TOLDO URBANO: POSIBILIDADES DE REDUCCIÓN DE LA DEMANDA DE REFRIGERACIÓN

Transcripción

1 TOLDO URBANO: POSIBILIDADES DE REDUCCIÓN DE LA DEMANDA DE REFRIGERACIÓN Alumna: Elena Garcia Nevado Tutores: Helena Coch y Antonio Isalgué TESINA DE MÁSTER DE ARQUITECTURA, ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE UNIVERSITAT POLITÉCNICA DE CATALUÑA. SEPTIEMBRE 2013

2 JUSTIFICACIÓN Crisis ambiental Calles comerciales reducir el consumo de energia estrategias pasivas protecciones solares a escala urbana (toldo urbano) motivación importancia del sector residencial mercantil energética Importar estrategia disminución de la demanda de refrigeración Toldos en C/ Preciados (Madrid). Fuente : Google Maps. 1 de 19

3 HIPÓTESIS es posible disminuir la demanda energética de refrigeración en edificios residenciales gracias a la modificación del microclima del tejido urbano en el que se insertan mediante la instalacion del toldo a escala de calle OBJETIVOS Estudiar la efectividad del toldo urbano como medida de reducción de la demanda de refrigeración para climas con verano severo Determinar la influencia sobre la efectividad del toldo urbano de variables espaciales Determinar la influencia sobre la efectividad del toldo urbano de variables materiales Establecer un orden de importancia relativa entre las variables estudiadas Diseñar una estrategia de implantacion del toldo a escala urbana 2 de 19

4 MODELO ESQUEMÁTICO UBICADO EN CÓRDOBA (37º 53 N) 45 m 10 m 45 m 100 m no adiabático adiabático 10 m 5 m 5 m 10 m H = 9 m H = 9 m 5m 5m W Superficie: 1 255,24 km² Población: hab Densidad: 53 hab./ha Clima: Medit.Continentalizado 37 o 53 N Latitud Bosque Mediterráneo + Dehesa con pendiente media (SªMorena) Vega de Cultivo Suaves Colinas 4º 46 O Longitud 120 msnm Altitud Rio Guadalquivir Tejido Urbano Continuo Tejido Urbano Disperso W = variable Córdoba 2km 3 de 19

5 MODELO ESQUEMÁTICO UBICADO EN CÓRDOBA (37º 53 N) 10 m 45 m 10 m 45 m 100 m 5 m 5m 5m W H = 9 m no adiabático adiabático H = 9 m 5 m 10 m ENE FEB MAR ABR MAY JUN TH O C TS O C + JUL AGO SEP OCT NOV DIC + SP: captación solar P: protección solar SP II CI 100% 90% CV V IV 80% E 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% W = variable Radiación media diaria (kwh/m 2 dia) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC SUR SUR SE / SO SE/SO SE / SO E / O E/O E / O NORTE NORTE NORTE HORIZONTAL HORIZ 4 de 19

6 FASE 1 EFECTIVIDAD DEL TOLDO SEGUN VARIABLES FASE 2 IMPLANTACIÓN DEL TOLDO URBANO ESPACIALES ORIENTACIÓN MATERIALES % TOLDO 80% 50% ESTRATEGIA DE IMPLANTACIÓN URABANA FILTRO 1 VIABILIDAD PROP. W/H N-S E-O NO-SE 30% 15% %VENTANA caso base SIMULACIÓN DesignBuilder MASA CERRAM. M M/4 U CERRAM. U U/3 FILTRO 2 EFECTIVIDAD FILTRO 3 SOCIO-ECON. MAPEADO DE LA CIUDAD: Barrio Ciudad Jardín (CÓRDOBA) SIN TOLDO CON TOLDO COMPARACIÓN DEMANDA CONCLUSIONES TEÓRICAS EFECTIVIDAD (% y kwh/sem) 5 de 19

7 INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA ANALISIS DE VARIABLES ESTRATEGIA URBANA CONCLUSIONES VARIABLES ESPACIALES ORIENTACIÓN > demanda SIN toldo individual SE/SO en calle con fachadas E-O > efectividad del toldo cuanto > demanda sin toldo > efectividad en E-O < efectividad en N-S EFECTIVIDAD DEL TOLDO demandas CON toldo muy similares para todas las orientaciones DEMANDA SIN / CON TOLDO (kwh/sem) TODAS LAS ORIENTACIONES disminución de demanda (kwh/sem) PROPORCIÓN CALLE W/H =1 30% VENTANA sin toldo con toldo % disminución de demanda 6 de 19

