alberto chiavarini dow corning
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Dow Corning INTERNAL
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
Dow Corning INTERNAL
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
Dow Corning INTERNAL
Directrices:• Urbanización
Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente
Dow Corning INTERNAL
Directrices:• Urbanización• Precios de la energía y de las materias primas
Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente
Dow Corning INTERNAL
Directrices:• Urbanización• Precios de la energía y materias primas • Confiabilidad del suministro energético
Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente
Dow Corning INTERNAL
Directrices:• Urbanización• Precios de la energía y materias primas • Confiabilidad del suministro energético
• Emisiones de CO2 y Cambio Climático
Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente
Dow Corning INTERNAL
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% Transporte35% Domiciliario + 50% para calefacción/refrigeración ~ 25% del Consumo global43% 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)
Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente
Dow Corning INTERNAL
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)
Eficiencia Energética y Construcción Sostenible: un Tema Candente
Dow Corning INTERNAL
Un Desafío para el Medio Ambiente
• Crecimiento de la Población
• Expansión en el Terreno
• Incremento de los gases de invernadero
Dow Corning INTERNAL
Estudio de la eficiencia energética de sistemas de muro cortina bajo condiciones climáticas extremas
• 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 -16°C, 40°C, y 50°C + 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
OBJETIVOS:
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FS: Factor SolarTLV: Transmitancia de Luz Visible
Metodología Experimental
• 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.
Dow Corning INTERNALSistemas de VidriadoCálculo y Comparación de Desempeñocon WINDOW
• DVH de Bajo Desempeño:– Incoloro de 6mm
– Cámara de aire: 14mm
– Incoloro de 6mm
Incoloro de 6mm
Cámara de 14mm
UUvidriovidrio = 2.68W/m²K = 2.68W/m²K
FS = 0.70FS = 0.70
T.L.V. = 79% T.L.V. = 79%
UUvidriovidrio = 1.64W/m²K = 1.64W/m²K
FS = 0.27FS = 0.27
T.L.V. = 62% T.L.V. = 62%
• DVH de Alto Desempeño:– Low-E3 de 6mm (rev. en Cara 2)
– Cámara de aire: 14mm
– Incoloro de 6mm
Cámara de 14mm
Incoloro de 6mm
Incrementa reflección de IR y absorción + reduce la transmisión indirecta
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Muro Cortina Vidriado en Seco
Guarniciones de EPDM
Temp. Interior21°C
Marco de Aluminio
de 50mmx100mm
DVH
Perfil de ret. de aluminio
Ruptura térmica de Nylon
Perno de Acero 236mm
Espaciador de aluminio
Disecante
Sello primario de PIB
Sello Secund.de Silicona
DVH con Espaciador de Aluminio
Dow Corning INTERNALMuro Cortina Vidriado con Silicona Estructural
Junta Estructural de Silicona 8mm x 12 mm
Temp. Interior 21°C
Marco de Aluminio 50mm x 100mm
Espaciador de Esponjade Silicona 8mm x 6mm
Sellado de Estanquidad de Silicona 15mm
Cordón de respaldo
Sello Primario
de PIB
Espac. de Esponja de Silicona
Sello Secundario
de Silicona
Esponja de Siliconacon Disecante
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Resultados del Montaje:
Peor Condición: Sistema de Muro Cortina Vidriado en Seco con cristales de bajo desempeño y DVHs con espaciador de aluminio
1200mm
2500
mm
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Resultados del Montaje:
Mejor condición: VES utilizando cristales de alto desempeño (bajo FS) y espaciador de esponja de silicona
1200mm
2500
mm
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Comparativa: U, FS y Temperatura
Desem
p. D
ecreciente
• 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
Sistema Espac. Vidrio U (W/m²K) FSTransmitancia
Luz Visible
Temp. Interior del Mullion (exterior 50°C) alta carga
1120W/m2VES Si LoE3/incol. 1.80 0.28 0.59 29.8VES Si Incol./incol. 2.72 0.68 0.74 31.4VES Al LoE3/incol. 2.01 0.30 0.59 34.3VES Al Incol./incol. 2.87 0.69 0.74 35.4Seco Si LoE3/incol. 2.19 0.27 0.58 40.0Seco Si Incol./incol. 3.07 0.67 0.74 41.0Seco Al LoE3/incol. 2.30 0.27 0.58 42.0Seco Al Incol./incol. 3.17 0.67 0.74 42.7
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Variación de la Temperatura - VES a 50°C, 1120 W/m²
15.5C
Vidrio de Alto DesempeñoEspaciador de Silicona
Vidrio Incoloro,Espaciador de Si
31.4C29.8C
35.4C
Vidrio Incoloro, Espaciador de Aluminio
34.3 C
+1.6°C
+4.5°C
+4.0°C
+1.1°C
Vidrio de Alto Desempeño, Espaciador de Aluminio
76-78°C
Mediciónde la Temp.
