MANUAL DEL USUARIO Programa de cálculo para la ...serviu10.minvu.cl/documentos/Urbanismo y Construccion/Normativa... · 1.0 contexto y contenido 2.0 cÓmo usar este manual 3.0 requerimientos

Representante LegalMinisterio de Vivienda y Urbanismo, MINVU, ChileAv. L. Bernardo O’Higgins 924 –fono: 35 130 00Correo:

Coordinación proyecto en Chile:José Pedro Campos R., Arquitecto.Director Ejecutivo, Instituto de la Construcción – Chile.

Coordinador de Edición Técnica:Camilo Sánchez D., Arquitecto.MINVU

Copyright:Ministerio de Vivienda y Urbanismo, MINVU, de Chile ySociedad para el Desarrollo Energético de Andalucía, SODEAN, España(Autorizada su reproducción con mención de la fuente)

Gestión Editorial:Miriam Brito B.

Registro Propiedad Intelectual Nº: 126.478ISBN: 956-7674-03-5

Primera ediciónJunio 2002

Impreso enTRULY PRINT CHILE S.A.Fono: 237 8152Santiago de Chile

MANUAL DEL USUARIO

Programa de cálculo para la certificaciónde comportamiento térmico para edificios de Chile.

CCTE_CL

Descriptores: <INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN><NORMAS DE CALIDAD> <AISLAMIENTO TERMICO>

<MANUALES>

El Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile agradece a lasdistintas instituciones que han participado en el desarrollo delproyecto ALURE – CHILE, liderado por la Sociedad para elDesarrollo Energético de Andalucía, SODEAN y coordinado enChile por el Instituto de la Construcción.

El proyecto contó con el cofinanciamiento y apoyo del ProgramaALURE, iniciativa de la DG 1B / B de la Comisión Europea, lo quehizo posible en gran medida su realización.

También es destacable la intervención de investigadores chilenos yeuropeos de las Universidades de Sevilla, de Atenas y de Oporto,así como de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

La etapa de desarrollo de la herramienta de cálculo fue encomendadaal Grupo de Termotecnia de la Escuela Superior de Ingenieros deSevilla y su adaptación fue apoyada por los profesores chilenosWaldo Bustamante y Marcelo Huenchuñir.

El Ministerio de Vivienda y Urbanismo, en su calidad de sociobeneficiario del proyecto, recogerá a través de la División Técnicade Estudio y Fomento Habitacional, los resultados de este estudio,incorporándolos en la futura legislación sobre el comportamientotérmico de los edificios, en particular de las viviendas, constituyéndoseasí en un aporte fundamental al mejoramiento de la calidad de vidade todos los chilenos.

A todos los que han colaborado en este estudio, nuestros mayoresagradecimientos y reconocimientos.

Héctor López AlvaradoArquitecto

Jefe División Técnica de Estudio y Fomento HabitacionalDITEC - MINVU

Agradecimientos

1.0 CONTEXTO Y CONTENIDO

2.0 CÓMO USAR ESTE MANUAL

3.0 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA E INSTALACIÓN DE LA APLICACIÓN

3.1 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA

3.2 INSTALACIÓN DE LA APLICACIÓN

4.0 BASES PARA LA DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO

4.1 ELEMENTOS DEL EDIFICIO

4.1.1 Cerramientos Opacos

4.1.1.1 Cerramientos Exteriores

4.1.1.2 Cerramientos Interiores

4.1.1.3 Puentes Térmicos

4.1.1.4 Cerramientos en Contacto con el Terreno

4.1.2 Vanos

4.1.2.1 Ventanas

4.1.2.2 Puertas

4.2 DESCRIPCIÓN GEOMÉTRICA

4.2.1 Sistemas de Coordenadas

4.2.1.1 Sistema de coordenadas global

Localización de Obstáculos Remotos

4.2.1.2 Sistema de coordenadas de la PLANTA

4.2.1.3 Sistema de Coordenadas del ESPACIO

4.2.1.4 Sistema de Coordenadas del CERRAMIENTO

4.2.1.5 Uso de los multiplicadores

4.2.2 Medidas de los diferentes elementos

4.2.2.1 Plantas

4.2.2.2 Espacios

4.2.2.3 Cerramientos

5.0 DESCRIPCIÓN DE LA APLICACIÓN

5.1 INTRODUCCIÓN

5.2 DEFINICIÓN GEOMÉTRICA Y CONSTRUCTIVA DEL EDIFICIO

5.3 ELEMENTOS EN EL ÁRBOL DE BASE DE DATOS DEL EDIFICIO

5.3.1 Polígonos

5.3.2 Materiales

5.3.3 Composición de Cerramientos

5.3.4 Puentes térmicos

5.3.5 Vanos

Indice

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5.4 ELEMENTOS EN EL ÁRBOL DE DEFINICIÓN DEL EDIFICIO

5.4.1 Datos del Proyecto

5.4.2 Obstáculos Remotos

5.4.3 Edificio

5.4.4 Plantas

5.4.5 Espacios

5.4.6 Cerramientos exteriores

5.4.7 Cerramientos interiores

5.4.8 Cerramientos en contacto con el terreno

5.4.9 Vanos

5.4.9.1 Propiedades del vano

Protección solar del vano

5.4.9.2 Visualización de Sombras en Vanos

5.5 REPRESENTACIÓN 3D

5.6 RESULTADOS

6.0 EJEMPLOS

6.1 INTRODUCCIÓN

6.2 CASO INICIAL: EJEMPLO0.CTE

6.2.1 Datos de partida

6.2.2 Selección de Composiciones de Cerramientos y Materiales

de la base de datos estándar y nuevos del edificio.

