Cálculo de pérdidas de radiación solar debidas a sombras
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1. EN UNIVERSITAT POLIT CNICA DE VALENCIA C lculo de p rdidas de radiaci n solar debidas a sombras en la certificaci n energ tica de edificios existentes con CE3X Apellidos nombre Tort Ausina Isabel isatort fis upv es Oliver Faubel Imma cula d a inolfau csa upv es Monfort i Signes J aume jaumemonfort csa upv es Departamento 1Dpto F sica Aplicada 2Dpto ConstruccionesArquitectonicas 3Dpto ConstruccionesArquitectonicas Centro Universitat Polit cnica de Valencia UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA 1 Resumen de las ideas clave En este art culo vamos a presentar el procedimiento para el c lculo de p rdidas de radiaci n solar debidas a sombras en la certificaci n energ tica de edificios existentes con el programa inform tico CE3X Para ello veremos primero una introducci n para entrar en la descripci n del proceso que debemos seguir al utilizar el programa para definir los patrones de sombras y terminaremos con un ejemplo Introducci n Para la Uni n Europea el fomento de la eficiencia energ tica en el mbito de la edificaci n pasa por utilizar la calificaci n de la eficiencia energ tica de las edificaciones para concienciar a los usuarios de la importancia de utilizar no solo equipos o instalaciones eficientes sino que lo sean tambi n los edificios en los que desarrollen sus funciones Las exigencias relativasa la certificaci n e2. REAL DECRETO 47 2007 de 19 de enero porel que se aprueba el Procedimiento b sico para la certificaci n de eficiencia energ tica de edificios de nueva construcci n 3 DIRECTIVA 2010 31 UE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSE O de 19 de mayo de 2010 relativa a la eficiencia energ tica de los edificios refundici n 4 DIRECTIVA 2012 27 UE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DELCONSEJ O de 25 de octubre de 2012 relativa a la eficiencia energ tica porla que se modifican las Directivas 2009 125 CE y 2010 30 UE y por la que se derogan las Directivas 2004 8 CE y 2006 32 C E UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA 3 Objetivos Una vez le do con detenimiento este documento el alumnado sera capazde Calcular mediante el programa inform tico CE3X los patrones de sombras que determinan las p rdidas de radiaci n solar por sombras en edificios existentes Identificar correctamente los obst culos que producen sombras sobre el edificio objeto de certificaci n y caracterizados de manera que puedan ser introducidos en el citado programa inform tico mediante la opci n simplificada Interpretar los resultados de los patrones de sombras en el perfil de trayectorias solares que proporciona el citado programa inform tico 4 C lculo de las p rdidas de radiaci n solar debidas a sombras El certificado de eficiencia energ tica de edificios existentes debe emitirse seg n un documento reconocido que est inscrito en el Registro general de
3. el procedimiento simplificado El programa CE3X ofrece una opci n simplificada para la obtenci n del patr n de sombras que resulta v lida nicamente para obst culos rectangulares que ser la situaci n m s habitual en la pr ctica El programa calcula las sombras en el punto medio de la fachada objeto Para utilizara debemos seleccionar en el programa dentro de la ventana de patr n de sombras la opci n de Obst culos rectangulares ver Imagen 3 Patrones de sombra Montre del patr n de sombras Patrones de comtrs debridos Devaci n B o Stuese en el centro del elemento sombreado meando al ur Anguos d este negatrvos Imagen 3 Selecci n de opci n Obst culos rectangulares Aparecer entoncesen la pantalla una nueva ventana verlmagen 4 Ayuda para a definici n de obst culos rectangulares hd Obst culos rectangulares Definici n del obst culo rectangular Obst culos rectangulares Edfco objeto Poligono definido Acmut 1 o Elevaci n 1 Acmut 2 o Elevaci n 2 Acimut 3 o Elevaci n 3 Acimut 4 o Elevaci n 4 o Aceptar Cancelar a Imagen 4 Definici n de obst culos rectangulares donde para la definici n de los obst culos rectangulares debemos introducir para cada obst culo los siguientes datos POLITECNICA DE VALENCIA e Orientaci n orientaci n del obst culo vista desde el edificio objeto al cual se le va a aplicar el pat
