analisis energetico piscina cerro navia

Erik Parraguez Alvarado. Academico Escuela de Arquitectura, Universidad de Santiago de Chile. Contacto: [email protected]

ANALISIS ENERGETICO PISCINA ESCUELA MANUEL GUERRERO, Nº 387

Descripción General

Nombre del Proyecto: Piscina Escuela Manuel Guerrero, Nº 387Pais: ChileCiuidad: SantiagoLatitud: 33.4 lat Sur, 70.8 long Oeste.

Superficie Area Piscina: 543 m2Superficie Agua: 315 m2Superficie Total: 747 m2

Volumen Agua: 472 m3

Planimetria Norte



Datos Climáticos Anuales



Datos Climáticos : Distribución de Vientos en el año.



Datos Climáticos: Temperaturas Horas

Clima Día Mas frió: Agosto 1 Clima Día Mas Cálido: Diciembre 22


10:00 hrs 12:00 hrs 16:00 hrs 10:00 hrs 12:00 hrs 16:00 hrs


Soleamiento.

Solsticio de Invierno 12:30 Hrs

Solsticio de Verano 12:30 Hrs

Angulo Solar = 81ºAngulo Solar = 34º



Materiales: El dato que se utilizo para hacer el análisis de iluminación fue la reflectancia, (LRV), el cual se encuentra en (%). Para los cristales se usaron Factores de 90% sobre la Transparencia Efectiva del Material. Simulando ventanas de limpieza promedio.

Tarea

1.5% 2.5%

2.5% 4.0%

4.0% 8.0%

Luz del día amplia del invierno (un ecuador más cercano)

Luz del día escasa del invierno (un poste más cercano)

Ordinario que ve tareas, tales como lectura,

limadura, y trabajo de oficina fácil

Tareas moderado difíciles, tales como lectura prolongada, trabajo

taquigráfico, trabajo normal de la herramienta de

máquina

Tareas difíciles, prolongadas, tales como

elaboración, corrigiendo la copia pobre, el trabajo fino

de la máquina, y la inspección fina

Estándares Mínimos de Factores de Luz Día

TAREA VISUAL Iluminancia 8 (lux) Iluminancia 8 (lux)

150 150

Tareas visuales variables y sencillas 250 a 500

300

500

500 a 1000

Costura, revison prolija 1000

1000 a 2000

1500 a 2000

2000

según proyecto de Norma Nch 1064 (A,38)

según DS 745 MINSAL

Minimo para locales en que se trabaja, pasillos, bodegas, comedores, y salas con iluminacion suplementaria en los puntos de trabajo

Trabajo Prolongado con requerimiento moderado sobre la vision, discrimnacion de detallesTrabajo con poco contraste, discriminacion de detalles finos, lectura continua de letras pequeñasObservacion continua de detalles medios y finos.

Trabajos visuales continuos y de precision, dibujo lineal.Trabajo Prolongado con discriminacion de detalles finosTrabajo de gran presicion, reparacion de relojes.

Estándares Mínimos de Iluminancia

COLOR Aluminio Negro Blanco Amarillo Azul Lila Rojo Agua% REFLEXIÓN 100,00% 31.14% 88.99% 84.3% 60.88% 42.15% 42.15% 100,00%

ILUMINACION

Para la aplicación de Materiales se prefirió Utilizar un tono gris con un Valor de reflectancia de 70%, Dado que es un color neutro que tiene una reflectancia promedio, Para que en situación real y cambio de color , los valores de iluminación no tengan cambios significativos

Para las ventanas se aplicaron dos tipos de transparencia. Para el vidrio simple 92% y para el termo panel 90% a las cuales se les aplico el factor antes dicho.


