MODELIZACION DEL VIENTO EN EDIFICIOS SOBRE REVESTIMIENTOS VENTILADOS
MODELIZACION DEL VIENTO EN EDIFICIOS SOBRE REVESTIMIENTOS VENTILADOS CON APLACADO CERAMICO PROYECTO FINAL DE GRADO Taller 19: Eficiencia Energética Grado de Ingeniería de la Edificación Autor: San Emeterio Berasategui, Cristina Septiembre 2011 Directores Académicos: Carolina Aparicio Fernández / José Luís Vivancos Bono
Contenido 1. Introducción 2. Objeto 3. Método y Geometría para la modelización 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
1. Introducción 2. Objeto Ø La fachada Ventilada 3. Método y Situación Energética actual Geometría para Cuantificación del efecto de su instalación la modelización 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones Fig. 1 Perfil de la estructura de fachada ventilada con paneles cerámicos Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
2. Objeto 1. Introducción 2. Objeto Simulación del flujo de aire para: • Aplicar resultados a mecanismos de transferencia de calor por convección 3. Método y • Análisis energético y comparativa de distintas soluciones de revestimientos Geometría para la modelización Tcerr Ti Q Tcam Tsi Tse análisis de datos Text Ti Text 4. Obtención y 5. Conclusiones hi Isolar Q he Isolar Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
3. Método 1. Introducción 2. Objeto Aplicación variante de los Túneles de Viento Solid. Works Flow Simulation 3. Método y • Geometría para la modelización 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones Caso 1: Edificio exento Caso 2: Edificio con edificación paralela Caso 3: Edificio con retranqueo en una de sus fachadas Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
3. Método 1. Introducción • Geometría para la modelización 2. Objeto - Edificación exenta 3. Método y - Dimensiones 24 x 12 m Geometría para - Fachada Sur aplacada con unas dimensiones de 24 x 12 m y un retranqueo de 8 m de ancho en su parte central, con la modelización una profundidad de 6 m. - Cámara de aire de 40 cm de espesor 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones Fig. 2 Detalle de la geometría para el modelo de simulación Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
3. Método 1. Introducción 2. Objeto • Point Goals Puntos de análisis 3. Método y Planta Geometría para la modelización 4. Obtención y Cara Norte análisis de datos 5. Conclusiones Cara Oeste Cara Este Cara Sur Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
3. Método • Point Goals Puntos de análisis 1. Introducción 2. Objeto 3. Método y Geometría para la modelización 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
3. Método 1. Introducción 2. Objeto • Condiciones de contorno 3. Método y Geometría para la modelización 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones COMPUTACIONAL DOMAIN (SIZE) X min. -72 m X máx. 72 m Y min. -0. 5 m Y máx. 30 m Z min. -36 m Z máx. 36 m Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
3. Método 1. Introducción 2. Objeto • Condiciones de contorno 3. Método y Geometría para la modelización Convección Radiación 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones Gravedad Componente X Componente Y Componente Z 0 m/s 2 -9. 81 m/s 2 0 m/s 2 Análisis externo Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
3. Método 1. Introducción 2. Objeto • Condiciones de contorno 3. Método y Geometría para la modelización Fluido utilizado para la simulación. 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones Fluido utilizado para la simulación. Comportamiento principal del aire Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
