.44 -0.21 4.86 3.92 0.00 -11.72 0.29

Sep -1.65 4.19 -0.38 3.11 3.76 0.00 -8.78 0.25

Oct -2.49 4.49 -0.73 1.64 4.13 0.00 -6.80 0.25

Nov -2.68 4.18 -0.99 -0.15 3.73 0.08 -3.98 0.19

Dic -3.95 4.48 -1.12 -0.51 3.95 0.46 -3.11 0.20

Total -31.31 52.22 -9.48 24.98 46.71 1.32 -81.51

110150

-59-

Tabla 3. Escenario 03 – Actual, Con Lamas, Sin Control. Tabla de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Gráfica 3. Escenario 03 – Actual, Con Lamas, Sin Control. Gráfica de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Cerram. Gan. Int. Infilt. Acrist. Ilum. Calef. Refrig. TOTAL

Ene -3.74 4.72 -1.24 -1.21 4.13 0.59 -3.07 0.18

Feb -3.19 4.12 -1.03 -0.34 3.58 0.25 -3.21 0.18

Mar -3.11 4.20 -1.09 0.35 3.73 0.05 -3.94 0.20

Abr -3.18 4.33 -1.00 1.14 3.95 0.01 -5.03 0.22

May -2.62 4.47 -0.79 2.04 4.10 0.00 -6.96 0.25

Jun -1.73 4.00 -0.48 2.67 3.58 0.00 -7.80 0.23

Jul -0.86 4.62 -0.24 3.71 4.13 0.00 -11.10 0.26

Ago -0.97 4.41 -0.20 3.35 3.92 0.00 -10.26 0.25

Sep -1.61 4.16 -0.37 2.03 3.76 0.00 -7.74 0.23

Oct -2.36 4.47 -0.71 0.65 4.13 0.00 -5.96 0.22

Nov -2.49 4.20 -0.96 -0.77 3.73 0.09 -3.64 0.16

Dic -3.67 4.51 -1.09 -1.16 3.95 0.50 -2.86 0.18

Total -29.54 52.22 -9.20 12.44 46.71 1.48 -71.56

110150

-60-

Tabla 4. Escenario 04 – Actual, Sin Lamas, Con Control. Tabla de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Gráfica 4. Escenario 04 – Actual, Sin Lamas, Con Control. Gráfica de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Cerram. Gan. Int. Infilt. Acrist. Ilum. Calef. Refrig. TOTAL

Ene -3.62 4.73 -1.24 -0.34 2.63 0.72 -2.73 0.16

Feb -3.10 4.12 -1.04 0.70 2.15 0.31 -2.98 0.17

Mar -2.97 4.23 -1.09 1.48 2.16 0.08 -3.71 0.18

Abr -2.96 4.37 -0.99 2.39 2.16 0.01 -4.78 0.20

May -2.44 4.48 -0.79 3.26 2.26 0.00 -6.55 0.22

Jun -1.72 4.00 -0.49 3.77 2.08 0.00 -7.42 0.21

Jul -0.72 4.63 -0.25 5.33 2.15 0.00 -10.90 0.24

Ago -0.91 4.41 -0.21 4.89 2.06 0.00 -10.02 0.23

Sep -1.51 4.17 -0.38 3.16 2.19 0.00 -7.43 0.21

Oct -2.18 4.49 -0.71 1.73 2.55 0.00 -5.68 0.19

Nov -2.33 4.23 -0.95 -0.01 2.39 0.13 -3.32 0.15

Dic -3.59 4.52 -1.09 -0.40 2.58 0.63 -2.49 0.16

Total -28.04 52.37 -9.22 25.97 27.36 1.89 -68.02

110150

-61-

Tabla 5. Escenario 05 – Actual, Con Lamas, Con Control. Tabla de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Gráfica 5. Escenario 05 – Actual, Con Lamas, Con Control. Gráfica de balance de cargas térmicas (kWh/m2).

Cerram. Gan. Int. Infilt. Acrist. Ilum. Calef. Refrig. TOTAL

Ene -3.56 4.73 -1.23 -1.16 2.77 0.82 -2.23 0.13

Feb -2.98 4.14 -1.00 -0.28 2.23 0.41 -2.37 0.14

Mar -2.75 4.28 -1.03 0.49 2.15 0.11 -3.10 0.15

Abr -2.80 4.41 -0.93 1.30 2.15 0.02 -3.99 0.16

May -2.44 4.45 -0.77 2.08 2.21 0.00 -5.35 0.18

Jun -1.61 3.97 -0.47 2.67 2.02 0.00 -6.40 0.18

Jul -0.70 4.59 -0.24 3.70 2.10 0.00 -9.26 0.19

Ago -0.82 4.38 -0.19 3.34 2.05 0.00 -8.57 0.19

Sep -1.48 4.13 -0.36 2.03 2.17 0.00 -6.32 0.17

Oct -2.10 4.46 -0.70 0.69 2.58 0.00 -4.78 0.16

Nov -2.28 4.25 -0.91 -0.65 2.52 0.15 -2.96 0.13

Dic -3.52 4.52 -1.07 -1.10 2.75 0.71 -2.15 0.14

Total -27.03 52.31 -8.91 13.12 27.71 2.21 -57.49