Tesis
Análisis de métodos dinámicos para el cálculo térmico de edificios
Fecha
2017-02-21Registro en:
Gallardo Fuentes, Gabriel. (2014). Análisis de métodos dinámicos para el cálculo térmico de edificios. (Maestría en Ciencias en Arquitectura y Urbanismo). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Tecamachalco. México.
Autor
Gallardo Fuentes, Gabriel
Institución
Resumen
En el siglo XXI se han presentado cambios ambientales a causa de la contaminación, el crecimiento poblacional y el consumo energético, lo cual ha generado fenómenos como el cambio climático, el desgaste de la capa de ozono, entre otros problemas. Es bajo el pensamiento de sustentabilidad, con el cual se pretende hacer frente a las actuales problemáticas, este concepto de sustentabilidad en arquitectura se traduce en un bajo consumo energético y el uso inteligente de los recursos naturales, por lo que se trabaja en brindar espacios confortables de bajo consumo energético, para ello los edificios deben de ser debidamente estudiados, conociendo los fenómenos exteriores e interiores que se originan, capaces de transformar el ambiente como lo son el viento, la incidencia solar, la humedad, la actividad del ser humano, etc.
Los cálculos térmicos dinámicos son herramientas que pueden ser empleadas en el diseño arquitectónico, estas sirven para mostrar el ambiente térmico del edificio, identificando si el ambiente es benéfico para el usuario, logrando evitar el uso de calefactores, aire acondicionado y por ende lograr un ahorro energético.
En el presente trabajo se aborda el uso de los cálculos térmicos como beneficio en el diseño bioclimático, para ello se estableció la búsqueda de cálculos térmicos dinámicos que fueran empleados en las edificaciones, las cuales generalmente son usados para el cálculo del aire acondicionado, la cual establece una cantidad de calor en el ambiente.
Existe la interrogante del nivel de confiabilidad de estos métodos, para su uso en el diseño arquitectónico, ya que estos métodos señalan un ambiente térmico en ºC, pero que tan exacto es este valor al ser comparado con la verdadera temperatura de la habitación y de igual forma se cuestiona cuanto esfuerzo y tiempo debe invertir el usuario para poder emplearlos, ya que si se desea usar este tipo de herramientas se debe contar con datos climatológicos de la zona, conocimientos específicos del tema como geometría solar, psicometría, matemáticas, etc. lo que se considera un cuanto laborioso.
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Por último para conocer la eficiencia de los métodos de cálculo térmico, se estudiaron 4 métodos, los cuales se sometieron a prueba en 3 espacios para conocer la exactitud de los resultados, además del esfuerzo y tiempo que se requiere invertir. De esta forma, conocer cuál es la eficiencia de cada método y determinar cuál de estos el arquitecto puede usar en el diseño bioclimático.
Los resultados muestran como los 4 métodos tienen distintos valores en la exactitud, sin embargo existen dos métodos que son altamente recomendados para el diseño bioclimático, ya que uno posee una exactitud con un error en promedio de 1.46 ºC que si requiere un esfuerzo alto al usuario, puesto que debe recolectar información de los datos climatológicos de la zona, etc. Otro método pose una exactitud con un error en promedio de 1.74 ºC, que sin embargo para el usuario es más fácil puesto que no requiere demasiada información del clima, además de contar con menor número de ecuaciones.
Se concluye que los métodos de cálculo térmico dinámico son una herramienta indispensable en el diseño bioclimático, puesto que al conocer el ambiente térmico del edificio se pueden realizar ajustes en el diseño, materiales u orientación para evitar sistemas de climatización. It is in 21st century when we faced environmental changes due to pollution, population growth and energy consumption, which has generated phenomena such as climate change, the wear of the ozone layer, among other problems. It is under the thought of sustainability, which is intended to deal with the current problems, this concept of sustainability in architecture results in low energy consumption and the intelligent use of natural resources, because of this we are trying to provide comfortable spaces that do not require a high energy dependence, so buildings should be properly studied, knowing the external phenomena and Interior as well that are generated therein, able of transforming the environment such as wind, solar incidence, humidity, the activity of the human being, etc.
Dynamic thermal calculations are tools that can be used in design, these clarify the result of design, showing the thermal environment in which room you would find and identify if the design is beneficial to the user, avoiding the use of heating or air conditioning and therefore saves energy.
This paper deals with the use of the thermal calculations as benefit in bioclimatic design, so the search for dynamic thermal calculations that were used in the buildings, which are usually used for the calculation of air conditioning, which sets an amount of heat in the environment.
There is the question of the level of reliability of these methods, for using it in architectural design, since these methods indicate a thermal environment in ° C, but as accurate is this value to be compared with the real temperature in the room and in the same way is questioned how much effort and time to invest the user to use them, if you want to use this type of tool, you must have climatological data of the area, specific knowledge of the topic as solar geometry, psychometrics, math is considered laborious.
Finally, to know the efficiency of thermal calculation methods, we studied 4 methods, which were subjected to test in 3 areas to know the accuracy of the results, as well as time and effort that is required to invest. In this way we pretend to know the efficiency of each method and determine which of these the architect can use in bioclimatic design.
The results show how the 4 methods have different values in the accuracy; however there are two methods that are highly recommended for bioclimatic design, since one possesses accuracy with an error on average of 1.46 ºc that requires a high effort to the user, since this must gather information from the climatologically data of the area, etc. Another method poses accuracy with an error on average of 1.74 ° C, which is easier since it does not require too much information of weather; in addition it contains fewer equations.
It is concluded that dynamic thermal calculation methods are an indispensable tool in the bioclimatic design, since knowing the thermal environment of the design we can make adjustments in it, material or orientation can be to avoid air conditioning systems.