3. Método 1. Introducción 2. Objeto • Condiciones de contorno 3. Método y Geometría para la modelización Presión 4. Obtención y Velocidad del aire análisis de datos 5. Conclusiones • Dirección del aire 12 direcciones con un barrido de 360º • Velocidad del aire 1 , 2, 4 y 6 m/s Vectores 1 m/s V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 V 10 V 11 V 12 X 0, 50 0, 87 1, 00 0, 87 0, 50 0, 00 -0, 50 -0, 87 -1, 00 -0, 87 -0, 50 0, 00 Z -0, 87 -0, 50 0, 00 0, 50 0, 87 1, 00 0, 87 0, 50 0, 00 -0, 50 -0, 87 -1, 00 Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
4. Obtención y análisis de datos 1. Introducción • Sintetización de resultados en tablas 2. Objeto 3. Método y RESULTADOS DE 12 DIRECCIONES DEL VIENTO PARA UNA ALTURA DE 1, 5 M (4 m/s) Punto 3 D 6 D 7 D 8 D 9 D 10 D 11 D 12 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 0, 32306 0, 45647 0, 50681 0, 55673 2, 71167 1, 31894 0, 70138 1, 15443 2, 7382 0, 29059 0, 76689 0, 37513 0, 30881 0, 34199 0, 43832 0, 54337 2, 3964 1, 41556 0, 6352 0, 50648 1, 78115 0, 32226 0, 5444 0, 42761 Punto 4 0, 20673 0, 42725 0, 30991 0, 41862 1, 72989 Punto 5 0, 23126 0, 38213 Punto 6 0, 31719 0, 67467 0, 75018 0, 54395 2, 18903 Punto 7 0, 22051 0, 51324 0, 34049 Punto 8 0, 3425 Punto 9 0, 28813 Punto 10 0, 30861 0, 86538 0, 99223 0, 63045 3, 49847 Punto 11 0, 36202 0, 76181 Punto 2 0, 2709 0, 50093 2, 26925 0, 6436 2, 51951 0, 56179 0, 29265 0, 54294 2, 23623 1, 021 1, 11517 0, 71949 2, 70951 0, 7609 0, 61777 3, 75137 0, 3267 Punto 12 0, 904 0, 5478 0, 44337 Punto 13 0, 42041 0, 6253 0, 57432 0, 56995 2, 47066 Punto 14 3, 55235 3, 18953 2, 36702 Punto 15 0, 59781 1, 50149 2, 60834 1, 66946 0, 48958 Punto 16 1, 20881 2, 32365 3, 09799 1, 56055 0, 53895 Punto 17 3, 10989 3, 47519 3, 26829 0, 9241 1, 513 0, 40401 0, 38807 0, 38777 0, 85125 2, 37796 2, 69842 0, 97666 0, 53499 0, 6333 0, 72 0, 9373 1, 25194 2, 39177 0, 38161 0, 4675 0, 26679 1, 15116 0, 3978 0, 40826 2, 307 0, 41522 1, 20625 1, 04227 1, 87161 2, 09906 0, 5169 0, 45474 0, 54501 1, 31177 0, 76136 0, 83913 2, 24037 0, 27057 0, 46991 0, 38443 1, 79553 1, 15598 1, 06846 2, 13433 0, 61806 0, 98051 0, 46273 1, 72768 1, 02048 2, 38526 3, 10354 0, 95063 0, 63681 0, 475 la modelización 4. Obtención y análisis de datos 2, 71271 1, 82264 1, 49776 2, 98743 1, 76459 1, 12889 0, 65036 3, 46794 3, 5835 1, 96241 2, 51577 3, 44512 2, 88355 2, 18237 0, 54475 1, 0112 2, 46652 1, 49723 0, 62972 1, 56423 2, 48568 2, 46686 3, 49684 2, 62996 1, 718 2, 98228 3, 20107 3, 16631 5. Conclusiones 0, 84069 0, 4505 3, 03714 3, 04349 2, 94316 1, 68892 2, 78303 0, 97144 0, 21388 0, 5156 0, 61482 0, 64494 2, 73144 1, 57356 1, 01241 0, 25682 0, 60922 0, 73188 1, 41497 2, 55675 0, 98131 0, 87908 0, 23397 1, 59743 2, 21474 3, 43476 2, 04094 1, 72135 Punto 18 1, 6574 Punto 19 3, 61837 2, 43283 2, 29892 4, 03206 3, 69966 Punto 20 0, 97571 3, 41825 2, 39864 0, 83697 Punto 21 0, 60119 3, 51099 4, 38117 3, 31716 1, 85503 Punto 22 3, 67932 3, 31853 1, 82765 3, 49242 4, 23661 Punto 24 0, 34459 0, 56767 0, 45912 1, 38963 2, 86744 Punto 25 0, 45716 2, 32063 3, 77322 3, 84385 2, 46195 2, 14751 1, 04154 1, 88465 2, 8694 0, 78512 1, 48443 0, 64581 2, 23394 3, 37074 3, 90341 3, 96216 0, 40309 1, 18907 0, 5974 Punto 26 0, 27316 0, 93732 1, 74732 2, 76155 2, 85538 1, 26366 1, 95165 3, 33973 4, 01852 0, 35508 1, 26714 0, 62176 2, 3283 Geometría para 0, 85934 0, 24482 0, 46019 0, 58589 0, 48815 3, 54299 2, 86856 2, 6527 0, 4862 0, 93939 0, 59174 0, 7649 3, 93108 4, 15681 3, 4256 1, 09327 1, 32979 0, 6613 0, 32691 1, 11538 0, 88856 3, 18735 3, 62768 3, 24482 2, 84745 0, 36931 1, 18394 0, 64192 3, 66721 0, 61208 1, 25021 0, 46091 0, 65597 2, 75743 3, 51936 • Con un total de 75 Puntos en la piel exterior y 75 puntos en la cámara de aire, todo ello en las 6 velocidades de viento descompuestos en sus 12 vectores, con un total de 13500 datos analizados. Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
4. Obtención y análisis de datos 1. Introducción • Análisis de datos mediante gráficos de araña 2. Objeto 3. Método y V 5 4. 5 Punto 2 Fachada Sur V 6 V 7 4 3. 5 3 V 4 V 8 2. 5 2 Geometría para la modelización 4. Obtención y análisis de datos 1. 5 1 5. Conclusiones 0. 5 V 3 V 9 0 V 2 V 10 V 11 V 12 1 m/s 2 m/s 4 m/s 6 m/s Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