ANALISIS ENERGETICO PISCINA ESCUELA MANUEL GUERRERO, Nº 387%

50.0+

45.0

40.0

35.0

30.0

25.0

20.0

15.0

10.0

5.0

0.0

Daylight AnalysisDaylight FactorContour Range: 0.0 - 50.0 %In Steps of: 1.0 %© ECOTECT v5

Visible Nodes: 2178Average Value: 16.97 %

%

50.0+

45.0

40.0

35.0

30.0

25.0

20.0

15.0

10.0

5.0

0.0



%

50.0+

45.0

40.0

35.0

30.0

25.0

20.0

15.0

10.0

5.0

0.0



%

50.0+

45.0

40.0

35.0

30.0

25.0

20.0

15.0

10.0

5.0

0.0



ILUMINACION

Factores de Luz Día (%)

16%

16%

25%

25%

Los factores de Luz día Esta sobre los estándares de 8% que es lo mínimo aplicable a un recinto según Estándares Internacionales. La Iluminación Interna Se favorece por dos factores fundamentalmente. La reflectancia del agua. Y los tubos solares que encuentran directamente sobre la piscina que maximizan su iluminación al ser reflejadas sobre el agua.

Promedio de IluminacionPiscina 15,00%Circulación Piscina 10,00%Área Ventanas Altas 25,00%Área Ventanas bajas 5,00%

Valores

Plano de Análisis, a 1 Metro de Altura



Lux

4800+

4320

3840

3360

2880

2400

1920

1440

960

480

0

Daylight AnalysisDaylighting LevelsContour Range: 0 - 4800 LuxIn Steps of: 80 Lux© ECOTECT v5

Visible Nodes: 2178Average Value: 1427.85 Lux

Lux

4800+

4320

3840

3360

2880

2400

1920

1440

960

480

0

Daylight AnalysisDaylighting LevelsContour Range: 0 - 4800 LuxIn Steps of: 80 Lux© ECOTECT v5

Visible Nodes: 2178Average Value: 1427.85 Lux

ILUMINACION

Iluminancia (Lux)

Los factores de iluminancia (lux) Se calcularon con una iliminacion exterior de 8420 Lux. Que se estimaron median te la Formula Tregenza. La cantidad de luz representa un promedio de la luz dia en un año. Con este valor podemos tener la certeza, que la iluminacion en porcentaje de horas. No variara mayormente los Resultados.

ValoresPromedio de iluminancia

Piscina 1300 luxCirculación Piscina 950 luxÁrea Ventanas Altas 2200 luxÁrea Ventanas bajas 850 lux

1300 lx

1300 lx

2200 lx

2000 lx

Sensibilidad Humana Isocontornos Valor max. 1000 lx – 10 Div Colores Falsos Valor max. 1000 lx – 10 Div

Imagenes de Analisis Espacial. 12: 30 hrs-




%

15.0+

13.8

12.6

11.5

10.3

9.1

7.9

6.7

5.6

4.4

3.2

Daylight AnalysisInternally ReflectedContour Range: 3.20 - 15.00 %In Steps of: 0.50 %© ECOTECT v5


%

15.00+

14.10

13.20

12.30

11.40

10.50

9.60

8.70

7.80

6.90

6.00



%

15.0+

13.8

12.6

11.5

10.3

9.1

7.9

6.7

5.6

4.4

3.2



%

15.0+

13.8

12.6

11.5

10.3

9.1

7.9

6.7

5.6

4.4

3.2



ILUMINACION

Porcentajes de reflectancia Interna (%)

Según los factores de reflectancia de los materiales descritos anteriormente, Los resultados de la reflectancia de la luz va desde un 32 % a el 150% en el caso del Sector de la piscina Es finalmente este elemento el que distribuye la luz de manera homogénea en el espacio. En forma vertical y Horizontal.

