Estimación de la irradiancia solar global en las envolventes de un edificio estándar en la ciudad de Santiago, Región Metropolitana, mediante un modelo de simulación

Abstract

El estudio del recurso solar disponible en fachadas de edificios puede permitir el desarrollo de proyectos para su aprovechamiento, sin embargo, en Chile actualmente no se dispone de datos en forma de valores medidos por instrumentos para ello. Para subsanar esta deficiencia, se utilizan modelos que simulan los procesos físicos durante la trayectoria de la energía solar, considerando los efectos específicos asociados al entorno del lugar. Por esto, se propuso estimar la irradiancia solar global en las fachadas de un edificio estándar en la ciudad de Santiago, Región Metropolitana, mediante un modelo de simulación. Para lograr dicho objetivo, se modificó el modelo PINSOL para realizar estimaciones en entornos urbanos mediante la inclusión del factor de cielo visible (SVF), y se evaluó la exactitud del cálculo mediante una comparación con el modelo comercial Autodesk® Ecotect sobre las fachadas de la biblioteca Ruy Barbosa, de la facultad de Ciencias Agronómicas en el Campus Antumapu de la Universidad de Chile. De los resultados obtenidos, PINSOL tiene mejores ajustes en las envolventes Techo y Este; en la fachada Oeste es poco satisfactorio, y Norte no tiene ninguna relación con Ecotect, debido al comportamiento errático de la serie de datos. A pesar de esto, en ambas simulaciones se observa una dinámica inversa de ésta fachada respecto de las otras: aumenta la irradiancia en invierno y disminuye en verano, de tal forma que, en la época invernal, la captación sería más eficiente en un plano con exposición norte y alta pendiente, siendo éste un dato relevante al momento del uso del recurso solar. Pese a obtener resultados poco satisfactorios, las simulaciones representan a grandes rasgos las características del recurso solar en fachadas de edificios en la Región Metropolitana. Sin embargo, la falta de información adecuada como entrada para los modelos y la escasez de datos con los cuales comparar los resultados impide comprobar de forma completa la validez de la modelación. A pesar de esto, este estudio permite contar con una primera aproximación del recurso disponible en el entorno urbano de la región. Los modelos de simulación de energía solar utilizados se mostraron como herramientas útiles para su prospección, pero al igual que otros tipos de modelos, se ven limitados por la calidad de los datos de entrada.

The study of the available solar resource on building facades allows projects development for its use, however, currently there are no data as values measured by instruments for it. Instead, models that simulate physical processes in the path of solar energy are used, for which existing meteorological data is interpolated and adjusted to the specific effects associated with the local environment. Therefore, it was proposed to estimate the global solar irradiance on the facades of a standard building in the city of Santiago, Metropolitan Region, through a simulation model. PINSOL model was modified to estimate solar irradiance in urban environments by including the Sky View Factor (SVF), and the accuracy of the calculation was assessed by comparison with the Autodesk ® Ecotect comercial model, on the facades of the Ruy Barbosa library. PINSOL had better adjustments in the ceiling and East facade, in the West facade was unsatisfactory, and North had no relationship with Ecotect, due to the erratic behavior of the data series. Despite this, in both simulations, there is an inverse dynamics of this facade compared to the others: the irradiance increases in winter and decreases in summer, so that in the winter, collection would be more efficient in a plane with northern exposure and high slope, being this a relevant factor when the use of solar resources. Despite the unsatisfactory results, the simulations represent roughly solar resource characteristics on facades of buildings in the metropolitan area. However, the lack of adequate information as input for the models and the paucity of data with which to compare the results impossible to verify in full the validity of the modeling. Despite this, this study allows for an approximation of the resource available in the urban environment in the region. Simulation models are useful tools for solar energy prospecting, but like other types of models are constrained by the data, as explained above.