6.2.3 Definición de Vanos

6.2.4 Delimitación de espacios

6.2.5 Introducción de polígonos y elementos constructivos

6.2.5.1 Polígonos

6.2.5.2 Composiciones de cerramientos

6.2.5.3 Puentes térmicos

6.2.6 Definición de Espacios

6.2.7 Definición de cerramientos

6.2.7.1 Cerramientos exteriores

6.2.7.2 Vanos

6.2.7.3 Cerramientos interiores

6.2.7.4 Cerramientos en contacto con el terreno

6.2.8 Verificación del comportamiento térmico

6.2.9 Análisis de resultados

6.3 VIVIENDA: TIPOLOGIA02.CTE

6.4 VIVIENDA: TIPOLOGIA08.CTE

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Manual del Usuario 9

1.0 Contexto y Contenido

Certificación de Comportamiento Térmico Proyecto ALURE - CHILE

El Manual del Usuario del Programa de Cálculo para la Certificación deComportamiento Térmico para Edificios de Chile, se realiza en el marco del proyecto“Preparación de Reglamento y Normativa de Certificación de Edificios de la Repúblicade Chile”, cofinanciado por el Programa de cooperación técnica descentralizada de laComunidad Europea ALURE (Uso Racional de la Energía para América Latina), N° DossierALR/B7-3011/95/042.34.

El proyecto se ha efectuado bajo la coordinación general de la Sociedad para el DesarrolloEnergético de Andalucía –SODEAN- en su calidad de institución líder del proyecto,participando la Federation of European Heating and Air Conditioning Associations –REHVA- en calidad de socio europeo del Proyecto y el Ministerio de Vivienda y Urbanismo -MINVU- de Chile, en calidad de institución latinoamericana, socia beneficiaria.

Para su ejecución se contó con la colaboración del Departamento de Ingeniería Energéticade la Asociación para la Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía -AICIA- dela Universidad de Sevilla, España; la Cátedra de Ingeniería Energética y Mecánica deFluidos de la Universidad de Oporto, Portugal y el Departamento de Física de la Universidadde Atenas, Grecia, en calidad de instituciones técnicas colaboradoras europeas. Porparte de Chile participó el Instituto de la Construcción, en calidad de institución coordinadorade la ejecución del proyecto, contándose con la especial colaboración de la Escuela deConstrucción Civil, de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

El Programa de Cálculo para la Certificación de Comportamiento Térmico paraEdificios de Chile, es un software que el Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chilepone a disposición de los profesionales, técnicos y participantes en general del mercadoinmobiliario nacional, especialmente a los arquitectos proyectistas de viviendas, con elpropósito de incorporar una herramienta informática moderna, que permitirá conocer congran precisión la demanda de energía para el acondicionamiento térmico del edificio encuestión, constituyendo ello la base de su comportamiento térmico global, objetivo de latercera etapa de la Reglamentación Térmica para Viviendas, a implementar por el Ministeriode Vivienda y Urbanismo.

Asimismo, el software desarrollado permite eventualmente implementar la certificaciónde la demanda de energía para acondicionamiento térmico, ya sea en términos voluntarios,contractuales y obligatorios.

El programa permite realizar los cálculos de demanda entregando resultados mes a mesy anuales -en un software amigable, simple y efectivo- sobre la base de condiciones deconfort térmico interior predeterminadas, comparando además dicha demanda con la quetendría el mismo edificio, con un comportamiento térmico considerado bueno. El programaha incorporado los datos climáticos para un gran número de ciudades de Chile, ubicadasen diversas zonas climáticas, permitiendo así conocer de manera precisa los requerimientosenergéticos señalados.

Manual del Usuario10

Certificación de Comportamiento TérmicoProyecto ALURE - CHILE

El Manual del Usuario contiene las instrucciones para utilizar correcta y adecuadamenteel programa de cálculo, introduciendo al usuario en la metodología de descripción deledificio en los términos requeridos por el programa informático, así como las diferentesopciones y utilidades que los diversos módulos proporcionan.

