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Alberto Chiavarini Dow Corning

Fachadas Sostenibles en Climas Extremos: una Realidad Posible Estudio Comparativo del Desempeño Térmico y del Consumo de Energía en Fachadas de Edificios Comerciales. Alberto Chiavarini Dow Corning. Agenda. Introducción Objetivos Metodología Experimental

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Presentation Transcript

  1. Fachadas Sostenibles en ClimasExtremos: una Realidad Posible Estudio Comparativo del Desempeño Térmicoy del Consumo de Energía en Fachadas de Edificios Comerciales Alberto Chiavarini Dow Corning

  2. Agenda • Introducción • Objetivos • Metodología Experimental • Descripción de los Sistemas de Vidriado • Descripción de los Sistemas de Muros Cortina • Descripción de los Espaciadores • Resultados • Comparación de los valores U, FS y Temperaturas • Comparación de los costos y consumos de Energía • Comparaciones de las emisiones de CO2 • Conclusiones

  3. Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente • Directrices: • Urbanización

  4. Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente • Directrices: • Urbanización • Precios de la energía y de las materias primas

  5. Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente • Directrices: • Urbanización • Precios de la energía y materias primas • Confiabilidad del suministro energético

  6. Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente • Directrices: • Urbanización • Precios de la energía y materias primas • Confiabilidad del suministro energético • Emisiones de CO2 y Cambio Climático

  7. Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente • Directrices: • Urbanización • Precios de la energía y materias primas • Confiabilidad del suministro energético • Emisiones de CO2 y Cambio Climático • Acciones: • Necesidad de reducir las emisones de CO2 / Consumo de energía • 22% Transporte • 35% Domiciliario  + 50% para calefacción/refrigeración~ 25% del Consumo global • 43% Industrial Fabricación de los Materiales utilizados en la Construcción •  Procesos de alta energía vs. Procesos de baja energía • La Construcción representa en Occid. el 40% del total del Consumo de Energía • Las Edificaciones emiten el 25% del gas de invernadero (CO2)

  8. Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente • Directrices: • Urbanización • Precios de la energía y materias primas • Confiabilidad del suministro energético • Emisiones de CO2 y Cambio Climático • Acciones: • Necesidad de reducir las emisones de CO2 / consumo de energía • “El mayor potencial de ahorro en términos de costos radica en el sector de Construcción (residenciales y comerciales). Más del 20% puede ser economizado aplicando estándares más estrictos en las construcciones” (Andris Piebalgs / Comisionado de la UE)

  9. Un Desafío para el Medio Ambiente • Crecimiento de la Población • Expansión en el Terreno • Incremento de los gases de invernadero

  10. OBJETIVOS: Estudio de la eficiencia energética de sistemas de muro cortina bajo condiciones climáticas extremas • Comparación entre los sistemas de muros cortina vidriados “en Seco” vs. los Vidriados con Silicona Estructural • Comparación entre Cristales de Alto Desempeño vs. Vidrio Transparente común • Comparación entre espaciadores para DVH de esponja de silicona vs. espaciadores de aluminio • Comparación de las temperaturas del marco metálico para condiciones exteriores de -16°C, 40°C, y 50°C + alta carga solar • Comparación de los valores U y FS • Comparación de los consumos de energía para un edificio • Comparación de las emisiones de CO2 para un edificio

  11. Metodología Experimental FS: Factor Solar TLV: Transmitancia de Luz Visible • Cálculo y comparación de los valores Ufachada y FS para los distintos sistemas de muros cortina utilizados en construcciones comerciales • Sistemas de Vidriado y de Perfilería • Softwares THERM y WINDOW (LBNL) • Comparación del Consumo de Energía de los diferentes sistemas de muro cortina basados en los valores U, FS y de Infiltración de aire: • Software EFEN (Carli Inc.) Factor U Fugas de Aire

  12. Elección de los sistemas de vidriadoen climas extremos • Esencial con el objeto de: • Reducir el calor entrante sin pérdida de luminosidad • Reducir el tamaño de los equipos de acondicionamiento de aire y los costos operacionales • Incrementar el confort para sus ocupantes • Energía proveniente del Sol = 50% luz visible + 50% IR • Reduciendo la luz visible: • ↑ reflección (cristales reflectivos) • ↑ absorción (vidrios de color, revest. oscuros) • Combinación de ambas • Reduciendo la IR: • ↑ reflección (revest. reflect. de IR) • ↑ absorción (vidrio de color, revest. oscuros) • Combinación de ambas • Unidades de DVH con vidrio incoloro vs. DVH de alto desempeño con absorción incrementada de IR y alta transmitancia de luz visible.

