Fachadas Sostenibles en Climas Extremos: una Realidad Posible Estudio Comparativo del Desempe

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Fachadas Sostenibles en ClimasExtremos una
Realidad Posible Estudio Comparativo del
Desempeño Térmicoy del Consumo de Energía en
Fachadas de Edificios Comerciales

• Alberto Chiavarini
• Dow Corning

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Agenda

• Introducción
• Objetivos
• Metodología Experimental
• Descripción de los Sistemas de Vidriado
• Descripción de los Sistemas de Muros Cortina
• Descripción de los Espaciadores
• Resultados
• Comparación de los valores U, FS y Temperaturas
• Comparación de los costos y consumos de Energía
• Comparaciones de las emisiones de CO2
• Conclusiones

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Eficiencia Energética y Construcción Sostenible
un Tema Candente

• Directrices
• Urbanización

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Eficiencia Energética y Construcción Sostenible
un Tema Candente

• Directrices
• Urbanización
• Precios de la energía y de las materias primas

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Eficiencia Energética y Construcción Sostenible
un Tema Candente

• Directrices
• Urbanización
• Precios de la energía y materias primas
• Confiabilidad del suministro energético

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Eficiencia Energética y Construcción Sostenible
un Tema Candente

• Directrices
• Urbanización
• Precios de la energía y materias primas
• Confiabilidad del suministro energético
• Emisiones de CO2 y Cambio Climático

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Eficiencia Energética y Construcción Sostenible
un Tema Candente

• Directrices
• Urbanización
• Precios de la energía y materias primas
• Confiabilidad del suministro energético
• Emisiones de CO2 y Cambio Climático
• Acciones
• Necesidad de reducir las emisones de CO2 /
  Consumo de energía

• 22 Transporte
• 35 Domiciliario ? 50 para calefacción/refriger
  ación 25 del Consumo global
• 43 Industrial ? Fabricación de los Materiales
  utilizados en la Construcción
• ? Procesos de alta energía vs. Procesos
  de baja energía
• La Construcción representa en Occid. el 40 del
  total del Consumo de Energía
• Las Edificaciones emiten el 25 del gas de
  invernadero (CO2)

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Eficiencia Energética y Construcción Sostenible
un Tema Candente

• Directrices
• Urbanización
• Precios de la energía y materias primas
• Confiabilidad del suministro energético
• Emisiones de CO2 y Cambio Climático
• Acciones
• Necesidad de reducir las emisones de CO2 /
  consumo de energía
• El mayor potencial de ahorro en términos de
  costos radica en el sector de Construcción
  (residenciales y comerciales). Más del 20 puede
  ser economizado aplicando estándares más
  estrictos en las construcciones (Andris Piebalgs
  / Comisionado de la UE)

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Un Desafío para el Medio Ambiente

• Crecimiento de la Población
• Expansión en el Terreno
• Incremento de los gases de invernadero

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Estudio de la eficiencia energética de sistemas
de muro cortina bajo condiciones climáticas
extremas
OBJETIVOS

• Comparación entre los sistemas de muros cortina
  vidriados en Seco vs. los Vidriados con
  Silicona Estructural
• Comparación entre Cristales de Alto Desempeño vs.
  Vidrio Transparente común
• Comparación entre espaciadores para DVH de
  esponja de silicona vs. espaciadores de aluminio
• Comparación de las temperaturas del marco
  metálico para condiciones exteriores de -16C,
  40C, y 50C alta carga solar
• Comparación de los valores U y FS
• Comparación de los consumos de energía para un
  edificio
• Comparación de las emisiones de CO2 para un
  edificio

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Metodología Experimental
FS Factor Solar TLV Transmitancia de Luz Visible

• Cálculo y comparación de los valores Ufachada y
  FS para los distintos sistemas de muros cortina
  utilizados en construcciones comerciales
• Sistemas de Vidriado y de Perfilería
• Softwares THERM y WINDOW (LBNL)
• Comparación del Consumo de Energía de los
  diferentes sistemas de muro cortina basados en
  los valores U, FS y de Infiltración de aire
• Software EFEN (Carli Inc.)