Otros documentos relacionados con el programa de cálculo, son los siguientes:

a) Manual de Referencia introduce al usuario con un mayor nivel de detalle en lasprincipales hipótesis de modelización, las alternativas de definición y los valorespor defecto utilizados en el programa.

b) Manual de Diseño: es una guía general de los principios para lograr mejoramientosal diseño en los aspectos térmicos de las viviendas, explorando dichas alternativasen su anexo I, con ejemplos prácticos para el caso de tres ciudades: Iquique,Santiago y Puerto Montt.

c) Fundamentos Técnicos: contiene mayores detalles respecto de los algoritmosde cálculo utilizados por cada uno de los modelos implementados, como materialde consulta para especialistas e interesados en general.


2.0 Cómo usar este manual


El presente manual se ha diseñado para ser usado por personas que no han leído elresto de la documentación que acompaña al programa de cálculo, por ello debería sersuficiente para describir el edificio y verificar el comportamiento térmico del mismo.

Para ello se han incluido los siguientes capítulos:

ß En primer lugar, capítulo 3, la tipificación de requisitos del computador e instalaciónde la aplicación, donde se detallan datos que son muy importantes.

ß El capítulo cuarto contiene las bases para la descripción del edificio, es un capítulode lectura y estudio obligatorio antes de empezar a utilizar la aplicación. El edificiose describe de forma muy intuitiva, pero la definición geométrica requiere deciertos sistemas de referencia y convenciones que es preciso asimilar perfectamentepara poder desarrollar, con éxito, la definición de un edificio por sencillo que sea.

ß El capítulo 5 describe externamente la aplicación, es una versión ligeramenteampliada de la información que se suministra en la ayuda de la aplicación, esdecir, para cada formulario, se explica el significado de cada variable y se hacenlos comentarios y se ponen ejemplos que clarifican el uso de cada uno de ellos.Como se ha indicado, este capítulo puede ser sustituido por la ayuda de laaplicación y entonces, antes de acudir a él, se puede pedir ayuda en la aplicación(pulsando F1) aunque la información es más completa.

ß A continuación, se dedica el sexto capítulo al ingreso, paso a paso, de un edificio,muy sencillo, pero que sirve para ingresar todos los conceptos básicos de ladefinición geométrica y constructiva de todos los edificios. Seguidamente seingresan dos edificios más, una vivienda unifamiliar y un gran edificio de oficinas.En estos, el detalle de la descripción es muy reducido, poniendo énfasis en losdetalles más interesantes. Es un capítulo de seguimiento obligatorio. Los ejemplosse suministran en la primera instalación, de modo que se recomienda seguir lospasos indicados con el ejemplo cargado en la aplicación.

Toda la información detallada del porqué de cada una de las decisiones tomadas parael diseño de la aplicación y las tablas de datos del programa se encuentran en el Manualde referencia. Los detalles de los algoritmos seguidos en la modelización se encuentranen el Documento de fundamentos técnicos.

3.0 Requerimientos del Sistema e Instalaciónde la Aplicación.



Para poder ejecutar el programa es necesario disponer de un computador con las siguientescaracterísticas:

ß Computador PC o compatible con microprocesador Pentium III o superior con almenos 64 Mb de memoria RAM.

ß Sistema operativo Windows 98 o posterior.ß Unidad de CD-ROM para la instalación del programa y disco duro con espacio

disponible de 30 Mb.ß Monitor a color con una resolución mínima de 800x600 y 256 colores.ß Disquetera para discos de 3 1/2 pulgadas.

3.1 Requerimientos del sistema

La Aplicación se suministra en un CD que contiene un archivo ejecutable con el nombre:

iCCTE_CL.EXE

Para instalar el programa, introducir el CD en el lector del computador, en el Exploradorde Windows abrir la unidad del lector, localizar el archivo anterior en el directorio raíz yhacer doble clic sobre el mismo.

Se inicia el proceso de instalación que muestra las pantallas. Ver figuras 1 a 6.

El usuario tiene la oportunidad de cambiar el directorio de instalación del programa enla segunda pantalla (figura 2).

Si no se cambia este directorio, el programa crea una estructura de directorios como laque se muestra en la figura 7.

3.2 Instalación de la aplicación



Figura 1: Inicio del proceso de instalación

Figura 2: Proceso de instalación: Selección de lacarpeta de destino.



Figura 4: Proceso de instalación: Confirmar lainstalación.

Figura 5: Proceso de instalación: Copiado de losarchivos.

Figura 3: Proceso de instalación: Selección delgrupo de programas.



El programa utiliza estos directorios para los fines que se indican a continuación:

C:\Archivos de programa\CCTE-CL\

Programas ejecutables y librerías del programa.

C:\Archivos de programa\CCTE-CL\Datos

Archivos de definición de los casos que el usuario vaya definiendo. Los ejemplossuministrados están aquí.

C:\Archivos de programa\CCTE-CL\Documentacion

Archivos en formato PDF (Acrobat Reader) que el programa genera como salidaimpresa. El ordenador debe tener instalado el Acrobat Reader. En caso de nodisponer de él, puede descargarse de la dirección de INTERNEThttp://www.adobe.com/products/acrobat/

Figura 6: Proceso de instalación: Final

Figura 7: Árbol de directorios creado por el programa



C:\Archivos de programa\CCTE-CL\meteorologia

Contiene los archivos de datos meteorológicos de las ciudades chilenas. La faltade algún archivo provocará un error similar al de la figura 8.

