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La producción de energía y el sombreado inteligente que logra el equilibrio energético ideal, son el resultado de una fachada desarrollada en ETH Zurich.
Source ETH by Michael Walther: Enfriar o calentar ambientes interiores requiere uso de energía. Los edificios inteligentes pueden ahorrar energía. En Zurich ETH se desarrollaron paneles solares móviles para generar electricidad y equilibrar la cantidad de sol y sombra de acuerdo con las condiciones climáticas y el uso en interiores.
Balance energético positivo
El grupo de investigación de Arquitectura y Sistemas de Construcción del Profesor Arno Schlüter ha desarrollado un sistema adaptativo de fachada solar que permite la autorregulación de habitaciones individuales, permitiendo con este proceso, que se produzca más energía de lo que se genera durante el año. El trabajo fue publicado en la revista Nature Energy.
Los conjuntos de paneles solares móviles montados en una red de cables de acero livianos conforman la fachada innovadora. Se controlan individualmente con un dispositivo robótico liso de eje vertical y horizontal, que es el elemento principal del sistema. La combinación de elementos suaves que cambian de forma y una unión rígida en forma de U les permite unirse para resistir incluso a las tormentas eléctricas.
En Hönggerberg, los investigadores probaron y midieron varios prototipos y su resistencia al clima. Los resultados de las pruebas mostraron que los paneles solares móviles capturan aproximadamente un 50% más de energía en un día claro de verano que los paneles solares estáticos montados en la fachada de un edificio.
La simulación del potencial de ahorro.
Además de generar electricidad, la fachada puede regular la cantidad de luz y calor que incide y permea la fachada del edificio, regulando así el clima interno. El movimiento de los paneles se regula / controla mediante un algoritmo de aprendizaje adaptativo, de modo que los ahorros realizados en los espacios internos de calefacción y refrigeración disminuyen la demanda neta de energía. El algoritmo también tiene en cuenta el uso actual del edificio y ajusta el clima a la mejor opción.
Para determinar el grado en que el consumo de energía de una habitación podría reducirse teóricamente, los investigadores simularon varios escenarios utilizando datos prototipo. Calcularon el potencial de ahorro de energía en la construcción de recubrimientos de las fachadas solares móviles en El Cairo, Zurich y Helsinki. Al hacerlo, realizaron simulaciones para oficinas y espacios domésticos.
Mayor potencial en regiones cálidas.
Los resultados muestran que el ahorro de energía tiende a ser mayor en las oficinas que en los espacios habitables, en climas más cálidos que en climas fríos, y especialmente en zonas templadas como Europa Central. El profesor Arno Schlüter resume los resultados: “Cuanto más variables sean las condiciones ambientales, mayores serán los beneficios de la fachada adaptativa”.
El mejor balance de energía se observó en las simulaciones de espacios de oficina en una zona templada (en este caso, Zurich) en edificios construidos con el último estándar. En este escenario, donde se requirieron calefacción y refrigeración interna durante todo el año, la fachada adaptativa generó el 115% de la energía requerida para un ambiente confortable en la sala de estar.
Un resultado igualmente bueno vino de la simulación de un espacio de oficina en una casa en El Cairo construida antes de 1920, que requería mucha más sombra y enfriamiento. En este caso, la fachada produjo el 114% de la energía total anual requerida. En otras palabras, el estudio destaca el potencial de ahorro de energía para edificios nuevos y viejos, pero la fachada siempre debe considerarse junto con el espacio interior y su uso.
“Nos gustaría resolver la compensación entre la comodidad del usuario y la eficiencia energética en los edificios”, dice Arno Schlüter. “En teoría, el espacio con mayor eficiencia energética no tendría ventanas. Por lo tanto, nos complace demostrar cómo una interfaz inteligente entre el interior y el exterior de un edificio puede proporcionar una comodidad óptima para el usuario y también generar un exceso de energía. ”
El grupo del profesor Schlüter pronto podrá medir el impacto de la fachada solar adaptativa en un edificio físico: el sistema es parte de la unidad futurista “HiLo” que se está construyendo actualmente en la plataforma más alta del edificio de investigación NEST en Dübendorf (ver recuadro) .
Edificio de investigación HiLo
HiLo es una plataforma de investigación e innovación para NEST. Este edificio modular es un proyecto emblemático de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales (Empa) y el Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Acuáticas (Eawag). Proporciona una plataforma para investigadores y socios de la industria para probar nuevas tecnologías de construcción y energía en condiciones reales. NEST comprende el núcleo central del edificio en el que se pueden acoplar diferentes módulos o unidades de construcción.
HiLo es la abreviatura de “Alto rendimiento, baja energía”. Numerosos sensores de regulación de calor, pisos y techos y la fachada solar adaptativa se han diseñado para garantizar que el edificio produzca más energía de la que normalmente consume. La construcción ligera optimizada digitalmente ahorra en materiales de construcción y, por lo tanto, también en energia gris. Los trabajos de construcción del proyecto comenzaron en julio a las
sendo construída en la plataforma más alta del prédio de pesquisa de NEST en Dübendorf.
Edifício de pesquisa HiLo
HiLo es una plataforma de pesquisa e inovação para NEST. Este edificio modular es un proyecto emblemático de los Laboratorios Federales Suíços de Ciência y Tecnologia de Materiais (Empa) y del Instituto Federal Suíço de Ciência y Tecnologia Aquática (Eawag). Ele fornece uma plataforma para pesquisadores e parceiros do setor para testar novas tecnologias de construção and energia em condições reais. O NEST compreende o núcleo central do edifício no qual módulos diferentes ou unidades de construcción podem ser encaixados.
“HiLo” es una abreviatura de “Alto rendimiento, baja energía”. Numerosos sensores, pisos y tectos que regulan la caloría y la fachada solar adaptativa foram concebidos para garantizar el edificio que produce más energía que consumen en general. A construção leve otimizada digitalmente economiza em materiais de construção e, portanto, em energia cinza também. O trabalho de construcción do projeto começou em julho na plataforma de pesquisa da NEST em Dübendorf. Los profesores Philippe Block y Arno Schlüter, da ETH, realizan el proyecto o colaboranção com en números parceiros da indústria.
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Referência
Svetozarevic B, Begle M, Jayathissa P, Caranovic S, Pastor RF, Nagy Z, Hischer I, Hofer J & Schlueter A: sobres dinámicos de construcción fotovoltaica para gestos adaptativos de energía y confort. Nature Energy 4, páginas 671-682, 2019. Doi: 10.1038 / s41560-019-0424-0
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