Aplicació de Dinàmica de Fluids Computacional (CFD) a l'estudi de sistemes de ventilació lateral per l'eliminació de calor radiatiu en edificis de doble façana de vidre

Abstract

L’ús de dobles façanes de vidre en edificis comercials ha augmentat significativament en els últims anys, ja que és una opció força atractiva en l’arquitectura contemporània. Aquestes façanes presenten certs avantatges respecte les façanes tradicionals, però a la vegada requereixen un disseny més complex. L’ús de materials semitransparents com el vidre en la façana fa que l’edifici actuï com un col·lector solar, generant altes temperatures a la cavitat d’aire existent entre les dues capes de la façana així com a les superfícies de vidre i parets que composen la configuració de la doble façana. Això pot provocar un sobreescalfament no desitjat de l’edifici, sobretot en climes mediterranis amb altes càrregues solars durant tots els mesos de l’any. Una possible solució per reduir el sobreescalfament tèrmic de l’edifici és utilitzar el canal d’aire existent entre les dos capes de vidre per evacuar el calor radiatiu absorbit mitjançant convecció forçada. Per tant, el present projecte pretén utilitzar CFD (Computational Fluid Dynamics) com una eina de simulació numèrica per modelar el flux i la transferència de calor a l’interior d’un edifici implementat amb una doble façana. D’aquesta manera es podran preveure els fluxos de calor cap a l’interior de l’edifici per a diferents condicions d’operació del sistema de ventilació. L’anàlisi del resultats obtinguts es basa en l’estudi del camp de velocitats del fluid i el camp de temperatures del fluid i del sòlid. Per tal de comparar els sistemes de ventilació, en termes d’estalvi energètic, es va calcular el flux de calor total cap a l’interior de l’edifici per a cada sistema. També es va realitzar un anàlisi teòric de les equacions que intervenen en el fons físic d’estudi per tal d’entendre d’una manera més profunda el comportament tèrmic de la doble façana. Amb tots els càlculs realitzats es poden veure quins son els efectes de la configuració de ventilació sobre el flux de calor a través de la doble façana i així es pot decidir quins sistemes actuen d’una forma més eficient.