Influencias de las características de la envolvente y sistemas de calefacción solar en un módulo bioclimático para una aula escolar de Polobaya sobre el rendimiento energético mediante el uso de simulaciones dinámicas

Abstract

La presente tesis muestra el análisis de las influencias de las características de la envolvente y los sistemas de calefacción solar en la propuesta de diseño de un módulo de aula escolar para lo cual se hace el uso del programa EnergyPlus 8.4 como herramienta de cálculo para determinar la temperatura interior de un módulo de aula bioclimático como indicador principal de análisis y la demanda de energía que éste requiere en horas extremas de heladas para lograr encontrarse dentro de la zona de bienestar térmico según modelo adaptativo para el Centro Poblado de Uzuña- Polobaya en Arequipa a 3269 msnm considerado una de las zonas más frías de la región. El diseño del módulo de aula bioclimático se modeló en 3D y creó las zonas térmicas en programas como SketchUp y OpenStudio. La concepción del diseño del módulo se realizó en base a un diagnóstico in-situ en Uzuña - Polobaya de la forma de aula educativa y uso de materiales, seleccionada a partir de algunas instituciones de la zona meso andina de Arequipa. Tal es así, que la metodología de la presente tesis se basa en un modelo inicial referencial denominado módulo típico (MT), al cual se fueron adicionando mejoras de aislamiento pasivo en techos, paredes, y piso, e integrando sobre su envolvente sistemas de climatización pasiva como claraboyas y una pre-cámara adosada. Se considera como análisis de estudio en julio como el mes más extremo para Uzuña-Polobaya de acuerdo al archivo de clima para un año meteorológico típico generado con el programa Meteonorm, donde, la temperatura horaria promedio para dicho día es de 9°C con una oscilación térmica de 13,16°C, y la radiación solar de 6.08 kWh/(m2día). En vista de lo anterior se pretende aprovechar dicha energía para suplir el requerimiento energético del módulo mejorado. El módulo con las técnicas bioclimáticas actuales aplicadas por el estado, requiere en promedio máx. 2.36 KWh diario en un rango de 7am-3 pm que es el horario de funcionamiento de la institución. El módulo mejorado 1 requiere 0.75 KWh y el módulo mejorado 2, 0.72KWh, considerando un ahorro respecto a lo que existe en la actualidad.