Valores


Promedio ReflectanciaPiscina 14,00%Circulación Piscina 13,00%Área Ventanas Altas 11,00%Área Ventanas bajas 7,00%

14%

14%

11%

7%



%

50.0+

45.0

40.0

35.0

30.0

25.0

20.0

15.0

10.0

5.0

0.0



%

50.0+

45.0

40.0

35.0

30.0

25.0

20.0

15.0

10.0

5.0

0.0



ILUMINACION

Factores de Luz Día (%) Sin tubos Solares Factores de Luz Día (%) Con tubos Solares

Promedio de IluminaciónPiscina 13,00%Circulación Piscina 8,00%Área Ventanas Altas 25,00%Área Ventanas bajas 5,00%

Promedio de IluminaciónPiscina 15,00%Circulación Piscina 10,00%Área Ventanas Altas 25,00%Área Ventanas bajas 5,00%

Sin Tubos Solares

Recintos Variantes

Con Tubos Solares

15% a 20% de Aumento



Análisis de Radiación en ventanas

Los datos están elaborados para la cantidad de energía incidente sobre las superficies de las ventas, en valores acomulativos en dos estaciones de año. Invierno y verano, en Wh/m2

Radiación Solar en Ventanas InviernoAcumulativo (Wh/m2)

Radiancion Solar en Ventanas VeranoAcumulativo (Wh/m2)

Radiacion Mensual Sobre ventanas del Invernadero

AVAIL. AVG INCIDENT ABSORBED MONTH SHADE

------- -------- ------ ------- --------- -------- ------- ---------Jan 246572 42.00% 37357 3139548 159997 21893 1839961

203204 35.00% 46911 3942517 230996 31609 2656452Mar 166942 31.00% 53211 4471940 282259 38623 3245982

108247 29.00% 43148 3626241 241078 32988 277239271382 33.00% 32100 2697760 183902 25165 211487756738 37.00% 25027 2103305 143932 19695 165521652602 36.00% 23057 1937739 132528 18135 152406780440 33.00% 34305 2883031 195015 26685 224267993237 29.00% 34825 2926745 191876 26256 2206578

132790 29.00% 36396 3058772 186863 25570 2148924205627 41.00% 34078 2863943 150557 20602 1731410206567 46.00% 28202 2370120 119671 16375 1376220

TOTALS 1624348 428615 36021660 2218674 303595 25514760

Wh/m2 Wh/m2 TOT.Wh TOT.Wh Wh/m2 TOT.Wh

Feb

Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

RADIACION



Análisis

El análisis se llevo a cabo en la versión 5.5 del Software Ecotect. En el cual se elaboro un modelo abstracto de las Zonas Térmicas de la Piscina. Las cuales se analizaron en términos de Física Estática, (Radiacion y Conduccion). Se introdujeron las variables necesarias para la constitución de los recintos como unidad Térmica Y se definieron Estándares de Confort según la zona Climática a analizar. Y Se dispuso de una Zona Especial para los elementos que sombrean el proyecto como los arboles perimetrales. Lo siguiente es la Descripcion General de la Situacion de las Zonas y su configuración interna.

Zonificación Color Nombre Activación T Superficie

Piscina T 543,000 m2Invernadero T 257,886 m2

Acceso T 46 m2Agua T 314,375 m2

Servicios 196,450 m2V Cubierta T 543,000 m2

TERMICO



Zonificacion Zona 1: Piscina Zona 2: InvernaderoArea Total de Superficies 1605 m2 Area Total de Superficies 257,886 m2Area Total Expuesta 347 m2 Area Total Expuesta 135,21 m2Area Piso 543 m2 Area Piso 30,32 m2Volumen 2932 m3 Volumen 95,574 m2Superficie Ventanas 52,46 m2 Superficie Ventanas 86,442 m2

Propiedades Termicas Propiedades TermicasBanda de Confort 18.0 C 26.0 C Banda de Confort 18.0 C 26.0 CCargas CargasCarga de Ocupacion 5000 W 50 personas Carga de Ocupacion 0 W 0Ganancias Internas Generales 0 W/m2 Ganancias Internas Generales 0 W/m2Renovacion de aire 0,25 ren/ hora Invierno Renovacion de aire 0,25 ren/ hora Invierno