8 INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA ANALISIS DE VARIABLES ESTRATEGIA URBANA CONCLUSIONES VARIABLES ESPACIALES PROPORCIÓN W/H > demanda SIN toldo cuanto > prop. W / H MAX.demanda SIN toldo cuando NO ENTORNO enfrente la aproximación a ese valor depende de la orientación estabilización + rápida NS + lenta EO TODAS LAS ORIENTACIONES DEMANDA SIN TOLDO SEGÚN PROP. (kwh / sem) kwh / semana ESTABILIZACIÓN DE LA DEMANDA SIN TOLDO kwh / sem PROPORCIÓN CALLE 30% VENTANA W/H = 0.4 W/H = 0.7 W/H = 1 W/H = 2 SIN ENTORNO ENFRENTE Proporción W / H NORTE E/O SUR SE/SO NE/NO proporción W/H de estabilización 7 de 19

9 INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA ANALISIS DE VARIABLES ESTRATEGIA URBANA CONCLUSIONES VARIABLES ESPACIALES PROPORCIÓN W/H > demanda SIN toldo cuanto > prop. W / H > efectividad cuanto > W / H demanda SIN toldo: importa + la proporción cuanto + cerca de la orientación EO demandas CON toldo muy similares para todas las proporciones de calle disminución de demanda (kwh/sem) EFECTIVIDAD DEL TOLDO TODAS LAS ORIENTACIONES PROPORCIÓN CALLE DEMANDA SIN TOLDO (kwh/sem) 30% VENTANA DEMANDA CON TOLDO (kwh/sem) W/H = 0.4 W/H = 0.7 W/H = 1 W/H = 0.4 W/H = 0.7 W/H = 1 8 de 19 % disminución de demanda

10 INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA ANALISIS DE VARIABLES ESTRATEGIA URBANA CONCLUSIONES VARIABLES ESPACIALES %VENTANA > %hueco > demanda SIN / CON toldo > %hueco >>> efectividad en kwh/sem > efectividad en % TODAS LAS ORIENTACIONES DEMANDA SIN / CON TOLDO (kwh/sem) sin toldo con toldo disminución de demanda (kwh/sem) EFECTIVIDAD DEL TOLDO PROPORCIÓN CALLE W/H =1 30% VENTANA 30% ventana 15% ventana TODAS LAS ORIENTACIONES PROPORCIÓN CALLE W/H =1 15% VENTANA sin toldo con toldo 9 de 19 % disminución de demanda

11 INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA ANALISIS DE VARIABLES ESTRATEGIA URBANA CONCLUSIONES VARIABLES MATERIALES % obstrucción del toldo > efectividad cuanto > %obstrucción del toldo comparativa de demandas CON toldo más similares en NS Y más diferentes con componente EO bajada de efectividad 9-13% menos PERO significa que el toldo pierde entre un 25-33% de su potencial DEMANDA SIN / CON TOLDO (kwh/sem) % EFECTIVIDAD DEL TOLDO TODAS LAS ORIENTACIONES toldo al 80% PROPORCIÓN CALLE W/H =1 30% VENTANA toldo al 50% sin toldo 80% toldo 80% toldo 50% toldo 50% toldo 10 de 19

12 INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA ANALISIS DE VARIABLES ESTRATEGIA URBANA CONCLUSIONES VARIABLES MATERIALES 38 variación de la masa demandas SIN toldo demandas CON toldo masa del cerramiento misma efectividad Amortiguamiento de la Tª max 23 PERO Tª interior > Tª consigna DEMANDA SIN / CON TOLDO (kwh/sem) JULIO 25JULIO 26 JULIO Tª EXTERIOR EFECTIVIDAD DEL TOLDO (kwh/sem) Tª CON EXTERIOR CONST. TOLDO LIGERA CON TOLDO Tª CONST. EXTERIOR LIGERA CON SINTOLDO Tª EXTERIOR CONST. PESADA LIGERA CON SINTOLDO CON TOLDO TOLDO Tª CONST. PESADA LIGERA CON SINTOLDO SIN TOLDO TOLDO Tª CONST. PESADA LIGERA SINTOLDO CON TOLDO Tª CONST. PESADA CON SIN TOLDO Tª CONST. PESADA SIN TOLDO Tª de consigna TODAS LAS ORIENTACIONES masa M PROPORCIÓN CALLE W/H =1 30% VENTANA masa M / 4 SIN TOLDO CON TOLDO ligera pesada ligera pesada 11 de 19

13 INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA ANALISIS DE VARIABLES ESTRATEGIA URBANA CONCLUSIONES VARIABLES MATERIALES > aislamiento < demanda SIN TOLDO < demanda CON TOLDO transmitancia del cerram. la misma diferencia en kwh > efectividad % disminución de demanda (kwh/sem) EFECTIVIDAD DEL TOLDO DEMANDA SIN TOLDO (kwh/sem) sin aislar aislado TODAS LAS ORIENTACIONES transm. U sin aislar aislado DEMANDA CON TOLDO (kwh/sem) PROPORCIÓN CALLE W/H =1 30% VENTANA transm. U/3 sin aislar aislado 12 de 19 % disminución de demanda

