Mínimo Óptimo de Ganancia Solar por fachadas Sistema de doble piel en un edificio de laboratorios en Barranquilla, Colombia. Presentación

(1)

MÍNIMO ÓTIMO

DE GANHO SOLAR PELAS FACHADAS

Sistema de dupla pele em um prédio de

laboratórios em Barranquilla, Colômbia

Arquiteto

Jorge Hernán Salazar Trujillo

Professor Titular

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

(2)

Latitude: 10

Latitude: 10°° 59' Norte59' Norte

Altitude: 4 msnm

Min

Min média média anual anual 2323°°CC

Max média anual 34

Max média anual 34°°CC

HR 77% - 84%

(3)

UNIVERSIDAD

DEL NORTE

Prédio com alta

diversidade de usos diversidade de usos Predominância de Predominância de laboratórios laboratórios

(4)

OBJETIVO

Atingir um melhor desempenho ambiental da

edificação

através

de

técnicas

relativas à

Otimização de Controle Solar,

pela adequada

distribuição de um

numero constante de

painéis

pré-fabricados que minimizam o ganho

de luz solar direta

(5)

Necessidade de Necessidade de reduzir a potencia de reduzir a potencia de resfriamento resfriamento requerida para um requerida para um prédio com ar prédio com ar condicionado condicionado Interesse dos Interesse dos arquitetos projetistas arquitetos projetistas

de fachadas por uma

aparência aleatória

(6)

1.

1. Distribuição preliminar tentativa

Distribuição preliminar tentativa

2.

2. Otimização dos componentes

Otimização dos componentes

3.

3. Cálculos de carga solar por fachada

Cálculos de carga solar por fachada

4.

4. Construção da ferramenta de cálculo

Construção da ferramenta de cálculo

5.

5. Definição das regras de composição

Definição das regras de composição

6.

6. Processo de optimização

Processo de optimização

METODOLOGIA

(7)

N

(8)

F F A A C C H H A A D D A A 3 3 FACHADA 4 FACHADA 4 F F A A C C H H A A D D A A 6 6 N N

(9)

Circulação Circulação Área de serviço Área de serviço Sala de informática Sala de informática Salas de doutorados Salas de doutorados Escritórios Escritórios Salas de aula Salas de aula Unidades de controle do Unidades de controle do ar condicionado ar condicionado 1. 1. DISTRIBUIÇÃODISTRIBUIÇÃO PRELIMINAR PRELIMINAR TENTATIVA TENTATIVA Realizada durante a Realizada durante a fase de concurso fase de concurso Setorização interna de Setorização interna de acordo com a acordo com a orientação das orientação das fachadas fachadas N N

(10)

(11)

Critério de distribuição

de 680 painéis em

sete fachadas antes

dos cálculo

Mais painéis nas

fachadas mas

ensolaradas

Cuidar uma imagem

coerente do prédio

(12)

2.

2. OTIMIZAÇÃO DOSOTIMIZAÇÃO DOS

COMPONENTES

Simulações de ganho

solar para cada

elemento e por cada

uma das sete

orientações

(13)

T

Tamanho amanho constanteconstante

dos paneis dos paneis Quatro tipos de Quatro tipos de painéis : painéis : 1. Concreto 1. Concreto 2. Vidro 2. Vidro 3. Malha metálica + 3. Malha metálica + vegetação + terra vegetação + terra 4. Vazio 4. Vazio

(14)

Simulações Simulações individuais do individuais do desempenho solar desempenho solar anual anual Exemplo Exemplo MÓDULO DE MÓDULO DE VENEZIANAS VENEZIANAS FACHADA 1

FACHADA 1 FACHADA 2FACHADA 2

FACHADA 3

FACHADA 3 _{FACHADA 4}_{FACHADA 4}

FACHADA 5

(15)

3.