1 renovacion/ hora Verano 1 renovacion/ hora Verano

Cargas Internas 0 W Cargas Internas 0 W

TERMICO



Zonificacion Zona 3: Acceso Zona 4: AguaArea Total de Superficies 269,894 m2 Area Total de Superficies 741,7 m2Area Total Expuesta 61,686 m2 Area Total Expuesta 314,375 m2Area Piso 46,000 m2 Area Piso 314,375 m2Volumen 162,073 m3 Volumen 472,609 m3Superficie Ventanas 49,179 m2 Superficie Ventanas 0 W

Propiedades Termicas Propiedades TermicasBanda de Confort 18.0 C 26.0 C Temperatura del Agua 26 C 27 CCargasCarga de Ocupacion 0 W 0Ganancias Internas Generales 0 W/m2Renovacion de aire 0,25 ren/ hora Invierno

1 renovacion/ hora VeranoCargas Internas 0 W

TERMICO

Se configuro una zona para simular el agua temperada de la Piscina Se le dio un valor estático de temperatura que varia entre los 26 C a los 27 C. El objetivo es Traspasar el calor de Esta zona a del recinto de la Piscina.



Materiales

Los Materiales del proyecto, Se reducen a Una envolvente de Hormigón Armado, Aislado con 5 cm de lana mineral y recubierto con dos capas de Fibrocemento. Las fenestraciones son Termopaneles estándar, de doble cristal y una cámara de aire de 30 mm. Existe una segunda piel de cristal simple en la zona del invernadero. Para la cubierta tenemos un cielo de fibrocemento con aislamiento de Lana minera y sobre ella una placa de Terciado recubierta en una placa de acero Galvanizado. El detalle de los materiales, Sus propiedades Físicas y Sus resultantes Termicas, son las que se describirán En los siguientes gráficos

Esquemas de MaterialesColor Nombre

Hormigón Armado con AislamientoTermopanelVentana Estructura de AluminioCielo AisladoCubiertaLosa de HormigonMateriales Neutros

TERMICO



Esquemas de Materiales para envolvente Vertical

Hormigón Armado con AislamientoNº Nombre Espesor mm Densidad Calor Especifico Conductividad Resultates1 Palmeta Mosaico Cerámica 20 2500 807,5 2,05 Transmitancia U (W/m2k) 0,662 Hormigón Armado 120 2300 656,9 1,2 Admitancia (W/m2k) 1,583 Lana Mineral 50 140 2092 0,04 Thermal Decrement (%) 0,554 Permanit 6 1250 1470 0,23 Espesor total mm 2015 Glasal 5 1150 920 0,32

1 2 3 4 5

TermopanelNº Nombre Espesor mm Densidad Calor Especifico Conductividad Resultates1 Vidrio Estándar 6 2300 836 1,46 Transmitancia U (W/m2k) 2,711 Cámara de Aire 30 1,3 1004 5,6 Admitancia (W/m2k) 0,842 Vidrio Estándar 6 2300 836 1,46 Transparencia % 90

Espesor total mm 42

1 2 3

Ventana Estructura de AluminioNº Nombre Espesor mm Densidad Calor Especifico Conductividad Resultates1 Vidrio Estandar 6 2300 836 1,46 Transmitancia U (W/m2k) 5,44

Admitancia (W/m2k) 5,39Transparencia % 92Espesor total mm 6

1

TERMICO



Cielo AisladoNº Nombre Espesor mm Densidad Calor Especifico Conductividad Resultates1 Lana Mineral 50 140 2092 0,04 Transmitancia U (W/m2k) 0,712 Permanit 6 1250 1470 0,23 Admitancia (W/m2k) 1,553 Glasal 5 1150 920 0,32 Thermal Decrement (%) 0,96

Espesor total mm 61

CubiertaNº Nombre Espesor mm Densidad Calor Especifico Conductividad Resultates1 Cubierta de Acero 0,6 7200 527 51,05 Transmitancia U (W/m2k) 3,92 Terciado 18 650 3050 0,23 Admitancia (W/m2k) 3,94