  13. Sistemas de VidriadoCálculo y Comparación de Desempeñocon WINDOW Cámara de 14mm Incoloro de 6mm T.L.V. = 79% • DVH de Bajo Desempeño: • Incoloro de 6mm • Cámara de aire: 14mm • Incoloro de 6mm FS = 0.70 Uvidrio = 2.68W/m²K • DVH de Alto Desempeño: • Low-E3 de 6mm (rev. en Cara 2) • Cámara de aire: 14mm • Incoloro de 6mm Incoloro de 6mm T.L.V. = 62% FS = 0.27 •  Incrementa reflección de IR y absorción + reduce la transmisión indirecta Uvidrio = 1.64W/m²K Cámara de 14mm

  14. DVH con Espaciador de Aluminio Sello primario de PIB Disecante Espaciador de aluminio Sello Secund. de Silicona Muro Cortina Vidriado en Seco • Guarniciones de EPDM • Perno de Acero 236mm • Ruptura térmica • de Nylon Temp. Interior 21°C • Perfil de ret. de aluminio • DVH • Marco de Aluminio • de 50mmx100mm

  15. Espac. de Esponja de Silicona Esponja de Silicona con Disecante • Sello Primario • de PIB Sello Secundario deSilicona Muro Cortina Vidriado con Silicona Estructural Marco de Aluminio 50mm x 100mm Espaciador de Esponja de Silicona 8mm x 6mm • Junta Estructural de Silicona 8mm x 12 mm • Sellado de Estanquidad de Silicona 15mm Temp. Interior 21°C • Cordón de respaldo

  16. Resultados del Montaje: 1200mm Peor Condición: Sistema de Muro Cortina Vidriado en Seco con cristales de bajo desempeño y DVHs con espaciador de aluminio 2500mm

  17. Resultados del Montaje: 1200mm Mejor condición: VES utilizando cristales de alto desempeño (bajo FS) y espaciador de esponja de silicona 2500mm

  18. Comparativa: U, FS y Temperatura Desemp. Decreciente • El VES brinda mejores (menores) valores U que los sistemasVidriado en Secopara todas las combinaciones • Con el VES se consiguen menores temperaturas interiores que con el sistema Vidriado en Secopara todas las combinaciones • Los espaciadores de Esponja de Silicona proveen un mejor (menor) valor U que los dealuminiopara todas las combinaciones

  19. +4.0°C +4.5°C Variación de la Temperatura - VES a 50°C, 1120 W/m² Vidrio Incoloro, Espaciador de Si Vidrio de Alto Desempeño Espaciador de Silicona Medición de la Temp. 76-78°C 15.5C +1.6°C 29.8C 31.4C Vidrio de Alto Desempeño, Espaciador de Aluminio Vidrio Incoloro, Espaciador de Aluminio +1.1°C 35.4C 34.3 C

  20. +1.7°C +2.0°C 42.0C Variación de la Temp. - Vidriado en Seco a 50°C, 1120 W/m² Vidrio Incoloro, Espaciador de Si Vidrio de Alto Desempeño, Espaciador de Silicona 41.0C 15.5C 40.0C +1.0°C Vidrio Incoloro, Espaciador de Aluminio Vidrio de Alto Desempeño, Espaciador de Aluminio +0.7°C 42.7C

