Este Trabajo de Título tiene como objetivo general diseñar un sistema de calefacción solar para un edificio público. Para estimar las necesidades térmicas del edificio se desarrolló un modelo térmico del edificio en el software SIMUSOL, el cual busca representar su comportamiento térmico global mediante modelos conocidos de transferencia de calor aplicados a sus singularidades. Este modelamiento comprende un ajuste en base a mediciones de temperatura in situ. En una primera etapa se realizaron mejoras térmicas al edificio que consisten en el aislamiento de muros con 5[cm] de aislante térmico y el reemplazo de ventanas tradicionales por termopaneles. Del modelo térmico se obtiene que el edificio con ambas mejoras térmicas incluidas, disminuye su demanda energética en un 70%. Sin embargo la elevada inversión inicial que implica, no permiten que sea una solución directa. Basándose en el modelo desarrollado, se dimensionó un sistema de calefacción solar complementado con un sistema de aporte auxiliar, capaz de mantener una temperatura de confort en un 95\% del invierno durante las 8:30 y las 18:00 hrs. El sistema solar resultante consiste en un colector solar plano para aire de 60[m2 ] para ser instalado en el techo norte del edificio y un colector tipo Muro Trombe de 14,5[m2 ] ubicado en la fachada norte. El sistema de aporte auxiliar que corresponde a un 10% de la energía para calefacción, fue calculado con una potencia de 24[kW] para funcionar durante 120 horas al año. Finalmente se realizó un modelo térmico del edificio con el sistema solar dimensionado y con las mejoras térmicas incluidas; obteniendo un aporte del sistema solar capaz de calefaccionar el edificio en un 95% del invierno sin aporte auxiliar. Ésto gracias al importante aporte de las mejoras térmicas que impiden las altas pérdidas de calor de las viviendas y edificios tradicionales. El desarrollo de este trabajo fue basado en el edificio ubicado en Concha y Toro nº461, actualmente el edificio de la Gobernación Provincia Cordillera.

O objeto desta pesquisa é o desempenho térmico do sistema passivo parede Trombe para aquecimento e arrefecimento. O objetivo é avaliar o desempenho térmico dessa tecnologia específica, nesse caso, no clima da cidade de São Paulo. Os métodos utilizados foram a execução do projeto com diretrizes originadas da literatura científica, a construção de dois protótipos, o monitoramento térmico desses protótipos, o tratamento dos dados e a análise e interpretação destes. Os resultados mostram o desempenho encontrado para o clima da cidade de São Paulo e apontam para novas possibilidades de pesquisas. / The object of this research is the thermal performance of the Trombe wall passive system for heating and cooling. The objective is the evaluation of the environmental performance of this technology, in this case, in the climate of the city of São Paulo. The methods used were the execution of a project with guidelines originated from scientific literature, the construction of two prototypes and their thermal monitoring, data treatment and their analyses and interpretation. The results show the performance of the system for the climate of the city of São Paulo and point out to new research possibilities.

O objeto desta pesquisa é o desempenho térmico do sistema passivo parede Trombe para aquecimento e arrefecimento. O objetivo é avaliar o desempenho térmico dessa tecnologia específica, nesse caso, no clima da cidade de São Paulo. Os métodos utilizados foram a execução do projeto com diretrizes originadas da literatura científica, a construção de dois protótipos, o monitoramento térmico desses protótipos, o tratamento dos dados e a análise e interpretação destes. Os resultados mostram o desempenho encontrado para o clima da cidade de São Paulo e apontam para novas possibilidades de pesquisas. / The object of this research is the thermal performance of the Trombe wall passive system for heating and cooling. The objective is the evaluation of the environmental performance of this technology, in this case, in the climate of the city of São Paulo. The methods used were the execution of a project with guidelines originated from scientific literature, the construction of two prototypes and their thermal monitoring, data treatment and their analyses and interpretation. The results show the performance of the system for the climate of the city of São Paulo and point out to new research possibilities.

