Aplicación de las estrategias bioclimáticas y optimización multiobjetivo para el diseño de edificaciones en Panamá : estudio numérico de un edificio universitario - Castillo Yañez, Milvia Arellys; Chen Austin, Miguel Alejandro; de Mendes Da Silva, Angela (Panamá : Universidad Tecnológica de Panamá, 2020)
En esta investigación se evalúa el desempeño de dos enfoques de diseño de edificaciones: estrategias bioclimáticas y la optimización multiobjetivo, en términos de confort térmico y consumo energético. Para ello, se realizó un estudio del clima tropical de Panamá en el sitio para determinar un diseño bioclimático adecuado al mismo y aplicar las herramientas (carta solar, rosa de los vientos, otros) y estrategias bioclimáticas para tres edificios: el edificio de referencia (RE) que se encuentra construidos actualmente (Edificio n°4 de la Universidad Tecnológica de Panamá), el edifico orientado este-oeste (EO) y el edifico en forma de L (EL). Los resultados del diseño enfocado a aplicar estrategias bioclimáticas fueron: favorecer la ventilación natural, aleros en ventanas para reducción de radiación solar, vidrios de doble acristalamiento con baja emisividad y cortinas, orientación norte sur, con eje largo este-oeste y un porcentaje de acristalamiento de 30%. Para el caso del uso de la optimización multiobjetivo se utilizó la forma y dimensiiones del edificios El, ya que presentó las mejores condiciones de confort (denominado L RB). Se optimizaron variables de diseño en función de dos objetivos. El primer objetivo común: disminuir las emisiones de carbono a lo largo de su ciclo de vida (CO2-LCA). El segundo objetivo: disminuir las horas de disconfort para el modo pasivo y consumo eléctrico por refrigeración para el modo activo. Los resultados para el modo pasivo recomiendan: 50% ventana-pared, lamas de proyección de 1.5m, persianas con lamas de media reflectividad, orientación de 50° del edificio, ventilación natural siempre activa, vidrio de bronce sencillo 6mm, techo y paredes sin aislamiento. Para el modo activo, se recomienda: vidrios claros dobles de baja emisividad y el 45% de ventana -pared, orientación de 20° del edificio, aleros de 1m y alto grado de aislamiento. Entre otros resultados se puede inferir que, en el edificio dominan las cargas internas. Utilizar el enfoque de estrategias bioclimáticas agiliza el proceso de diseño con respecto a mejor orientación, configuración de la planta, entre otras. Sin embargo, la necesidad de incluir el uso de simuladores energéticos en este proceso permite verificar el diseño ( confort térmico y consumo energético). La importancia del uso de la optimización resalta al momento de decidir las características precisas de los materiales de paredes, pisos y techos, las cuales varían respecto a la intención del diseño.
This research evaluates the performace of two building desing approaches: bioclimatic strategies and multi-objetive optimization, in terms of thermal confort and energy consumption. To do this, a survey of the tropical climate of Panama was carried out on the site to determine a suitable bioclimatic design for it and apply the tools (solar chart, compass rose, others) and bioclimatic strategies for three buildings: the reference buiding (RE) that is currently built (Building No.4 of the Technological University of Panama, the east-west oriented building (EO) and the L-shaped building (EL). The design results focused on applying strategies: natural ventilation eaves in windows to reduce the favoring of solar radiation, double-glazed glass with low emissivity and curtains, North-South orientation, with a long East-West axis, and a glazing percentage of 30%. For the use of the Multi-objetive optimization, the shape and dimensions of the El building were used since it presented the best comfort conditions (called L RB). Design variables were optimized based on two objectives. The first common objective: to reduce carbon emissions throughout their life cycle (CO2-LCA). The second objective: to reduce the hours of discomfort for the passive mode and electricity consumption by cooling for the active mode. The results for the passive mode recommend: 50% window -wall, 1.5m projection slats, blinds with medium reflectivity slats, 50° orientation, always active natural ventilation, 6mm single bronze glass, and ceiling and walls without insulation. For active mode, it is recommended: clear double glazing with low emissivity and 45% window-wall, the orientation of 20°, eaves of 1m, and high degree of insulation. Among other results , it can be inferred that internal loads dominate the building. Applying bioclimatic strategies is an approach that streamlines the streamlines the design process. However, the need to include the use of energy simulators in this process allows verifying the design (thermal comfort and energy consumption). The importance of using optimization stands out when deciding the precise characteristics of the wall, and ceiling materials which concerning the intention of the design.
Introducción. -- 1. Estado del arte. -- 2. Marco teórico. -- 3. Caso de estudio: diseño de un edificio universitario. -- 4. Optimización multiobjetivo como apoya al diseño. -- 5. Discusión de resultados: comparación.
Tesis (
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Milvia Arellys Castillo Yañez.
Keywords: Arquitectura sostenible; Edificios sostenibles; Edificios universitarios -- Diseño; Tesis y disertaciones académicas; Licenciatura en Ingeniería de Energía y Ambiente