4. p rdida de radiaci n solar por sombras Es importante recordar que hemos trabajado con la simplificaci n de considerar los obst culos como rectangulares y Calcular lassombras en el punto central de la fachada objeto 6 Bibliograf a 6 1 Normativa DIRECTIVA 2002 91 CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 16 de diciembre de 2002 relativa a la eficiencia energ tica de los edificios REAL DECRETO 314 2006 de 17 de marzo porel que se aprueba el C digo T cnico de la Edificaci n REAL DECRETO 47 2007 de 19 de enero por el que se aprueba el Procedimiento b sico para la certificaci n de eficiencia energ tica de edificios de nueva construcci n REAL DECRETO 1027 2007 de 20 de julio por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones T micas en los Edificios DIRECTIVA 2010 31 UE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 19 de mayo de 2010 relativa a la eficiencia energ tica de los edificios refundici n DIRECTIVA 2012 27 UE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSBO de 25 de octubre de 2012 relativa a la eficiencia energ tica por la que se modifican las Directivas 2009 125 CE y 2010 30 UE y por la que se derogan las Directivas 2004 8 CE y 2006 32 CE REAL DECRETO 235 2013 de 5 de abril por el que se aprueba el procedimiento b sico para la certificaci n de la eficiencia energ tica de los edificios POLITECNICA DE VALENCIA 6 2 Referencias de fuentes electronicas Ministerio de Industria Energ a y Turis
5. e 3 40 6 50 2 0 15 m e Tercer obst culo Edificio ver imagen 9 el vector d en verde tiene orientaci n sureste 2 50 patio h muro 3 40 14 68 5 44 ua 2 87 7 75 w ME h muro 3 00 patio Imagen 9 Obst culo edificio Los valores de las distancias son d 7 07 m di 2 54 m y d2 5 87 m y la elevaci n ese 9 20 6 50 2 5 95 m e Tercer obst culo Muro 3 ver imagen 10 aunque visto el dibujo en planta nos parec a que este muro iba a serun obst culo su altura 3 m es menor que la del punto medio de la fachada objeto 3 25m por lo que no proyecta sombra y no es por lo tanto un obst culo a considerar 12 50 patio h muro 3 40 14 68 5 44 h 6 50 2 i i Pai 2 39 2 29 ae ae h 9 20 247 7 75 h 6 90 wi h muro 3 00 patio Imagen 10 Obst c ulo muro 3 Resumiendo de los cuatro que inicialmente nos parec a que ten amos tan s lo hay dos obst culos que proyecten sombra sobre la fachada sureste 1 y son por lo tanto los dos que introduciremos en el programa tras lo cual obtendremos los pol gonos que interceptan las horas de trayectona solar tal y como se muestra en la imagen 11 POLITECNICA DE VALENCIA ne i ae ai A PA i VA Imagen 11 Sombrasen el perfil de trayectonassolares 5 Cierre A lo largo de ese objeto de aprendizaje hemos viso el modo de trabajar con el programa CE3X para introducir los patrones de sombras es decir el efecto de
6. la Secretaria de la Energ a del Minetur Se trata de dos programas inform ticos de descarga libre a trav s de la p gina web del Minetur CE3 y CE3X Aparte de ellos y disponible en el mismo sitio web un documento informativo de aplicaci n para cuando se utilicen soluciones especiales no incluidas en los programas disponibles En este caso vamos a realizar el c lculo de p rdidas de radiaci n por sombras utilizando el programa CE3X Para ello es necesario haber introducido un caso de estudio en el citado programa y haber completado previamente las pesta as de datosgenerales y datos administrativos Las p rdidasde radiaci n solar que experimenta una superficie debidas a sombras circundantes por ejemplo edificios colindantes vienen dadas por el porcentaje de la radiaci n solar global respecto de la que incidiria sobre la mencionada superficie de no existir obst culo alguno Para calcularlas p rdidas porsombras los pasosa seguir son Localizar los obst culos que afectan a la superficie objeto en t minos de sus coomenadasde posici n acimut y elevaci n Representaci n del perfil de obst culos en el diagrama de la figura de trayectonas del sol a lo largo del ano La banda de trayectorias se encuentra dividida en porciones delimitadas por las horas solares negativas antes del mediod a solar y positivas despu s de ste gt Documentos reconocidosson documentost cnicos sin car cter reglamentario que cuen
7. mo http www minetur qgob es energia desa rrollo Efic ienc la Ene rm etic a Certifica cionEn ergetica Pa gina y certificacion aspx 6 3 Otros Gu a IDAE Manual de usuario de calificaci n energ tica de edificios existentes CE3X Serie Calificaci n de Eficiencia Energ tica de Edificios MIYABI y el Centro Nacional de Energ as Renova bles C ENER Edita IDAE Madrid julio 2012
8. nerg tica de edificios establecidas en la Directiva 2002 91 C E se transpusieron en el Real Decreto 47 2007 Se aprob con l un Procedimiento b sico para la certificaci n de eficiencia energ tica de edificios de nueva construcci n Sin embargo y a pesar de que lo recog a dic ha directiva qued en aquel momento pendiente de regulaci n la certificaci n energ tica de los edificios existentes La Directiva 2002 91 CE se modific mediante la Directiva 2010 31 UE3 y volvi a quedar pendiente la transposici n al derecho espa ol de la certificaci n energ tica de edificios existentes Finalmente y tras una llamada de atenci n en la Directiva Directiva 2012 27 UE se lleva a cabo esa transposici n que refunde en una sola disposici n lo v lido de la noma de 2007 la deroga la completa y por fin ampl a su mbito a todos los edificios incluidos los existentes De esta foma establece el Procedimiento B sico para la certificaci n energ tica de edificios existentes que debe cumplirla metodolog a de c lculo considerando aquellos factores que m s incidencia tienen en su consumo energ tico Este procedimiento b sico a su vez se matenaliza en la utilizaci n de una serie de Documentos Reconocidos por los ministenos implicados Entre los cuales se encuentra el software CE3X 1 DIRECTIVA 2002 91 CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSE O de 16 de diciembre de 2002 relativa a la eficiencia energ tica de los edificios 2