Factor U
Fugas de Aire
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Elección de los sistemas de vidriadoen climas
extremos

• Esencial con el objeto de
• Reducir el calor entrante sin pérdida de
  luminosidad
• Reducir el tamaño de los equipos de
  acondicionamiento de aire y los costos
  operacionales
• Incrementar el confort para sus ocupantes
• Energía proveniente del Sol 50 luz visible
  50 IR
• Reduciendo la luz visible
• ? reflección (cristales reflectivos)
• ? absorción (vidrios de color, revest. oscuros)
• Combinación de ambas
• Reduciendo la IR
• ? reflección (revest. reflect. de IR)
• ? absorción (vidrio de color, revest. oscuros)
• Combinación de ambas
• Unidades de DVH con vidrio incoloro vs. DVH de
  alto desempeño con absorción incrementada de IR y
  alta transmitancia de luz visible.

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Sistemas de VidriadoCálculo y Comparación de
Desempeñocon WINDOW
Cámara de 14mm
Incoloro de 6mm
T.L.V. 79

• DVH de Bajo Desempeño
• Incoloro de 6mm
• Cámara de aire 14mm
• Incoloro de 6mm

FS 0.70
Uvidrio 2.68W/m²K

• DVH de Alto Desempeño
• Low-E3 de 6mm (rev. en Cara 2)
• Cámara de aire 14mm
• Incoloro de 6mm

Incoloro de 6mm
T.L.V. 62
FS 0.27
? Incrementa reflección de IR y absorción
reduce la transmisión indirecta
Uvidrio 1.64W/m²K
Cámara de 14mm
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Muro Cortina Vidriado en Seco

• Guarniciones de EPDM

Perno de Acero 236mm
Ruptura térmica de Nylon
Temp. Interior 21C
Perfil de ret. de aluminio
DVH
Marco de Aluminio de 50mmx100mm
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Muro Cortina Vidriado con Silicona Estructural
Marco de Aluminio 50mm x 100mm

• Junta Estructural de Silicona 8mm x 12 mm

Espaciador de Esponja de Silicona 8mm x 6mm
Sellado de Estanquidad de Silicona 15mm
Temp. Interior 21C
Cordón de respaldo
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Resultados del Montaje
1200mm
Peor Condición Sistema de Muro Cortina Vidriado
en Seco con cristales de bajo desempeño y DVHs
con espaciador de aluminio
2500mm
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Resultados del Montaje
1200mm
Mejor condición VES utilizando cristales de alto
desempeño (bajo FS) y espaciador de esponja de
silicona
2500mm
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Comparativa U, FS y Temperatura
Desemp. Decreciente

• El VES brinda mejores (menores) valores U que
  los sistemas Vidriado en Seco para todas las
  combinaciones
• Con el VES se consiguen menores temperaturas
  interiores que con el sistema Vidriado en Seco
  para todas las combinaciones
• Los espaciadores de Esponja de Silicona proveen
  un mejor (menor) valor U que los de aluminio para
  todas las combinaciones

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Variación de la Temperatura - VES a 50C, 1120
W/m²
Vidrio Incoloro, Espaciador de Si
Vidrio de Alto Desempeño Espaciador de Silicona
Medición de la Temp.
76-78C
15.5C
1.6C
31.4C
29.8C
Vidrio de Alto Desempeño, Espaciador de Aluminio
Vidrio Incoloro, Espaciador de Aluminio
1.1C
35.4C
34.3 C
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Variación de la Temp. - Vidriado en Seco a 50C,
1120 W/m²
Vidrio Incoloro, Espaciador de Si
Vidrio de Alto Desempeño, Espaciador de Silicona
41.0C
15.5C
40.0C
1.0C
Vidrio Incoloro, Espaciador de Aluminio
Vidrio de Alto Desempeño, Espaciador de Aluminio
42.7C
0.7C
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Comparación de Temperaturas Vidriado
Estructucturalcon Silicona vs. Vidriado en Seco
a 50C, 1120W/m²
Vidrio de Alto Desempeño Espaciador de Silicona
10.2C
15.5C
Seco 40.0C
76-78C
VES 29.8C
31.4C
Vidrio Incoloro Espaciador de Aluminio
7.3C
Seco 42.7C
VES 35.4C
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Comparativa para diferentes cargas térmicas