C:\Archivos de programa\CCTE-CL\resultados

Carpeta dónde el programa escribe los resultados. Es una carpeta de uso internodel programa. Todos los archivos que contiene son auxiliares y pueden borrarseconcluido el uso del programa.

C:\Archivos de programa\CCTE-CL\temporales

Carpeta dónde el programa escribe los resultados temporales. Como la anterior,es una carpeta de uso interno del programa. Todos los archivos que contiene sonauxiliares y pueden borrarse concluido el uso del programa.

Una vez concluida la instalación de la Aplicación, para ejecutar la misma utilizar el menúde inicio de Windows. La Aplicación se encuentra en la carpeta de Programas, grupoCCTE-CL, programa CCTE-CL, como se muestra en la figura 9.

C:\Archivos de programa\CCTE-CL\Imagen

Carpeta dónde se depositan los archivos de imagen generados por el programadurante la representación tridimensional del edificio.

C:\Archivos de programa\CCTE-CL\libreria

Librerías del programa de cálculo de consumo energético de los edificios. Todoslos archivos que aparecen son imprescindibles para el funcionamiento del programa,están protegidos contra escritura, y no pueden modificarse, cualquier cambio ensu contenido provoca una mensaje como el de la figura 8 al inicio de la aplicación.En su caso volver a instalar la aplicación.

Figura 8: Error por corrupción de los archivos de librería



Figura 9: Inicio del programa desde el menú de inicio de Windows



4.0 Bases para la descripción del edificio

La definición del edificio se realiza en términos de sus componentes geométricos yconstructivos. Así se considera el edificio dividido en primer lugar en plantas y éstas enespacios, véase la figura 10.

4.1 Elementos del edificio

Las Plantas son cada una de las divisiones horizontales del edificio, normalmenteseparadas por entrepisos. Cada Planta se considera, a su vez, dividida en espacios. Pormotivos geométricos, una Planta real podría dividirse en varias plantas en la aplicación.

Los espacios son regiones del edificio que se caracterizan por tener condiciones uniformes.Un ejemplo de espacio puede ser una oficina, o un grupo de ellas, en un edificio deoficinas, o todas las habitaciones de un edificio residencial. Las condiciones térmicas detodos los locales incluidos en un mismo espacio deben ser idénticas, así como suscondiciones de uso. En el cálculo clásico de cargas, el espacio se identifica con una zonatérmica abastecida por el sistema de acondicionamiento (de calefacción y enfriamiento).

Los espacios están delimitados por cerramientos. Los cerramientos son opacos osemitransparentes, en contacto con el aire o con el terreno. Los opacos se correspondencon los realizados en obra, los semitransparentes incluyen las ventanas y puertas, engeneral denominados Vanos. Por último hay que señalar la existencia de puentes térmicosen la uniones entre unos y otros cerramientos.

Figura 10: Esquema mostrando los diferentes elementos que integran el edificio.



Otros elementos que no forman parte del edificio, pero pueden condicionar sucomportamiento térmico y por tanto se definen asociados al edificio en estudio, son losobstáculos remotos, normalmente formados por otros edificios en las proximidades delque se estudia.

En las secciones siguientes se definen con mayor precisión todos los componentes dela envolvente del edificio que se han identificado.

Los cerramientos opacos son elementos constituidos por diferentes capas de materialesde construcción. Estas capas pueden ser homogéneas, formadas por un único material,o heterogéneas, siendo conjuntos de materiales construidos, bien in situ, bien prefabricados(bloques de hormigón, ladrillos, paneles de madera, etc.).

Los cerramientos opacos se dividen en interiores, exteriores, puentes térmicos y cerramientosen contacto con el terreno:

4.1.1 Cerramientos Opacos

Son los que separan los espacios del edificio del ambiente exterior. Comprenden lasparedes exteriores y las cubiertas.

Las paredes exteriores se definen como cualquier cerramiento con inclinación superiora los 60 grados sexagesimales medidos desde la horizontal. Las paredes exteriorespueden tener ventanas. El término pared se refiere a la parte opaca del cerramiento.

Las cubiertas son cualquier cerramiento con inclinación inferior a 60 grados. Normalmentese sitúan en la parte superior del edificio. Pueden contener lucarnas, que para lospropósitos del programa, se consideran idénticos a las ventanas.

En la categoría de Vanos, las ventanas, o lucarnas, son las partes transparentes de loscerramientos exteriores. Normalmente están compuestas por un acristalamiento (zonavidriada) y un marco. También se incluyen en los las puertas. Se describen en unasección posterior.

4.1.1.1 Cerramientos Exteriores

Son los que separan los espacios del edificio entre sí, o de otros edificios. En el primercaso se denominan particiones, en el segundo medianeras.