9. r n de sombra es decir orientaci n del vector d e d m distancia de la linea perpendicular que une el plano del edificio objeto con el plano del obst culo e di m situ ndose en el punto de c lculo del patr n de sombra del edificio objeto su centro di es la distancia desde la proyecci n de dicho punto sobre el obst culo remoto hasta el final del obst culo hacia la izquierda e d2 m situ ndose en el punto de c lculo del patr n de sombra del edificio objeto su centro d2 es la distancia desde la proyecci n de dicho punto sobre el obst culo remoto hasta el final del obst culo hacia la derecha e elevaci n m diferencia de cotas entre el punto de c lculo del patr n de sombra del edificio objeto su centro y la elevaci n total del edificio obst culo situado frente a l 4 3 Ejemplo pr ctico Supongamos que estamos certificando una vivienda situada en un edificio entre medianeras cuya planta esla indicada en la imagen 5 donde se indica tambi n el nombre dado a cada uno de los cerramientos verticales tit S fachada SE 1 fachada SO fachada NO fachada SE 2 medianera 1 Imagen 5 Planta de la vivienda en bloque entre medianeras Para el an lisis de las sombras debemos planteamos en primer lugar cu ntas fachadas objeto tenemos puesto que para cada una de ellas debemos definir un patr n de sombras En particular en el ejemplo lasfachadasson Fachada sureste 1 Fachada su
10. reste 2 Fachada suroeste Fachada noroeste Analicemos a modo de ejemplo el patr n de sombras de la fachada sureste 1 para lo cual nos situamos en su punto medio UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA El primer paso es localizar aquellos obst culos que puedan hacerle sombra que en este caso verimagen 6 son marcadosen la figura en colorgranate Muro 1 Muro 2 Edificio Muro 3 patio h muro 3 40 4 68 5 44 h 6 50 Sh 3 h 7 00 i h 6 50 3 h 9 20 12 a7 7 75 h 6 90 n e ee h muro 3 00 BD patio 2 50 Imagen 6 Definici n de los cuatro obst culos rectangulares El segundo paso es medirlos par metros necesanos para introduciren el programa para cada uno de los obst culos Primer obst culo Murol ver imagen 7 el vector d flecha en verde tiene orientaci n norte porlo que el obst culo no proyecta sombra patio ih muro 3 40 14 68 5 44 h 6 50 y e h 7 00 aa eae 2 90 h 6 50 h 9 20 2 47 7 75 h 6 90 ve Wy e h muro 3 00 OP la50 patio Imagen 7 Obstaculo muro 1 Segundo obstaculo Muro2 ver imagen 8 el vectord en verde tiene orientaci n sureste patio h muro 3 40 4 68 5 44 h 6 50 z di h 7 00 ee wi ad 0 a h 9 20 247 7 75 h 6 90 Ny a h muro 3 00 Y patio 2 50 Imagen 8 Obst culo muro 2 UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA Los valores de lasdistanciasson d 4 68 m d 2 21 m y d2 1 34 m y la elevaci n es
11. tan con el reconocimiento delo de los organismos oficiales correspondientes en este caso del reconocimiento conjunto del Ministerio de Industria Energ a y Turismo y del Ministerio de Fomento POLITECNICA DE VALENCIA 4 1 Localizaci n de obst culos mediante azimut y elevaci n Como ya hemos visto el primer paso a seguir es la identificaci n de los obst culos que proyectan alguna sombra sobre el edificio objeto de la certificaci n en adelante edificio objeto como pueden ser porejemplo edificios adyacentes Una vez localizados cada uno de ellos debe definirse seg n su azimut y elevaci n Acimut a grados define el ngulo de desviaci n en el plano horizontal con respecto a la direcci n sur ver Imagen 1 N Direcci n superficie Imagen 1 Azimut a Elevaci n grados define la altura de la sombra que produce el obst culo sobre el edificio que se analiza mediante un ngulo que esla inclinaci n con respecto al plano horizontal ver Imagen 2 S Imagen 2 Elevaci n Para medir el azimut y elevaci n puede utilizarse un teodolito pero este no es un procedimiento que resulte pr ctico en una toma de datos real realizada para la pr ctica profesional de certificaci n de un inmueble Por ello se sustituir la caracterizaci n mediante azimut y elevaci n por la caracterizaci n simplificada que ofrece el programa CE3X POLITECNICA DE VALENCIA 4 2 Localizacion de obstaculos mediante
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