  21. Medición de Temp. Comparación de Temperaturas: Vidriado Estructucturalcon Silicona vs. Vidriado en Seco a 50°C, 1120W/m²: Vidrio de Alto Desempeño Espaciador de Silicona +10.2°C Seco: 40.0°C 15.5C 76-78°C VES: 29.8°C 31.4C Vidrio Incoloro Espaciador de Aluminio +7.3°C Seco: 42.7°C VES: 35.4°C

  22. Comparativa para diferentes cargas térmicas • Las variaciones de temperatura son mayores en climas con condiciones extremas • El impacto sobre la temp. • del sistema > espaciador > sistema de acristalado

  23. Análisis de los sistemas para climas extremos Clima de Abu Dhabi 3 plantas 50m 50m

  24. Metodología Experimental • Comparar el Consumo de Energía (electricidad para refrigeración e iluminación y gas para calefacción) de los distintos sistemas de muro cortina basados en: • EFEN (Carli) • Valor U, FS: calculado con THERM y WINDOW • Infiltraciones de Aire: de 0 (burletería nueva o Vidriado Estructural con Silicona) a 16.5m³/m²h para simular el envejecimiento de las guarniciones • Costo de la Energía: $ 0.16/kWh (elect.), $ 0.07/kWh (gas) • Cálculo de las emisiones de CO2 en base a: • Emisiones de CO2: 0.480kg por cada 1kWh de electricidad de generación mixta • Emisiones de CO2 : 53.8 kg por cada 1GJ de gas consumido

  25. Resultados: Consumo de Energía • Reducción del consumo de energía considerando infiltración de aire: ~292GJ ~292GJ ~U$S 9300 • Reducción en los costos de energía considerando infiltración de aire: ~US$ 9300

  26. Resultados: Consumo de Energía • Peor Desempeño: Sistema Seco, burletería envejecida, vidrio incoloro, espaciador de Al • Mejor Desempeño: Sistema:VES, baja infiltración, cristal de alto desempeño, espaciador de esponja de silicona • Ahorro Energético de hasta 292 GJ: ~5% de reducción en el consumo • Ahorro en costos de energía para un edificio de 3 pisos de altura: ~7%

  27. Resultados: Emisiones de CO2 • Cálculo de las emisiones de CO2: • Emisiones de CO2 : 0.480kg/kWh de electricidad de generación mixta • Emisiones de CO2 : 53.8kg/GJ gas consumido • Reducción en las emisiones de CO2 por reducción del consumo de energía: 52.4 tons 52.4 ton

  28. Resultados: Emisiones de CO2 • Reducción de 52.4 tons de CO2 para un edificio de 3 pisos de altura • Emisiones anuales de CO2 por consumo de combustibles fósiles en la U.E.A. = 137.82 MILLONES DE TONELADAS

  29. Conclusiones • La adecuada selección del vidrio es crítica para el desempeño. • Los Sistemas Vidriado Estructural con Silicona superan a los sistemas de Vidriado en Seco • Se obtienen valores U menores al compararlos manteniendo los restantes componentes • Las temperaturas del marco estan próximas a las del interior tanto en climas cálidos como fríos. • Menor consumo de energía y menor emisiones de CO2 • Los espaciadores de esponja de silicona presentan un mejor desempeño que los de aluminio • Menor valor U cuando se los compara uno con otro, manteniendo los restantes items iguales • Las temperaturas del marco están próximas a la temperatura ambiente interior tanto en climas cálidos como fríos. • Menor consumo de energía y menor emisiones de CO2. El uso combinado del VES y espaciadores tipo “warm edge” brindan los mejores resultados. • La infiltración de aire es crítica para minimizar el consumo de energía, siendo conveniente la elección de sistemas de vida prolongada.

  30. Referencias • A Thermal Modeling Comparison of Typical • Curtainwall Glazing Systems – L. Carbary & F. Albert • THERM - Lawrence Berkeley National Laboratory • http://windows.lbl.gov/software/therm/therm.html • WINDOW - Lawrence Berkeley National Laboratory • http://windows.lbl.gov/software/window/window.html • EFEN – Carli Inc. • http://www.designbuildersoftware.com/efen.php

  31. MUCHAS GRACIAS!

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