4. Obtención y análisis de datos 1. Introducción • Análisis de datos mediante gráficos de araña Punto 2 4. 5 V 6 V 5 2. Objeto 4 6 V 5 V 7 3. 5 V 4 V 8 2 V 8 3 la modelización 2 1. 5 1 1 0. 5 V 3 Geometría para 4 2. 5 V 4 3. Método y V 7 5 3 Punto 10 V 6 0 V 3 V 9 0 4. Obtención y V 9 análisis de datos V 2 V 10 1 m/s V 1 F a c h a d a V 11 V 12 7 V 6 V 5 6 V 7 5. Conclusiones 2 m/s 4 m/s 6 m/s 5 4 S u r V 4 V 8 3 2 1 V 3 0 V 9 Punto 26 V 2 V 10 V 11 V 12 Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
4. Obtención y análisis de datos 1. Introducción • Análisis de datos mediante gráficos de araña 6 V 5 2. Objeto Punto 17 5 7 V 5 V 7 Geometría para 5 3 4 V 8 V 8 3 2 la modelización 2 1 V 3 3. Método y Punto 19 V 7 6 4 V 6 1 0 V 3 V 9 0 4. Obtención y V 9 análisis de datos V 2 V 10 1 m/s 5. Conclusiones 2 m/s V 1 V 11 F a c h a d a V 11 4 V 6 V 12 V 5 3. 5 6 m/s V 7 3 4 m/s V 12 2. 5 2 V 4 V 8 1. 5 1 0. 5 V 3 0 V 9 V 2 V 10 V 1 Punto 15 V 11 V 12 Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
4. Obtención y análisis de datos • Comparativa entre 2 tipos de cerramiento 3 Fachada Sur Punto 51 V 6 2. 5 V 7 2 1. 5 V 4 V 8 1 0. 5 0 V 3 V 9 V 2 V 10 V 11 V 12 V=1 m/s Hoja exterior V=2 m/s Hoja exterior V=1 m/s Cámara aire V=2 m/s Cámara de aire Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
4. Obtención y análisis de datos 1. Introducción • Comparativa entre 2 tipos de cerramiento Punto 33 Punto 51 3 V 5 V 6 V 5 V 7 2. 5 2 V 4 V 8 1. 5 1 0. 5 0 V 3 V 9 1. 8 1. 6 1. 4 1. 2 1 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0 2. Objeto 3. Método y V 6 V 7 Geometría para V 8 la modelización V 9 4. Obtención y análisis de datos V 2 V 1 F a c S h u a r d a V 2 V 10 2. 5 V 11 V 6 V 5 V 12 V 10 5. Conclusiones V 11 V 12 V 7 2 1. 5 V 4 V 8 1 0. 5 0 V 3 V 9 V 2 V 10 V 1 Punto 74 V 11 V 12 Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
4. Obtención y análisis de datos 1. Introducción • Perfiles de Velocidades 2. Objeto 3. Método y Geometría para la modelización 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones • Coeficientes de convección h =5, 62 + 3, 91 vs v < 5 m/s Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
4. Obtención y análisis de datos 1. Introducción • Análisis energético 2. Objeto Los datos obtenidos en la simulación, nos puede ser de ayuda para plantear una comparación de eficiencia energética entre la fachada ventilada y la que no lo está 3. Método y Geometría para 1º Coeficiente de Convección la modelización h = 5, 62 + 3, 91 v 8 W 7 m 2 K) h = 7, 19 v 0, 98 v < 5 m/s v > 5 m/s 4. Obtención y -Comparativa punto 27 análisis de datos he = 5, 62 + 3, 91 (0, 20) = 6, 402 (W/m 2 K) 1/he = 0, 156 Cerramiento convencional ELEMENTO Cerramiento ventilado con aplacado cerámico Espesor Resistencia (cm) Térmica (m 2 K/W) Resistencia Superficial ext. ½ pie ladrillo Cámara de aire Aislante lana tipo III Tabique ladrillo hueco S 5. Conclusiones 11, 5 1 5 7 Resistencia Superficial int. Totales 24, 5 2 U= 1, 61 W/m K 0, 04 0, 15 0, 16 0, 13 0, 634 ELEMENTO Espesor (cm) Resistencia Térmica (m 2 K/W) 1 11, 5 5 0, 156 0, 05 0, 156 Resistencia Superficial int. Enlucido yeso Fabrica ½ pie ladrillo P Aislante lana tipo III Resistencia Superficial ext. * Totales 24, 5 cm 0, 692 (m 2 K/W) U= 1, 4 W/m 2 K * Según CTE DB-HE T cam = T ext h ext = h i Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
5. Conclusiones 1. Introducción 2. Objeto 3. Método y Geometría para la modelización 4. Obtención y análisis de datos 5. Conclusiones Cristina San Emeterio Berasategui| Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación |Proyecto Final de Grado |Septiembre 2011
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