De nos jours, l'utilisation accrue de combustibles à base de fossiles et l'électricité met en péril l'environnement naturel à cause des niveaux élevés de pollution. Il est donc plausible de prévoir des économies d'énergie significatives grâce à la climatisation dite «naturelle»». En accord avec les objectifs acceptés à l'échelle internationale d'une architecture «verte» et durable, l'utilisation de cours intérieures associées aux capteurs de vent, aux murs-Trombe et à d'autres systèmes de climatisation naturelle (aussi bien traditionnels que nouveaux), paraît prometteuse. Ce mémoire propose une analyse de nouvelles approches à la climatisation naturelle et à la production d'air frais avec une consommation minimale d'énergie, eu égard aux traditions et aux tendances, en particulier dans les zones climatiques chaudes et sèches comme l'Iran. Dans ce contexte, regarder l'architecture de l'Islam et la discipline du Qur'an paraissent offrir un guide pour comprendre l'approche musulmane aux processus de décision en design. Nous regardons donc les traditions et les tendances en ce qui concerne la climatisation naturelle à travers l'élément le plus important du contexte islamique, à savoir le Qur'an. C'est pourquoi, à l'intérieur du thème de la tradition, nous avons pris en compte quelques considérations concernant l'influence de l'Islam, et en particulier le respect de la nature associé à un équilibre entre l'harmonie et l'individualité. Ce sont autant de facteurs qui influencent la prise de décisions visant à résoudre des problèmes scientifiques majeurs selon la philosophie et les méthodes islamiques ; ils nous permettent de faire quelques recommandations. La description des principes sous-jacents aux capteurs à vent et des antécédents trouvés dans la nature tels que les colonies de termites, est présentée également. Sous la rubrique tendances, nous avons introduit l'utilisation de matériaux et de principes de design nouveaux. Regarder simultanément ces matériaux nouveaux et l'analogie des colonies de termites suggère de bonnes approches à la conception d'abris pour les victimes de tremblements de terre dans les régions sisimques. Bam, une ville iranienne, peut être considérée comme un exemple spécifique illustrant où les principes exposés dans ce mémoire peuvent s'appliquer le plus adéquatement. / Nowadays due to the increased use of fossil fuels and electricity, the natural environment is in danger because of high levels of pollution. Hence by creating natural air conditioning, we may save a significant amount of energy. In line with the global objective of sustainable and green architecture, the use of patios to save energy and natural ventilation coupled with wind- catchers, Trombe walls and other natural air conditioning systems (both traditional and emerging architectural elements) seems pertinent. This thesis analyzes designs to produce natural air conditioning and cooler air with the minimum amount of energy, with regard to the tradition and the trends, especially in hot and dry climate regions like Iran. In this context, looking to Islamic Architecture and the Qur’anic discipline of thought are considered as a guide to the way Muslims approach the design-decision making process. We therefore look to the traditions and the trends of natural air conditioning through the most important element of the Islamic context (the Qur’an). So, within the theme of "tradition", we have introduced some thinking about the influence of Islam and particularly the respect of nature while providing for a balance between harmony and individuality, such as proposing one special kind of decision-making process to solve the main scientific problems according to the Islamic philosophy and the accompanying methods, suggesting some recommendations. Descriptions of (a) the principles of wind-catchers and (b) antecedents in nature such as the termite hills are pursued as well. Under "trends", we have introduced the use of novel materials and novel design principles. Looking at the new materials and simultaneously at the analogy of the termite mounds suggests one good sample of design of a shelter for people in earthquake-prone regions. Bam, an Iranian city, can be considered to be a specific context in which the general considerations expressed in this thesis can be most usefully applied.

Neste trabalho avaliou-se o desempenho térmico de um ambiente padrão a partir do uso de parede trombe com diferentes configurações e tipologias de uso, por meio de comparação com um ambiente de mesmas dimensões dotado de janelas convencionais, para oito cidades brasileiras, pois o potencial de utilização desta forma de estratégia passiva ainda é pouco estudado no Brasil. A parede trombe consiste em uma \"estufa\" entre uma parede de alta inércia térmica com aberturas inferiores e superiores e uma superfície envidraçada por onde o ambiente mantém contato com o exterior. Este dispositivo é capaz de absorver energia proveniente da radiação solar aquecendo o ar nesta estufa e este ar aquecido pode ser direcionado para o interior ou exterior da edificação a depender da finalidade. Este ar pode ser usado para aquecer o ambiente ou resfriá-lo por meio da ventilação natural. A análise deste trabalho se deu a partir de uma série de simulações computacionais utilizando o software EnergyPlus, versão 7.0 de modo a quantificar e classificar o desempenho térmico de um ambiente padrão dotado deste componente, sob as diversas configurações construtivas. Tanto para aquecimento quanto para resfriamento dos ambientes. A partir destas simulações, elaborou-se um modelo matemático simplificado capaz de quantificar a temperatura do ar no interior dos ambientes em que sejam utilizadas as paredes trombe de modo a tornar possível a utilização deste dispositivo na composição de edificações na fase de projeto, estimando seu desempenho sem que haja necessidade de novas simulações computacionais. O uso das paredes trombe melhorou o conforto térmico dos usuários em edificações localizadas no Brasil, a depender do clima onde estão inseridas, promovendo ventilação natural e aquecimento solar passivo, mesmo quando comparado com o modelo convencional de aberturas. Por fim foi elaborado um aplicativo para sistema Android em dispositivos móveis, possibilitando aos profissionais de projeto identificar a melhor tipologia para a localidade onde se deseja inserir este sistema e prever seu desempenho, contribuindo para que o potencial deste dispositivo seja investigado nas mais diversas regiões brasileiras. / This research evaluated the thermal performance of a standard environment from the use of Trombe wall with different settings and types of use, by comparison with a setting of the same dimensions equipped with conventional windows for eight Brazilian cities, because the potential the utilization of this passive strategy is still little studied in Brazil. A Trombe wall consists of a \"greenhouse\" between a wall of high thermal inertia lower and upper vents and a glazed area where the environment keeps contact with the outside. This device is capable of absorbing energy from solar radiation heating the air this greenhouse and this heated air can be directed to the interior or exterior of the building depending on the purpose. This air can be used to heat the room or cool it by means of natural ventilation. The analysis of this work was made from a series of computer simulations using EnergyPlus software, version 7.0 in order to quantify and classify the thermal performance of a standard environment with this component, under the various construction settings. Both for heating and for cooling environments. From these simulations, we elaborated a simplified mathematical model able to measure the air temperature within the environments in which they are used Trombe walls in order to make use of this device in the composition of buildings in the design stage as possible, estimating its performance without the need for new computer simulations. The use of Trombe walls improved thermal comfort of users in buildings located in Brazil, depending on the climate where they are located , providing natural ventilation and passive solar heating, even when compared with the conventional model of openings. Finally an app for Android system for mobile devices was developed, enabling professionals to identify the best design type to the location where you want to enter this system and predict its performance, contributing to the potential of this device is investigated in several Brazilian regions.

