EESAP4 Dugue, Antoine

TOPAZ : herramienta de simulación energética de espacios tampón para ayudar a la concepción en fase inicial de diseño

EESAP 2013 / Antoine Dugué / Nobatek TOPAZ : herramienta de simulación energética de espacios tampón para ayudar a la concepción en fase inicial de diseño

Tipología / Atrio

Edificio de INES, Chambéry, par M Rémon. 2013 Lycée Kyoto, Poitiers, par SCAU. 2009

Espacios grandes y • Cerrados • Pasivos • Altas ganancias solar y altas perdidas

Grand Palais, Paris, 1900


Tipología / Doble piel

Siège de l’Office 64, Bayonne, par P Arotcharen, 2012

Siège de La Montagne, Clermont Ferrand par CRR, 2009


Perspective, rénovation bâtiment UB1 par DV


Institut d’Études Politiques de Bordeaux


• Constatamos : – Moda para estas zonas – Necesidades de arquitectos para preparar concursos – Mala evaluación de los software de simulación térmica de edificio – Evaluación del impacto sobre el edificio aproximativa – Punto critico: el sobrecalentamiento en verano necesidad evaluar la ventilación natural

• Ejemplos :

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Los espacios tampón


Necesidades / requisitos:

• Para los diseñadores en fase inicial de un proyecto Proveer respuestas a las preguntas

• Exigencias de uso: – simple, una cantidad de entradas limitada y salidas sencillas – lo menos técnico posible – datos que ya son accesibles a esta fase del proyecto Funciona con una base de datos (BDD)

• Necesidades de caracterización : – invierno: evaluación del ahorro energético – verano: evitar sobrecalentamiento Calculo del comportamiento térmico durante secuencias cortas de invierno y de verano.


TOPAZ : simulación

meteo modelo

flujos Temperaturas

Analises


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1. Un edificio opaco + una zona vidriada 2. Parte opaca 3. Parte vidriada (edificio – zona)

5. Las ventanas

6. Protecciones solares

4. Inercia de la zona (piso, muros)

Comportamiento termico

TOPAZ : modelización térmica


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TOPAZ : modelización térmica

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Doble flujo

1. Solicitaciones exteriores : - Flujo solar (radiativo) - Text (conductivo +convectivo)

Text

2. Flujo solar diferenciado según las orientaciones : en el archivo climático 3. Flujo transmitido por las partes vidriadas de la zona

4. Flujo directamente transmitido al edificio

5. Ventilación del edificio con aire precalentado en la zona (invierno) 6. Ventilación natural para el enfriamiento (verano)



Notaciones : •

, V Superficie, Volumen •

Temperatura •

Potencia, del balance energético (W) •

Inercia térmica (J/m3) •

Coeficiente de transmisión térmica (W/m².K) •

Factor solar

• El balance energético de la zona :

Como calcular los términos del balance ?

Modelo: el balance energetico

Sistema sometido a intercambios de calor

T


• La conducción de calor por el envolvente • La convección (transporte de calor por el aire)

– Ventilación mecánica o natural – estanqueidad

• Intercambio radiativo – Con el sol – Con el cielo, y las superficies alrededores

• Son los intercambios considerados. Descripción parcial • Son decisiones de modelización que permiten cuantificar

Modelo: los diferentes tipos de intercambio


• La difusión de calor por conducción – de la zona hacia el exterior a través de la envolvente (muro opaco, vidrio,

techo, piso) – de la zona hacia el edificio asociado (muro opaco, vidrio)

• Entre la zona y el exterior se escribe :

–

Modelo: la conducción

Archivo meteo Inconnu

Entrada, geometría

Elección de muro, BDD


• La renovación del aire – Puede ser mecánica – o natural : perdidas por fugas, ventilación natural en verano

Modelo: la renovación del aire

Caudal en vol/h, calculado o fijo

Archivo meteo Inconnu Entrada


• Ventilación natural: – Solo el verano – Por efecto chimenea, consideramos:

altura entre dos aperturas, superficies, y diferencia de T

Modelo: la ventilacion natural


TOPAZ : simulación

meteo modelo

flujos Temperaturas

Analises


• Todas las potencias que componen el balance:

Salidas

Acumulación de calor aumento de T

Perdida de calor diminución de T


• Análisis de los aportes solares potenciales – Presenta energía cumulada por un día soleado – Permite evaluar las decisiones de implementaciones de la superficies

vidriadas y de las orientaciones

Salidas: repartición de las ganancias solares


• Que trae la zona al edificio ? – limita las ganancias solares – limita les perdidas por conducción Cual balance energético ?

Salidas: impacto de la zona sobre el edificio


• Consumo solo si hay sistemas – Calculo del consumo por la secuencia – Extrapolación con el método « grados día » – Temperaturas mínimas y máximas

• Confort: – En invierno, si Tint > Text+4°C – En verano, si Tint < Text+2°C – Índice de confort :

% de tiempo de ocupación con criterio cumplido

Salidas: Consumo energético


Caso de estudio


Caso de estudio: impacto del vidrio en invierno

• Vidrio: – Simple vidriado (SV) – Doble vidriado (DV)

• Inercia: – Baja (Ib) – Alta (Ia)

• Aperturas – Pequeñas (Ac) – Grandes (Ag)

Evaluación del impacto del tipo de vidrio (SV o DV ?) Variaciones atenuadas con el DV


Caso de estudio: ventilación natural

• Vidrio: – Simple vidriado (SV) – Doble vidriado (DV)

• Inercia: – Baja (Ib) – Alta (Ia)

• Aperturas – Pequeñas (Ac) – Grandes (Ag)

Evaluación del impacto del dimensionamiento de las aperturas para la ventilación natural Variaciones atenuadas con el DV


Gracias por la atención

Antoine Dugué [email protected]

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