Influencia de las estrategias pasivas de la envolvente en el confort térmico de un edificio bioclimático

Felices Puértolas, Rubén (2017). Influencia de las estrategias pasivas de la envolvente en el confort térmico de un edificio bioclimático. Tesis (Doctoral), E.T.S. de Edificación (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.48351.

Descripción

Título: Influencia de las estrategias pasivas de la envolvente en el confort térmico de un edificio bioclimático
Autor/es:
  • Felices Puértolas, Rubén
Director/es:
  • Viñas Arrebola, Carmen
  • Losada González, Juan Carlos
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2017
Materias:
Escuela: E.T.S. de Edificación (UPM)
Departamento: Tecnología de la Edificación
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El avance de la ciencia y la tecnología en las últimas décadas ha diversificado enormemente las soluciones constructivas que se pueden adoptar en un edificio. A su lado, la normativa a escala nacional e internacional se ha ido enriqueciendo del conocimiento, por lo que el estándar constructivo también ha ido mostrando un aumento en los requerimientos exigidos a la hora de construir los edificios. Sin embargo, muchas de las soluciones constructivas que se adoptan en los edificios no dejan de ser redefiniciones de estrategias constructivas que se llevan adoptando desde siempre. Actualmente, no solo encontramos corrientes constructivas en que todas las necesidades de un edificio se resuelvan con tecnologías avanzadas, sino que también encontramos una corriente constructiva en que la única premisa es el aprovechamiento de las condiciones circundantes al edificio y la simplicidad en su diseño. El trabajo realizado en esta tesis se enmarca dentro del análisis del comportamiento térmico y energético de un edificio en el que se han incorporado, en la fase diseño, estrategias pasivas que permitan cumplir los requerimientos expuestos en las normativas vigentes a través de soluciones que no provoquen un importante impacto ambiental. La metodología empleada en esta investigación se inicia con el estudio del estado actual del conocimiento centrado en la búsqueda de estudios experimentales y teóricos que incorporen algún sistema pasivo en el ámbito de la edificación. En este trabajo de investigación se ha elegido al edificio denominado como Centro de Recursos de Educación Ambiental para la Sostenibilidad (CREAS) como caso de estudio, al tratarse de un edificio en el que se han incorporado la mayoría de sistemas pasivos encontrados en la literatura. El análisis del edificio se ha realizado mediante un modelo experimental y un modelo simulado. Entre los años 2013 y 2016 se llevaron a cabo diversas campañas de monitorización, centradas en algunas de las estrategias pasivas empleadas en su diseño; así como una campaña anual de monitorización para completar el conocimiento del comportamiento térmico conseguido en el edificio, como consecuencia de la incorporación de las estrategias pasivas. Finalizada la campaña experimental y el análisis del registro de datos obtenido, se incorporó a la investigación un modelo de simulación numérica, con el propósito de contrastar los resultados numéricos con los datos experimentales. Los resultados experimentales obtenidos muestran cómo se alcanzan mayores temperaturas en el edificio en invierno que en verano. La influencia de la longitud de los aleros, que bloquean la radiación solar en verano pero la permiten en invierno, es fundamental para conseguir este resultado. Debido a su horario de apertura, la estrategia de ventilación nocturna resulta necesaria para el verano. Dado el empleo de materiales naturales y soluciones simples, una mayor estanqueidad en invierno sería requerida para conseguir mejores resultados en el confort térmico. La estrategia de ubicar al edificio completamente orientado hacia el sur resulta en una solución óptima para la reducción del consumo energético sin provocar temperaturas excesivas en el interior del edificio. Del mismo modo, el haberlo construido semienterrado por su cara norte le confiere de una protección sobre las condiciones climáticas exteriores, mejorando su consumo energético y reduciendo las temperaturas en verano. No todas las estrategias empleadas suponen ventajas a lo largo de todo el año, pero no acarrean perjuicios severos en el comportamiento térmico del edificio durante el resto del año. Para la cuantificación de la influencia de las estrategias pasivas, es necesario un modelo simulado del edificio. ----------ABSTRACT---------- The great advances made in science and technology during the last decades has diversified the constructive solutions than can be adopted in a building. At the same time, national and international regulations have enhanced their technical requirements when a building is designed. However, many of the constructive solutions that are adopted in the buildings are no more than redefinitions of constructive strategies that have been adopted since always. Currently, we can find trends about constructive completely based in the recent advances in technology. But we can also find constructive trends in which the only premise is the use of the surrounding conditions of the building site, and the simplicity in its design. The research carried out in this thesis is framed by the analysis of the thermal behavior, the thermal comfort and the energy use of a bioclimatic building. In the design phase, passive strategies were incorporated as alternative solutions to meet the requirements established by the current regulations. Also, the carbon footprint was considered, in order to minimize and adopt the right construction systems employed in the building. The methodology used in this research begins with the study of the current state of knowledge, focused on the search for experimental and theoretical studies that incorporate passive strategies in the field of building. In this research, the building called the Environmental Education Resource Center for Sustainability (CREAS) has been chosen as a case study, since it is a building in which the majority of passive strategies found in the literature have been incorporated. The analysis of the building was made carrying out monitoring campaigns and a simulated model using DesignBuilder. Between the years 2013 and 2016, several monitoring campaigns were carried out, focusing on some of the passive strategies of the building. As well as an annual monitoring campaign to achieve a general knowledge of the thermal behavior in the building. After the monitoring campaigns and the analysis of the obtained data, a numerical simulation model was added to the research in order to compare the numerical results with the experimental data, in order to show some numerical conclusions about the influence of the passive strategies employed in the building. The experimental results obtained show higher temperatures in the building in winter than in summer. The influence of the length of the eaves, which block the solar radiation in summer but allow it in winter, is fundamental to achieve this result. The building is open from 8AM to 3PM, so the strategy of night ventilation cannot be applied in the summer. Greater air tightness would be required to achieve better results in thermal comfort in winter. Locating the building completely oriented towards the south results in an optimal solution for the reduction of the energy consumption, without overheating inside the building. Having built it half-buried by its north face gives it a protection against external climatic conditions, reducing its energy consumption in winter and enhancing warm temperatures in summer. Not all of the strategies used in this building cause advantages the whole year, but they do not cause severe damage to the thermal behavior of the building during the rest of the year. The evaluation of the influence due to the passive strategies requires a simulated model of the building for its quantification.

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ID de Registro: 48351
Identificador DC: http://oa.upm.es/48351/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:48351
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.48351
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 08 Nov 2017 08:17
Ultima Modificación: 06 May 2018 22:30
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