3. CÁLCULOS DECÁLCULOS DE

CARGA SOLAR POR

FACHADA

Incidência solar para

cada fachada segundo

o número e tipo de

paneis utilizados

(16)

Mistura das simulações

de ganho solar

individuais

(17)

Tratamento dos dados

em planilhas de cálculo em planilhas de cálculo a partir de simulações a partir de simulações previamente realizadas previamente realizadas Exemplo: Exemplo: FACHADA 1 FACHADA 1

11

54

54 ₃₄

₃₄

11+11+54+34 = 110 painéis 11+11+54+34 = 110 painéis

11

54

34

11Go+11Gv+54Gv+34Gb = G(fecha,hora 11Go+11Gv+54Gv+34Gb = G(fecha,hora))

(18)

TOTAL FACHADAS

TOTAL FACHADAS FACHADA FACHADA 1 1 FACHADA FACHADA 2 2 FACHADA FACHADA 33

PROPUESTA PROPUESTA

(19)

FACHADA

FACHADA 5 5 FACHADA FACHADA 6 6 FACHADA FACHADA 77 FACHADA 4

FACHADA 4

PROPUESTA PROPUESTA

(20)

GANANCIA POR RADIACIÓN SOLAR

GANANCIA POR RADIACIÓN SOLAR DIRECTADIRECTA INTERVALOS DE 10 MINUTOS CADA 15 DIAS INTERVALOS DE 10 MINUTOS CADA 15 DIAS

Qualificar o Qualificar o desempenho da desempenho da somatória de somatória de fachadas em uma fachadas em uma única cifra única cifra 100% corresponde al 100% corresponde al

mismo edificio sin

paneis, só com vidro

claro

(21)

4. 4. CONSTRUÇÃO DACONSTRUÇÃO DA FERRAMENTA DE FERRAMENTA DE CÁLCULO CÁLCULO

Calcular ganancia por

radiação solar direta

em cada data e hora

a partir de simulações

de ganho por

(22)

Identificar a fachada

com maior ganho

solar solar Qualificar o Qualificar o desempenho do desempenho do conjunto de fachadas conjunto de fachadas

em uma única cifra

22,03%

100% corresponde ao

mesmo prédio sem

paneis, só com vidro

5,09% 5,09% 2,42% 2,42% 1,32% 1,32% 1,55% 1,55% 5,24% 5,41% 5,24% 5,41% 1,01% 1,01%

(23)

5.

5. DEFINIÇÃO DASDEFINIÇÃO DAS

REGRAS DE REGRAS DE COMPOSIÇÃO COMPOSIÇÃO Restrições sobre a Restrições sobre a distribuição e distribuição e localização dos localização dos elementos elementos Controlar proximidade Controlar proximidade e repetitividade de e repetitividade de seqüências seqüências

(24)

V V e e g g e e t t a a i i s s V V i i d d r r o o o o p p a a c c o o V V e e n n e e z z i

i a a n n

a a s s V V a a z z i

i o o s s

C C o o m m p p l l e e t t a a Fachada Fachada Oriental

Oriental FachadaFachadaNorteNorte OcidentalOcidentalFachadaFachada

Fachada Fachada

Sul Sul

(25)

Verificar áreas Verificar áreas ensolaradas resultantes ensolaradas resultantes Correspondência com Correspondência com a atividade a realizar no a atividade a realizar no interior interior

(26)

6. 6. PROCESSO DEPROCESSO DE OPTIMIZAÇÃO OPTIMIZAÇÃO Número constante de Número constante de painéis pré-fabricados painéis pré-fabricados

(27)

Optimização de Optimização de controle solar controle solar Avaliação da Avaliação da FASE CONCURSO FASE CONCURSO

Ganho total por

radiação solar direta:

22,03%

5,09% 5,09% 2,42% 2,42% 1,32% 1,32% 1,55% 1,55% 5,24% 5,41% 5,24% 5,41% 1,01% 1,01% N N

(28)

Optimização de Optimização de controle solar controle solar Avaliação do Avaliação do ENSAIO 7 ENSAIO 7

Ganho total por

radiação solar direta :