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15.5C+1.0°C
+1.7°C
42.0C 42.7C
40.0C 41.0C
+2.0°C
+0.7°C
Variación de la Temp. - Vidriado en Seco a 50°C, 1120 W/m²
Vidrio de Alto Desempeño, Espaciador de Silicona
Vidrio Incoloro,Espaciador de Si
Vidrio Incoloro, Espaciador de Aluminio
Vidrio de Alto Desempeño, Espaciador de Aluminio
Dow Corning INTERNAL
Comparación de Temperaturas: Vidriado Estructucturalcon Silicona vs. Vidriado en Seco a 50°C, 1120W/m²:
31.4CVES: 29.8°C
VES: 35.4°C
+10.2°C
+7.3°C
76-7
8°C
15.5CSeco: 40.0°C
Seco: 42.7°C
Mediciónde Temp.
Vidrio de Alto Desempeño Espaciador de Silicona
Vidrio IncoloroEspaciador de Aluminio
Dow Corning INTERNALComparativa para diferentes cargas térmicas
• Las variaciones de temperatura son mayores en climas con condiciones extremas• El impacto sobre la temp.del sistema > espaciador > sistema de acristalado
Dow Corning INTERNALAnálisis de los sistemas para climas extremos
Clima de Abu Dhabi
50m50m
3 plantas
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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
Reducción en los costos de energía considerando infiltración de aire: ~US$ 9300
~292GJ
~U$S 9300
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Resultados: Consumo de Energía– Peor Desempeño: Sistema Seco, burletería envejecida, vidrio incoloro, espaciador de Al
– Mejor Desempeño: Sistema:VES, 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%
Sistema Seco / VES
VidriadoPobre/Bueno
Espaciad.Al / Sil.
Infiltración(m³/m²h)
Consumo Total de
Energía (GJ)
Ahorro Total en los Costos
de Energía
Costo Total de la
Energía
Ahorro Total Energía (GJ)
en Seco Pobre Alum. 16.5 6092 0 135671 0en Seco Pobre Sil. 16.5 6091 5 135666 1en Seco Pobre Sil. 11.0 6027 1386 134285 65en Seco Pobre Alum. 11.0 6027 1381 134290 65en Seco Pobre Alum. 16.5 5969 5525 130146 123en Seco Pobre Sil. 16.5 5966 5577 130094 126
VES Pobre Alum. 5.5 5963 2765 132906 129en Seco Pobre Sil. 5.5 5963 2775 132896 129en Seco Pobre Alum. 5.5 5963 2770 132901 129
VES Pobre Sil. 5.5 5961 2801 132870 131en Seco Bueno Alum. 11.0 5911 6776 128895 181en Seco Bueno Sil. 11.0 5909 6825 128846 183
VES Pobre Alum. 0.0 5900 4159 131512 192VES Pobre Sil. 0.0 5898 4194 131477 194
en Seco Bueno Alum. 5.5 5856 7994 127677 236VES Bueno Alum. 5.5 5855 8014 127657 237
en Seco Bueno Sil. 5.5 5854 8040 127631 238VES Bueno Sil. 5.5 5851 8100 127571 241VES Bueno Alum. 0.0 5804 9186 126485 288VES Bueno Sil. 0.0 5800 9267 126404 292
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Resultados: Emisiones de CO2
Reducción en las emisiones de CO2 por reducción del consumo de energía: 52.4 tons
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
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
Sistema Seco / VES
VidriadoPobre/Bueno
Espaciad.Al / Sil.
Infiltración(m³/m²h)
Emisiones de CO2 por
cosumo de gas (tons)
Emisiones de CO2 por cosumo
eléctr. (tons)
Total de Emisiones
de CO2
(tons)
Emisiones Evitadas de CO2 (tons)
en Seco Pobre Alum. 16.5 46.0 698.2 744.2 0.0en Seco Pobre Sil. 16.5 46.0 698.2 744.2 0.0en Seco Pobre Sil. 11.0 45.2 691.4 736.6 7.6en Seco Pobre Alum. 11.0 45.3 691.4 736.7 7.5en Seco Pobre Alum. 16.5 56.5 655.8 712.3 31.9en Seco Pobre Sil. 16.5 56.4 655.6 712.0 32.2
VES Pobre Alum. 5.5 44.6 684.5 729.1 15.1en Seco Pobre Sil. 5.5 44.7 684.4 729.1 15.1en Seco Pobre Alum. 5.5 44.7 684.4 729.1 15.1
VES Pobre Sil. 5.5 44.6 684.3 728.9 15.3en Seco Bueno Alum. 11.0 56.0 649.5 705.5 38.7en Seco Bueno Sil. 11.0 55.9 649.3 705.2 39.0
VES Pobre Alum. 0.0 44.1 677.4 721.5 22.7VES Pobre Sil. 0.0 44.1 677.2 721.3 22.9
en Seco Bueno Alum. 5.5 55.5 643.3 698.8 45.4VES Bueno Alum. 5.5 55.5 643.2 698.7 45.5
en Seco Bueno Sil. 5.5 55.5 643.1 698.5 45.7VES Bueno Sil. 5.5 55.5 642.8 698.2 46.0VES Bueno Alum. 0.0 55.2 637.0 692.2 52.0VES Bueno Sil. 0.0 55.2 636.6 691.8 52.4
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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.html
• EFEN – Carli Inc.
http://www.designbuildersoftware.com/efen.php
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MUCHAS GRACIAS!
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