Thermal Decrement (%) 0,98Espesor total mm 18,6

Losa de HormigonNº Nombre Espesor mm Densidad Calor Especifico Conductividad Resultates1 Palmeta Piedra Pizarra 10 1900 656 0,39 Transmitancia U (W/m2k) 2,862 Bekron 5 2000 656 0,75 Admitancia (W/m2k) 4,51

Hormigón 100 3800 656 0,73 Thermal Decrement (%) 0,64Espesor total mm 115

TERMICO

Esquemas de Materiales para envolvente Horizontal



Análisis Térmico

TERMICO

Corte Transversal de Temperaturas Radiantes Medias

La estrategia de análisis se basa en la comprobar la siguiente Hipótesis “ El volumen del Agua Temperada de la Piscina, mantendrá una temperatura Equilibrada durante todo el año en Recinto que la contiene.” Para esto se puso la atención en dos fenómenos Primero el equilibrio Térmico que debía haber entre el recinto de la piscina y el agua y en la transmisión del calor entre una y la otra. Y segundo los datos de ganancias y perdidas para saber cuales son los puntos débiles de la Aislamiento de esta zona, para mantener dicho equilibrio.

Equilibrio Térmico en Invierno.



TEMPERATURAS POR HORA – 5 de Julio Ganancias y Perdidas

Zone: PiscinaAvg. Temperature: 5.3 C (Ground 14.4 C)Total Conductance (AU): 364 W/°KTotal Admittance (AY): 6028 W/°KResponse Factor: 5.25

ANALISIS EN INVIERNO EL DIA MAS FRIO

HOUR INSIDE OUTSIDE TEMP.DIF HOUR HVAC FABRIC SOLAR VENT. INTERN ZONAL

(C) (C) (C) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh)

0 15.5 1 14.5 0 0 -4008 0 0 4115 -16951 15.2 -0.2 15.4 1 0 -4382 0 0 4115 -20002 15 -1.5 16.5 2 0 -4763 0 0 4115 -21643 14.6 -2.9 17.5 3 0 -5128 0 0 4115 -28374 14.5 -4.3 18.8 4 0 -5601 0 0 4115 -24145 14 -5.8 19.8 5 0 -5856 0 0 4115 -41276 13.9 -6 19.9 6 0 -6017 0 0 4115 -41237 14.2 -4 18.2 7 0 -5816 0 0 4115 -43478 15.1 -2 17.1 8 0 -5625 126 0 4115 -28989 17 0 17 9 0 -5434 506 0 4115 2363

10 19.1 4.4 14.7 10 0 -4845 720 0 4115 542011 19.9 7 12.9 11 0 -4424 696 0 4115 1120012 21.6 11 10.6 12 0 -3531 1204 0 4115 614413 20.2 12.8 7.4 13 0 -2888 586 0 4115 1533014 20.7 14 6.7 14 0 -2071 899 0 4115 756215 19.4 14 5.4 15 0 -1277 460 0 4115 145620 17 9 8 20 0 -1545 0 0 4115 -76921 16.5 6 10.5 21 0 -2360 0 0 4115 -103322 16.7 7.6 9.1 22 0 -2394 0 0 4115 -90523 16.6 7.6 9 23 0 -2513 0 0 4115 -1403

TOTAL 0 -84339 5309 0 98760 12873

TERMICO



TEMPERATURAS POR HORA – 10 Diciembre GANANCIAS Y PERDIDAS

Zone: PiscinaAvg. Temperature: 21.5 C (Ground 14.4 C)Total Conductance (AU): 364 W/°KTotal Admittance (AY): 6028 W/°KResponse Factor: 5.25

ANALISIS EN INVIERNO EL DIA MAS FRIO ANALISIS EN INVIERNO EL DIA MAS FRIO

HOUR INSIDE OUTSIDE TEMP.DIF HOUR HVAC FABRIC SOLAR VENT. INTERN ZONAL

(C) (C) (C) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh)