18,99%

3,70% 3,70% 2,52% 2,52% 2,47% 2,47% 2,73% 2,73% 3,06% 2,76% 3,06% 2,76% 1,75% 1,75% N N

(29)

(30)

RESULTADOS

1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 1 55,,2244% % 55,,2244% % 55,,2244% % 55,,2244% % 33,,6688% % 33,,0044% % 3,,03066% % 33,,0066%% 3,02%3,02% 2 2 55,,4411% % 55,,4411% % 33,,8855% % 33,,4455% % 44,,2266% % 44,,2266% % 2,,72766% % 22,,7766%% 3,15%3,15% 3 3 11,,0011% % 11,,3311% % 11,,4477% % 11,,4477% % 11,,6633% % 11,,7744% % 1,,71744% % 11,,7755%% 0,18%0,18% 4 4 55,,0099% % 55,,0099% % 33,,6633% % 33,,6633% % 44,,0088% % 44,,0088% % 4,,04088% % 33,,7700%% 4,78%4,78% 5 5 22,,4422% % 22,,4422% % 22,,4422% % 22,,4422% % 22,,4422% % 22,,4422% % 2,,42422% % 22,,5522%% 2,17%2,17% 6 6 11,,3322% % 11,,3322% % 11,,7733% % 11,,7733% % 11,,7733% % 11,,7733% % 2,,42444% % 22,,4477%% 0,98%0,98% 7 7 11,,5555% % 11,,5555% % 11,,9988% % 11,,9988% % 11,,9988% % 11,,9988% % 2,,62677% % 22,,7733%% 1,36%1,36% 22 22,,0404% % 2222,,334% 4% 20,,322032% % 1919,,9292% % 1919,,7878% % 1919,,2525% % 1919,,1717% % 1818,,9999% % 1515,,6464%% 1 10000,0,000% 10% 1044,6,699% % 7373,1,133% % 6666,8,888% % 6464,6,699% % 5566,4,411% % 5555,1,166% % 5522,3,344%%

Simulação dos Ensaios Simulação dos Ensaios

F F a a c c h h a a d d a a s s Predio Predio canastra canastra TOTAL TOTAL F Fase ase dede concurso concurso 0,00% 0,00% 1,00% 1,00% 2,00% 2,00% 3,00% 3,00% 4,00% 4,00% 5,00% 5,00% 6,00% 6,00% 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Fachada 1 Fachada 1 Fachada 2 Fachada 2 Fachada 3 Fachada 3 Fachada 4 Fachada 4 Fachada 5 Fachada 5 Fachada 6 Fachada 6 Fachada 7 Fachada 7 Fase de Fase de concurso concurso 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 77

(31)

UNINORTE UNINORTE

CÁLCULO

CÁLCULO DE DE GANANCIA GANANCIA POR RADIACIÓN POR RADIACIÓN TOTAL TOTAL DIRECTADIRECTA

ENSAYO 4

ENSAYO 422,03 22,03 ENSAYO 5ENSAYO 520,7920,79 ORIGINAL CONCURSO

ORIGINAL CONCURSO22,0322,03 ENSAYO 1ENSAYO 120,7920,79

ENSAYO 6 ENSAYO 6 19,18 19,18 ENSAYO 2 ENSAYO 2 20,32 20,32 ENSAYO 7 ENSAYO 7 18,98 18,98 ENSAYO 3 ENSAYO 3 19,92 19,92

(32)

Redução de até 50%

no ganho total por

só cambiando a só cambiando a localização dos localização dos paneis paneis Comparação feita Comparação feita

com a opção mais

eficiente pero

economicamente

inviável: envolver todo

o prédio em

venezianas

(33)

(34)

A combinação de A combinação de elementos que elementos que formam a solução formam a solução final da pele da final da pele da edificação, atingiu edificação, atingiu todas as condições todas as condições necessárias, permitiu necessárias, permitiu reduzir o tamanho do reduzir o tamanho do equipo para o equipo para o condicionamento do condicionamento do ar