Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios

Abstract

El sector inmobiliario europeo, compuesto por viviendas residenciales, oficinas, hoteles e inmuebles industriales y administrativos, deberá cumplir con los objetivos del Acuerdo climático de París antes del año 2050. Su objetivo es limitar el aumento de la temperatura global a 1.5°C. Para ello es fundamental estimular el sector de la rehabilitación de edificios de viviendas para que tengan un consumo casi nulo. Expertos de diversos países europeos participan en numerosos proyectos para buscar vías de mejora y posibles soluciones. Tomando una serie de medidas se conseguiría reducir el consumo energético y minimizar notablemente el coste del ciclo de vida de los edificios. Los sistemas de control solar como las contraventanas, bloquean la radiación procedente del exterior, evitando que se sobrecaliente el interior. Por otra parte, en climas más fríos, pueden funcionar como aislamiento térmico reduciendo el flujo de calor que atraviesa el cerramiento. En el presente trabajo se ha analizado el impacto energético de estas medidas de sombreamientos en diferentes latitudes y variando la orientación en que se encuentran las ventanas donde se colocan las contraventanas. Por otra parte, se han diseñado dos mecanismos automatizables capaces de controlar el movimiento de la contraventana. A través de una aplicación móvil se podría controlar el ángulo de apertura de las hojas batientes. Este varía según la estación del año y la hora del día. Se ha llevado a cabo un análisis cinemático y dinámico de cada uno de los mecanismos para comprobar que su funcionamiento es acorde a lo expresado con anterioridad. Asimismo, se ha realizado un modelado 3D de cada una de las piezas que forman cada mecanismo y se han obtenido sus correspondientes planos.

The European real estate sector, consisting of residential housing, offices, hotels, industrial and administrative buildings, will have to meet the targets of the Paris Climate Agreement by 2050. Its objective is to limit the global temperature increase to 1.5°C. To achieve this, it is essential to stimulate the renovation of residential buildings to achieve near-zero energy consumption. Experts from various European countries are involved in numerous projects to find ways of improvement and possible solutions. A number of measures could reduce energy consumption and significantly minimise the life-cycle costs of buildings. Solar control systems such as shutters block radiation from the outside, preventing the interior from overheating. On the other hand, in colder climates, they can function as thermal insulation by reducing the heat flow through the envelope. In this work, the energy impact of these shading measures has been analysed at different latitudes and by varying the orientation of the windows where the shutters are placed. On the other hand, two automated mechanisms capable of controlling the movement of the shutter have been designed. A mobile application could be used to control the opening angle of the swinging sashes. This varies according to the season and the time of day. A kinematic and dynamic analysis of each of the mechanisms has been carried out to check that their operation is in accordance with the above. A 3D modelling of each of the parts that compose each mechanism has been made and their corresponding plans have been obtained.