• Las variaciones de temperatura son mayores en
  climas con condiciones extremas
• El impacto sobre la temp.
• del sistema gt espaciador gt sistema de acristalado

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Análisis de los sistemas para climas extremos
Clima de Abu Dhabi
3 plantas
50m
50m
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Metodología Experimental

• Comparar el Consumo de Energía (electricidad para
  refrigeración e iluminación y gas para
  calefacción) de los distintos sistemas de muro
  cortina basados en
• EFEN (Carli)
• Valor U, FS calculado con THERM y WINDOW
• Infiltraciones de Aire de 0 (burletería nueva o
  Vidriado Estructural con Silicona) a 16.5m³/m²h
  para simular el envejecimiento de las
  guarniciones
• Costo de la Energía 0.16/kWh (elect.),
  0.07/kWh (gas)
• Cálculo de las emisiones de CO2 en base a
• Emisiones de CO2 0.480kg por cada 1kWh de
  electricidad de generación mixta
• Emisiones de CO2 53.8 kg por cada 1GJ de gas
  consumido

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Resultados Consumo de Energía

• Reducción del consumo de energía considerando
  infiltración de aire 292GJ

292GJ
US 9300
Reducción en los costos de energía considerando
infiltración de aire US 9300
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Resultados Consumo de Energía

• Peor Desempeño Sistema Seco, burletería
  envejecida, vidrio incoloro, espaciador de Al
• Mejor Desempeño SistemaVES, baja infiltración,
  cristal de alto desempeño, espaciador de esponja
  de silicona
• Ahorro Energético de hasta 292 GJ 5 de
  reducción en el consumo
• Ahorro en costos de energía para un edificio de 3
  pisos de altura 7

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Resultados Emisiones de CO2

• Cálculo de las emisiones de CO2
• Emisiones de CO2 0.480kg/kWh de electricidad de
  generación mixta
• Emisiones de CO2 53.8kg/GJ gas consumido

Reducción en las emisiones de CO2 por reducción
del consumo de energía 52.4 tons
52.4 ton
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Resultados Emisiones de CO2

• Reducción de 52.4 tons de CO2 para un edificio de
  3 pisos de altura
• Emisiones anuales de CO2 por consumo de
  combustibles fósiles en la U.E.A. 137.82
  MILLONES DE TONELADAS

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Conclusiones

• La adecuada selección del vidrio es crítica para
  el desempeño.
• Los Sistemas Vidriado Estructural con Silicona
  superan a los sistemas de Vidriado en Seco
• Se obtienen valores U menores al compararlos
  manteniendo los restantes componentes
• Las temperaturas del marco estan próximas a las
  del interior tanto en climas cálidos como fríos.
• Menor consumo de energía y menor emisiones de CO2
  
• Los espaciadores de esponja de silicona presentan
  un mejor desempeño que los de aluminio
• Menor valor U cuando se los compara uno con otro,
  manteniendo los restantes items iguales
• Las temperaturas del marco están próximas a la
  temperatura ambiente interior tanto en climas
  cálidos como fríos.
• Menor consumo de energía y menor emisiones de
  CO2. El uso combinado del VES y espaciadores tipo
  warm edge brindan los mejores resultados.
• La infiltración de aire es crítica para minimizar
  el consumo de energía, siendo conveniente la
  elección de sistemas de vida prolongada.

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Referencias

• A Thermal Modeling Comparison of Typical
• Curtainwall Glazing Systems L. Carbary F.
  Albert
• THERM - Lawrence Berkeley National Laboratory
• http//windows.lbl.gov/software/therm/therm.html
• WINDOW - Lawrence Berkeley National Laboratory
• http//windows.lbl.gov/software/window/window.htm
  l
• EFEN Carli Inc.
• http//www.designbuildersoftware.com/efen.php

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MUCHAS GRACIAS!
32
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