14 INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA ANALISIS DE VARIABLES ESTRATEGIA URBANA CONCLUSIONES IMPORTANCIA RELATIVA DE VARIABLES escala de importancia VARIABLES ESPACIALES - 33% - 17% - 4% VARIABLES MATERIALES - 86% - 30% variables evaluadas parcialmente 13 de 19

15 ESQUEMA DE IMPLANTACIÓN URBANA sucesión de filtros FILTRO 1 FILTRO DE VIABILIDAD FILTRO 1 FILTRO DE VIABILIDAD ANCHURA DE CALLE < 15m UNIFORMIDAD DE ALTURA > 15m ANCHURA DE CALLE > 80% mismo Nºplantas < 80% mismo Nºplantas < 15m > 15m PORTE DE ÁRBOLES FILTRO 2 < h calle > h calle FILTRO DE EFECTIVIDAD UNIFORMIDAD DE ALTURA ORIENTACIÓN DE FACHADAS N-S E-O NO-SE / NE-SO > 80% mismo Nºplantas < 80% mismo Nºplantas % VENTANA PROPORCIÓN W / H + PORTE DE ÁRBOLES - ESCALA DE EFECTIVIDAD < h calle > h calle FILTRO 3 FILTRO SOCIO-ECONÓM. VIVIENDA PLURIFAM. ZONA DEGRADADA BAJOS COMERCIALES OTROS PROPUESTA MAPEADO URBANO 14 de 19

16 ESQUEMA DE IMPLANTACIÓN URBANA sucesión de filtros FILTRO 1 FILTRO DE VIABILIDAD FILTRO 2 FILTRO DE EFECTIVIDAD ANCHURA DE CALLE < 15m > 15m ORIENTACIÓN DE FACHADAS UNIFORMIDAD DE ALTURA > 80% mismo Nºplantas < 80% mismo Nºplantas N-S E-O NO-SE / NE-SO PORTE DE ÁRBOLES < h calle > h calle % VENTANA FILTRO 2 FILTRO DE EFECTIVIDAD ORIENTACIÓN DE FACHADAS PROPORCIÓN W / H N-S E-O % VENTANA NO-SE / NE-SO + PROPORCIÓN W / H + FILTRO 3 FILTRO SOCIO-ECONÓM. - ESCALA DE EFECTIVIDAD ESCALA DE EFECTIVIDAD VIVIENDA PLURIFAM. ZONA DEGRADADA BAJOS COMERCIALES OTROS PROPUESTA MAPEADO URBANO - 15 de 19

17 ESQUEMA DE IMPLANTACIÓN URBANA Barrio Ciudad Jardín FILTRO 1 0 Km CALLES Eliminadas por falta uniformidad Eliminadas si anchura > 18m Eliminadas por porte de árboles Posibles ubicaciones 16 de 19

18 ESQUEMA DE IMPLANTACIÓN URBANA Barrio Ciudad Jardín FILTRO Km C/ Alcalde Sanz Noguer -37% al -41% 17 de 19

19 CONCLUSIONES Es posible mediante una actuación a escala urbana generales reducir la demanda de refrigeración a escala individual Efectividad calculada refleja la disminución de demanda debida a la protección de la fachada frente a la radiación no refleja otros efectos de segundo orden (balance de radiación de calle, archivo SWEC único, < isla de calor) Disminuciones de demanda individual notables posibilidad de impacto a mayor escala (beneficio ambiental) 18 de 19

20 CONCLUSIONES específicas Importancia relativa de variables escala de importancia válida para casos en los que las variables tomen valores similares Orientación de las fachadas Debe analizarse conjuntamente (fachadas enfrentadas) y no por orientaciones individuales. De existir un toldo urbano, minimiza las diferencias de demanda entre las orientaciones % Ventana analizado %ventana típicos en edif. residencial %ventana superiores que aumentarían la efectividad (oficinas) compatibiliza huecos para captacion con demandas en verano controladas Proporción W/H de la calle Dificultad para evaluar cuando las fachadas enfrentadas tienen diferente altura. De existir un toldo urbano, minimiza las diferencias de demanda entre las las diferntes proporciones %Obstrucción del toldo Variable de gran importancia una reducción excesiva minimiza las ventajas competitivas frente a los de escala local. Masa y Transmitancia Escasa influencia de la masa y la transmitancia del cerramiento Estrategia apta tanto para situaciones de rehabilitación urbana como para nuevos desarrollos Estrategia de implantación Es posible diseñar estrategias urbanas de implantación del toldo (limitaciones de herramientas SIG) Irregularidad del tejido problema para la implantación de la medida 19 de 19

21 MUCHAS GRACIAS