0 26.8 18 8.8 0 0 21 0 0 4115 -138511 26.5 16.7 9.8 1 0 -221 0 0 4115 -143572 26.3 16 10.3 2 0 -340 0 0 4115 -148123 25.9 14 11.9 3 0 -680 0 0 4115 -158734 25.6 12.5 13.1 4 0 -935 0 0 4115 -159385 25.3 12 13.3 5 0 -1020 0 0 4115 -168636 26.6 15 11.6 6 0 -648 165 0 4115 -166767 28.4 18.7 9.7 7 0 -213 395 0 4115 -170408 28.9 22 6.9 8 0 -426 376 0 4115 -164699 30 24 6 9 0 -585 475 0 4115 -13382

10 31.4 27.2 4.2 10 0 -435 657 0 4115 -1084611 32.9 30 2.9 11 0 475 771 9545 4115 -1287512 34.3 32 2.3 12 0 1335 940 14568 4115 -1243313 34.9 32.5 2.4 13 0 1522 978 15782 4115 -1237814 34.5 33 1.5 14 0 1849 857 17516 4115 -1287415 33.5 33 0.5 15 0 2066 611 17752 4115 -1424920 28.4 26 2.4 20 0 1486 0 0 4115 -1266121 27.7 22 5.7 21 0 1432 0 0 4115 -1284522 27.6 21.7 5.9 22 0 1165 0 0 4115 -1294523 27 18 9 23 0 673 0 0 4115 -13415

TOTAL 0 15464 7257 92922 98760 ###

TERMICO


GASTO ENERGETICO GAINS BREAKDOWN

HEATING COOLING TOTAL CATEGORIA PERDIDAS GANANCIASMONTH

------------ -------- --------- --------- FABRIC 16.90% 0.80%Jan 0 3366423 3366423 SOL-AIR 0.00% 4.10%

0 3025218 3025218 SOLAR 0.00% 3.90%Mar 0 2498908 2498908 VENTILATION 2.00% 7.40%

0 792581 792581 INTERNAL 0.00% 71.10%0 55183 55183 INTER-ZONAL 81.10% 12.60%0 31400 314000 0 00 85652 856520 238883 2388830 517481 5174810 1077023 10770230 2668570 2668570

TOTAL 0 14357322 14357322PER M² 0

543m2

FROM: 1st January to 31st DecemberZone: PiscinaThermostat Settings: 18.0 - 26.0 C

(Wh) (Wh) (Wh)

Feb

Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

26,4 Kw 26,4 KwFloor Area:


El gasto energético de la zona que llega a 26,4 KW x M2, Incluye las variante de la Banda de confort Ambiental que va desde los 18ºC a los 26ºC, El modelo cuenta con todas las variantes anteriormente. Y el equilibrio y bajo gasto energético del recinto. Se produce por el equilibrio térmico En el gráfico de abajo. Podemos ver en celeste. El intercambio Térmico entre el agua y el recinto de la Piscina.

TERMICO



DISTRIBUCION DE ANUAL DE TEMPERATURA

Piscina

TEMP. HOURS PERCENT

0 0 0.00%2 0 0.00%4 0 0.00%6 0 0.00%8 0 0.00%

10 0 0.00%12 8 0.10%14 192 2.20%16 632 7.20%18 1348 15.40%20 1615 18.40%22 1281 14.60%24 1279 14.60%26 1090 12.40%28 772 8.80%30 436 5.00%32 104 1.20%34 3 0.00%36 0 0.00%46 0 0.00%

COMFORT 6613 75.50%

TERMICO

Las Temperaturas en el modelo se mantienen Durante todo el año en correcto equilibrio. Teniendo algunos puntos altos durante el verano que constituyen el 15% del tiempo total en el año. Donde seria necesario ventilar el recinto. Y un 9% donde seria necesario, en las áreas que están mas lejanas al agua de la piscina Elevar la temperatura en al menos 4ºC. En Síntesis el Recinto presenta un tiempo de confort que comprende 6613 horas en el año, lo que corresponde a un 75% del tiempo. Las horas fuera de confort. Se presentan principalmente en las noches. Horas en que el recinto no esta siendo ocupado.


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