Las particiones se dividen en verticales y horizontales. Las primeras son las paredesinteriores, normalmente de construcción muy ligera, no es necesario definirlas, pues elprograma las detecta y define automáticamente. Por el contrario, las particiones horizontales,normalmente los entrepisos de separación entre las plantas del edificio, son bastantepesados, y sí tienen que ser definidos.

Las medianeras son los cerramientos de separación del edificio en estudio de otrosedificios colindantes. Pueden ser verticales u horizontales.

4.1.1.2 Cerramiento Interiores



Los puentes térmicos más comunes presentes en la edificación, y que se tendrán encuenta en el análisis, se pueden clasificar según los siguientes tipos:

1. El piso;2. Techo;3. Esquinas; se subdividen en:

a. esquinas entrantes, yb. esquinas salientes, dependiendo de la posición del ambiente exterior respectode la esquina;

4. Vanos de ventanas y puertas.

En la figura 11 se representan estos cinco tipos principales de puentes térmicos.Naturalmente existen muchos otros tipos de puentes térmicos, que presentanconfiguraciones muy diferentes, los cuáles deben ser objeto de un estudio particular enel caso que se desee analizar su comportamiento térmico.

4.1.1.3 Puentes Térmicos



Figura 11:Tipos de puentes térmicos más usuales en la construcción.

A estos puentes térmicos hay que añadir los que tienen como origen el encuentro entreelementos en contacto con el terreno y otros elementos de la construcción. La tipologíade puentes térmicos en elementos en contacto con el terreno es análoga a la encontradaen los cerramientos exteriores y se describe a continuación.

4.1.1.4 Cerramientos en Contacto con el Terreno

Las distintas configuraciones de construcciones en contacto con el terreno se clasificanen (véase figura 12):



1. Losa o radier apoyado sobre el terreno. Se refiere a la construcción del sueloapoyada sobre el terreno directamente en el conjunto de su área. Puede estarno aislada, aislada en toda su superficie o aislada sólo en el perímetro.

2. Entrepiso sobre cámara de aire. En este tipo de construcción el suelo se mantienelevantado sobre el terreno, quedando una capa de aire entre el suelo y el terreno.Esta construcción también recibe el nombre de entrepiso ventilado. Esta capa deaire puede estar ventilada o no, sin formar parte del espacio habitable.

3. Sótano. Parte útil del edificio que está situado parcial o totalmente enterrada.Puede ser acondicionado o no.

4. Entrepiso enterrado. Puede ser la parte superior de un sótano que esté bajo elterreno, o el entrepiso bajo una terraza ajardinada.

Estas configuraciones se suponen construidas a partir de tres tipos de elementos simples:1. Losa apoyada sobre terreno2. Muro de contención vertical3. Losa en techo horizontal

Los elementos que presenten diferentes niveles de aislamiento, como son los elementosen las zonas perimetrales de sótanos y pisos apoyados han de definirse como elementoscon distintas construcciones.

No se tendrán en consideración los muros que constituyan parte de la cimentación amenos que estén en contacto directo con los ambientes interiores del edificio.

Figura 12: Clasificación de las construcciones en contacto con el terreno

Entrepiso sobrecámara de aire

Entrepiso enterrado



Los vanos comprenden tanto las ventanas como las puertas de los edificios. Sólo seconsideran los existentes en los cerramientos exteriores.

Se asocian a los vanos las infiltraciones que tienen lugar a través del conjunto de laventana o puerta.

También se asocian a los vanos los dispositivos de sombra de fachada (salientes laterales,voladizos, retranqueos, y los dispositivos de sombra basados en láminas), de carácterfijo o móvil.

4.1.2 Vanos

4.1.2.1 Ventanas

Como se ha indicado, las ventanas, o lucarnas, son las partes transparentes de loscerramientos exteriores. Normalmente están compuestas por un acristalamiento y unmarco. Adicionalmente, se considera incluida la persiana exterior si se monta en obrapara protección de la radiación solar y mejora del aislamiento. También se consideranincluidos en las ventanas los dispositivos de sombra de fachada (salientes laterales,voladizos, retranqueos).

El acristalamiento, o sistema transparente, está constituido por una o más unidades quepueden ser de vidrio o dispositivos de sombra. Los dispositivos de sombra pueden serinteriores, exteriores o internos; las tipologías consideradas comprenden las cortinas,persianas interiores enrollables y persianas venecianas de láminas horizontales o verticales.Hay que precisar que sólo se tendrán en cuenta aquellos dispositivos de sombra incluidosen el proyecto del edificio y que se instalen integrados con el acristalamiento.

En la figura 13 se muestra un acristalamiento que integra todas las partes descritas.

