Optimización de color y forma para protecciones solares de edificios de fachada vidriada

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Los edificios de oficina con fachadas vidriadas de Santiago tienen altas demandas energéticas para enfriarlos y exceso de iluminación debido a la falta de protecciones solares. Este estudio plantea la posibilidad de aumentar el confort interior sin incrementar el gasto energético total del edificio. Para lograrlo se optimizó el funcionamiento de protecciones solares basadas en celosías, modificando la forma en que reflejan la radiación solar a través de la variación de su color y de su forma. Para analizar esto se propusieron cambiar el color de las protecciones e incluir elementos verticales a una celosía horizontal. Estas propuestas se pusieron a prueba ocupando tres métodos de experimentación: experimentos de laboratorio, simulación computacional y modelación visual. Los resultados muestran que efectivamente al pintar las protecciones negras e incluir elementos verticales en una celosía horizontal se mejoró el desempeño general de las protecciones solares.

 

Resumen

Entendiendo el funcionamiento de los sistemas de protección solar y cómo la falta, o deficiente utilización de ellos eleva significativamente las demandas de energía en los edificios en Santiago, es posible diseñar un sistema aún más eficaz ocupando la geometría y las características del material (principalmente el color) para manejar la reflexión y el paso de la radiación hacia el interior del recinto. Cómo respuesta al planteamiento anterior se proponen cuatro prototipos de protecciones solares y un prototipo que actúe como ventana sin protección.

 

El primer prototipo se planteó como la celosía horizontal básica. En esta celosía horizontal la medida del ancho de las lamas es igual a la medida de la separación entre lamas, esta medida es de 15 cm. Esta protección solar servirá como punto de partida para empezar a variar factores y obtener los otros prototipos. En el prototipo 2 se pintaron de color negro las lamas inferiores, en cuanto a su forma es idéntico a la referencia. Para el prototipo 3 se varió la geometría de la protección. La lama horizontal se plegó cuatro veces cada una, agregándole elementos verticales a la celosía horizontal.  Finalmente, en el último prototipo se combinaron las ideas anteriores de cambiar el color de la protección y de agregarle elementos verticales a la celosía de referencia. Adicionalmente, se colocó como restricción que el diseño propuesto sea factible de construir en una línea de producción, con una matriz que pueda fabricar casi instantáneamente este elemento. Para esto, en vez diseñar una protección que se fabrique lama por lama, se diseñó una celosía que puede ser fabricada de una plancha de metal donde se perforaron los perfiles de las lamas y luego se plegaron. Como resultado de lo anterior, más que ser una combinación entre celosías horizontales y verticales, este prototipo plantea una combinación de aleros horizontales y verticales. En este prototipo se mantiene la misma proporción entre ancho de lama y separación entre ellas. La metodología que se empleó para comprobar la hipótesis consiste en someter los prototipos a pruebas definidas por tres modelos y analizarlos en función de los temas presentados. Estos modelos son: Modelo A o experimentos de laboratorio; Modelo B o simulación computacional y Modelo C o modelación visual.

 

En resumen, se demostró que pintar de negro dos tercios de las lamas inferiores es muy efectivo para reducir los excesos de luz en el interior del recinto y la demanda por enfriamiento. Además, se demostró que agregar elementos verticales es efectivo para reducir la transmisión solar, pero aumenta la transmisión lumínica, y que se puede lograr reducir las ganancias solares sin disminuir la visibilidad hacia el exterior. En conclusión, el trabajo permitió demostrar que es posible mejorar el rendimiento de las protecciones solares con modificaciones relativamente sencillas como son el color y la forma.

 

 

Alumno: Pablo José Irarrázaval

Taller de Investigación (Seminario) DISEÑO EXPERIMENTAL DE SISTEMAS DE FACHADAS, Segundo Semestre 2014

Profesor: Claudio Vásquez
Ayudante: Pedro Pablo de la Barra

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