Acristalamientos

Los acristalamientos son la parte transparente propiamente dicha, pudiendo ser simples(una única hoja de vidrio), dobles o incluso triples (dos o tres hojas de vidrio) o complejos(una o más hojas de vidrio junto a un dispositivo de sombra (persiana integrada) interior,exterior o interna))

Marcos

Los marcos son la unión entre el acristalamiento y la pared exterior; normalmente permitenla sujeción de los acristalamientos y la apertura de los para ventilación de los espaciosde los edificios.

El marco está integrado por el marco propiamente dicho y, en caso de doble vidrio, o engeneral múltiples, por el espaciador, encargado de mantener la separación entre lasdiferentes láminas de vidrio.



Figura 13: Partes principales de unAcristalamiento.

4.1.2.2 Puertas

A todos los efectos, las puertas se asimilan a las ventanas del edificio. Las puertas semodelan en régimen permanente, con lo cual pueden considerarse como vidrios en losque el factor solar es el correspondiente a la fracción de radiación que la puerta absorbey cede al interior, respecto a la radiación incidente, y su conductancia térmica lacorrespondiente a la de la puerta en cuestión.

Este apartado describe como especificar la localización y tamaño de las plantas, espacios,cerramientos, ventanas y puertas de un edificio. También describe como situar losobstáculos remotos.

Es necesario que todos los elementos del edificio estén situados adecuadamente. De noser así se pueden obtener resultados incorrectos de la radiación solar incidente, y delcálculo de sombras. La herramienta se ha dotado de un módulo de representación gráficatridimensional del edificio que permite descubrir errores gruesos en la definición geométrica.

4.2 Descripción Geométrica



El programa usa una jerarquía de cuatro sistemas de coordenadas cartesianas:

ß Sistema de coordenadas globalß Sistema de coordenadas de la plantaß Sistema de coordenadas del espacioß Sistema de coordenadas del cerramiento

Estos sistemas, están relacionados unos con otros a través de movimientos de traslacióny rotación.

El sistema de coordenadas de la planta se establece de forma relativa al sistema decoordenadas global. El sistema de coordenadas del espacio es relativo al sistema decoordenadas de la planta; el sistema de coordenadas del cerramiento es relativo al sistemade coordenadas del espacio. Las ventanas y las puertas se sitúan con respecto al sistemade coordenadas del cerramiento.

Sólo existe un sistema de coordenadas global, pero hay un sistema de coordenadas paracada PLANTA que se cree, un sistema de coordenadas para cada ESPACIO, y un sistemade coordenadas para cada CERRAMIENTO. La posición de los espacios se especificarelativa al sistema de coordenadas de la PLANTA en la cual se encuentra, la posiciónde los cerramientos se especifica relativa al sistema de coordenadas del espacio en elcual están situados, y la posición de ventanas y puertas se especifican relativas al sistemade coordenadas del cerramiento en el cual están. El programa, automáticamente, transformatodas las coordenadas relativas de todos los objetos anteriores en coordenadas absolutasrespecto al sistema de coordenadas global.

4.2.1.1 Sistema de coordenadas global

4.2.1 Sistemas de Coordenadas

El sistema de coordenadas global es un sistema fijo para todos los proyectos que sedefinan. Los ejes X e Y de este sistema se encuentran en un plano horizontal, donde eleje X apunta hacia el Este y el eje Y hacia el Norte. El eje Z es perpendicular con direcciónpositiva hacia arriba. La posición del origen del sistema de coordenadas viene determinadapor la longitud, latitud y altitud que se toman de la información meteorológica de la localidadque se está considerando.

Localización de Obstáculos Remotos

La definición de Obstáculos Remotos del edificio permite especificar la posición, tamañoy orientación de aquellos obstáculos lejanos que sin formar parte del edificio proyectansombras sobre éste, por ejemplo, edificios adyacentes.



Los obstáculos remotos sólo pueden ser superficies rectangulares colocadas en el espaciorespecto al sistema de coordenadas global. El programa calcula el sombreamiento deradiación solar directa y difusa.

Los obstáculos remotos se sitúan en el sistema de coordenadas global (figura 14),asignándole valores a las propiedades X, Y, Z, AZIMUT e INCLINACION. Las propiedadesX, Y y Z son las coordenadas (en el sistema global) de la esquina inferior izquierda dela sombra, si ésta se mira de frente. Se supone que la normal exterior de la sombra estáorientada hacia el edificio. La propiedad AZIMUT define el ángulo formado entre el eje“Y” (norte) del sistema de coordenadas global y la proyección sobre un plano horizontalde la normal exterior a la superficie de sombra y la propiedad INCLINACIÓN define elángulo formado entre la vertical y la normal exterior a la superficie de la sombra. Así, sila sombra es vertical su inclinación será de 90°.

Figura 14: Localización de un Obstáculo Remoto, respecto

al sistema de coordenadas global.



4.2.1.2 Sistema de coordenadas de la PLANTA

La localización del sistema de coordenadas de una PLANTA es relativa al sistema decoordenadas global (figura 15). Esta localización se especifica a través de las propiedadesX, Y, Z y AZIMUT de la PLANTA. El origen del sistema de coordenadas de la planta sesitúa asignándole valores a las propiedades X, Y y Z. La orientación del sistema decoordenadas de la planta es tal que su eje Z es vertical y el plano X-Y horizontal. Laplanta y su sistema de coordenadas asociado pueden ser girados alrededor de su eje Zdándole valores a la propiedad AZIMUT. La propiedad AZIMUT se define como el ánguloentre el eje Y del sistema de coordenadas global (dirección Norte) y el eje Y del sistemade coordenadas de la planta (positivo en sentido horario). Si X, Y, Z y AZIMUT no seespecifican, tomarán un valor por defecto igual a cero, y el sistema de coordenadas dela planta será igual al global.

La forma de la planta se define a través de su propiedad POLÍGONO que hace referenciaal POLIGONO que se usará para describir el polígono que constituye la vista en plantade la PLANTA. Cuando el usuario selecciona un polígono lo que esta haciendo es hacercoincidir los ejes de coordenadas X e Y en los cuales se definió el POLÍGONO con losejes X e Y del sistema de coordenadas de la planta. Así cuando se traslada o rota elsistemas de coordenadas de la PLANTA, respecto al sistema global de coordenadas, seestá trasladando y rotando de forma asociada el POLÍGONO.

Figura 15: Sistema de coordenadas de la PLANTA, respectoal sistema de coordenadas global.



4.2.1.3 Sistema de coordenadas del ESPACIO

La localización del sistema de coordenadas del ESPACIO es relativa al sistema decoordenadas de la PLANTA en la cual se encuentra a través de las propiedades X, Y,Z y AZIMUT del ESPACIO, como se muestra en la figura . El origen de coordenadas delespacio se especifica asignándole valores a las propiedades X, Y y Z. La orientación delsistema de coordenadas del espacio es tal que su eje Z es vertical y su plano X-Y eshorizontal. El espacio y su sistema de coordenadas pueden ser girados alrededor de sueje Z dándole valores a la propiedad AZIMUT. El AZIMUT se define como el ángulo entreel eje Y de la PLANTA y el eje Y del ESPACIO (positivo en sentido horario).

Figura 16: Sistema de coordenadas del ESPACIO, respecto alsistema de coordenadas de la PLANTA.



Los espacios pueden posicionarse de dos formas alternativas en la planta a que pertenecenmediante su propiedad Localización: Los posibles códigos que admite esta propiedadson:

Â NINGUNO: El origen y la orientación del sistema de coordenadas del espaciose situaran sobre el sistema de coordenadas de la planta usandolas propiedades X, Y, Z y AZIMUT del objeto ESPACIO.

Â VN del polígono

de la planta: El origen de coordenadas del espacio se coloca en el VÉRTICE-N del POLÍGONO que define la planta a la que pertenece el espacio.El eje X del sistema de coordenadas del espacio se hace coincidircon la línea definida por el VÉRTICE-N y el VÉRTICE-N+1 delPOLÍGONO que define la planta. Si el VÉRTICE-N+1 no existieraeste será sustituido por el VÉRTICE-1 del polígono de la planta.

La forma del espacio se define a través de su propiedad POLÍGONO, que hace referenciaal POLÍGONO que se usará para describir el polígono que constituye la vista en plantadel ESPACIO. Cuando el usuario selecciona un polígono lo que está haciendo es hacercoincidir los ejes de coordenadas X e Y en los cuales se definió el POLÍGONO con losejes X e Y del sistema de coordenadas del espacio. Así cuando se traslada o rota elsistema de coordenadas del espacio, respecto al sistema de coordenadas de la planta,se está trasladando y rotando de forma asociada el POLÍGONO.

4.2.1.4 Sistema de coordenadas del CERRAMIENTO

La localización del sistema de coordenadas de un cerramiento, se define de forma relativaal sistema de coordenadas del ESPACIO en la cual se encuentra a través de laspropiedades X, Y, Z, AZIMUT e INCLINACIÓN del paramento, véase la figura 17.

El origen de coordenadas del paramento (esquina izquierda inferior si se mira de frentedesde afuera del espacio) se especifica asignándole valores a las propiedades X, Y y Z.Los ángulos relativos entre el sistema de coordenadas del espacio y del paramento seespecifican mediante las propiedades AZIMUT e INCLINACIÓN.



Figura 17: Sistema de coordenadas del paramento, respecto al sistema decoordenadas del ESPACIO.

Los cerramientos pueden posicionarse de dos formas alternativas en el espacio a quepertenecen mediante su propiedad Localización: Los posibles códigos que admite estapropiedad son:

El cerramiento será localizado dentro sistema de coordenadasdel espacio por el usuario usando las propiedades X, Y, Z, AZIMUT,INCLINACIÓN y ANCHO.

El cerramiento exterior se colocará como una cubierta ocupandotoda la dimensión del espacio.

El cerramiento exterior se colocará como un entrepiso al exteriorocupando toda la dimensión del espacio.

El origen de coordenadas del cerramiento exterior se coloca enel VÉRTICE-N del Espacio en que se ubica. El eje X del sistemade coordenadas del cerramiento exterior se hace coincidir con lalínea definida por el VÉRTICE-N y el VÉRTICE-N+1 del POLÍGONOque define el espacio al cual el cerramiento pertenece. delcerramiento tomará como valor por defecto la distancia entre elVÉRTICE-N y el VÉRTICE-N+1. Si el VÉRTICE-N+1 no existiera,éste será sustituido por el VÉRTICE-1 del polígono del espacio.

Ejemplo: LOCALIZACIÓN = “V1 del polígono del espacio”, significa

• VN DEL POLÍGONO

DEL ESPACIO:

• SUELO:

• TECHO:

• NINGUNO:



que la esquina inferior izquierda del cerramiento está situada enel vértice 1 del polígono que define el espacio. El programaposiciona el cerramiento de manera que este es vertical(INCLINACIÓN = 90º) y su eje X va del vértice 1 al 2 del polígono(que determina el AZIMUT del cerramiento).

Existen dos formas de definir las dimensiones de un cerramiento:

Â Cerramiento rectangular: Si el cerramiento es rectangular se recomienda dejarla propiedad POLÍGONO igual a – ninguno – y utilizar la localización medianteuno de los vértices del espacio.

Â Cerramiento no rectangular: Se debe seleccionar un polígono que represente laforma exacta del cerramiento exterior. El programa hará coincidir los ejes decoordenadas X e Y en los cuales se definió el polígono con los ejes de coordenadasX e Y del sistema de coordenadas del cerramiento exterior.

Localización de VENTANAS y PUERTAS

Las VENTANAS y PUERTAS se definen asociadas a los cerramientos exteriores en que se encuentren. Para localizar las ventanas y puertas se asignarán valores a las propiedadesX e Y de la VENTANA, estas propiedades representan las coordenadas X e Y de laesquina izquierda inferior (mirada de frente desde fuera del espacio) de la ventana/puertaen el sistema de coordenadas del cerramiento en el cual se encuentren, como se muestraen la figura 18.

Figura 18: Coordenadas X, Y para la localización de unaVENTANA en un paramento.



Las puertas y ventanas deben ser rectangulares y sus dimensiones se especifican através de sus propiedades ANCHO y ALTURA. En el caso de ventanas, lucarnas o puertasno rectangulares debe definirse una ventana, lucarna o puerta rectangular equivalente,cuya ALTURA y ANCHO deben ser tales que la multiplicación de ambas sea igual alárea total del elemento no rectangular.

Los elementos de sombra sobre ventanas: retranqueos, salientes laterales y voladizosno aparecen en la herramienta de cálculo de demanda como objetos independientes,sino que se sitúan en una ventana asignándole valores a las propiedades RETRANQUEO,OD, LD, RD, etc. de la VENTANA, como se esquematiza en la figura 19.

Figura 19: Propiedades de la VENTANA para la definición de voladizos y salienteslaterales.



La figura 20 muestra un ejemplo de un CERRAMIENTO y una VENTANA colocada eneste paramento.

Figura 20: Ejemplo de un CERRAMIENTO y VENTANA.



4.2.1.5 Uso de los multiplicadores

Las PLANTAS y los ESPACIOS poseen unas propiedades llamadas MULTIPLICADORque permiten crear un número determinado de elementos iguales.

Con esta propiedad se puede especificar el número de espacios o plantas idénticos queexisten. La gran utilidad de esta propiedad se debe a la reducción de la cantidad de datosa especificar, pero el programa no simula todos los espacios similares sino que calculalas cargas térmicas del espacio definido y multiplica estos resultados por el número deespacios iguales.

Se deberá usar esta propiedad si los espacios a modelar tienen características equivalentesdesde el punto de vista termodinámico, es decir, las mismas excitaciones y las mismascondiciones de uso. Las sombras arrojadas sobre el edificio deben ser similares para losespacios o plantas equivalentes. Este factor se aplica para aquellos espacios que vayana tratarse con el mismo sistema de acondicionamiento.

No habrá transferencia de calor significativa entre estos espacios.

Cuando en un espacio a multiplicar existe algún cerramiento interior con transferenciade calor (tipo estándar, un entrepiso localizado en el techo o el suelo, por ejemplo) elprograma multiplica el calor transmitido hacia el espacio adyacente por el número definidopor esta propiedad.

El multiplicador puede resultar muy útil para espacios con la misma orientación, comopor ejemplo un conjunto de oficinas todas ellas orientadas hacia la misma dirección. Enlas siguientes figuras se puede observar el uso apropiado e inapropiado de esta propiedad.

En la figura 21 La zona térmica indicada por línea discontinua se puede modelar comoun espacio con multiplicidad 4. Los cerramientos interiores 1, 2 y 3 no deben definirseal ser interiores.

Figura 21: Ejemplo de uso de la propiedadMULTIPLICADOR en ESPACIOS.

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