Neste trabalho avaliou-se o desempenho térmico de um ambiente padrão a partir do uso de parede trombe com diferentes configurações e tipologias de uso, por meio de comparação com um ambiente de mesmas dimensões dotado de janelas convencionais, para oito cidades brasileiras, pois o potencial de utilização desta forma de estratégia passiva ainda é pouco estudado no Brasil. A parede trombe consiste em uma \"estufa\" entre uma parede de alta inércia térmica com aberturas inferiores e superiores e uma superfície envidraçada por onde o ambiente mantém contato com o exterior. Este dispositivo é capaz de absorver energia proveniente da radiação solar aquecendo o ar nesta estufa e este ar aquecido pode ser direcionado para o interior ou exterior da edificação a depender da finalidade. Este ar pode ser usado para aquecer o ambiente ou resfriá-lo por meio da ventilação natural. A análise deste trabalho se deu a partir de uma série de simulações computacionais utilizando o software EnergyPlus, versão 7.0 de modo a quantificar e classificar o desempenho térmico de um ambiente padrão dotado deste componente, sob as diversas configurações construtivas. Tanto para aquecimento quanto para resfriamento dos ambientes. A partir destas simulações, elaborou-se um modelo matemático simplificado capaz de quantificar a temperatura do ar no interior dos ambientes em que sejam utilizadas as paredes trombe de modo a tornar possível a utilização deste dispositivo na composição de edificações na fase de projeto, estimando seu desempenho sem que haja necessidade de novas simulações computacionais. O uso das paredes trombe melhorou o conforto térmico dos usuários em edificações localizadas no Brasil, a depender do clima onde estão inseridas, promovendo ventilação natural e aquecimento solar passivo, mesmo quando comparado com o modelo convencional de aberturas. Por fim foi elaborado um aplicativo para sistema Android em dispositivos móveis, possibilitando aos profissionais de projeto identificar a melhor tipologia para a localidade onde se deseja inserir este sistema e prever seu desempenho, contribuindo para que o potencial deste dispositivo seja investigado nas mais diversas regiões brasileiras. / This research evaluated the thermal performance of a standard environment from the use of Trombe wall with different settings and types of use, by comparison with a setting of the same dimensions equipped with conventional windows for eight Brazilian cities, because the potential the utilization of this passive strategy is still little studied in Brazil. A Trombe wall consists of a \"greenhouse\" between a wall of high thermal inertia lower and upper vents and a glazed area where the environment keeps contact with the outside. This device is capable of absorbing energy from solar radiation heating the air this greenhouse and this heated air can be directed to the interior or exterior of the building depending on the purpose. This air can be used to heat the room or cool it by means of natural ventilation. The analysis of this work was made from a series of computer simulations using EnergyPlus software, version 7.0 in order to quantify and classify the thermal performance of a standard environment with this component, under the various construction settings. Both for heating and for cooling environments. From these simulations, we elaborated a simplified mathematical model able to measure the air temperature within the environments in which they are used Trombe walls in order to make use of this device in the composition of buildings in the design stage as possible, estimating its performance without the need for new computer simulations. The use of Trombe walls improved thermal comfort of users in buildings located in Brazil, depending on the climate where they are located , providing natural ventilation and passive solar heating, even when compared with the conventional model of openings. Finally an app for Android system for mobile devices was developed, enabling professionals to identify the best design type to the location where you want to enter this system and predict its performance, contributing to the potential of this device is investigated in several Brazilian regions.

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Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / En este trabajo se presentan simulaciones numéricas de la distribución de temperatura y velocidades en una vivienda que utiliza un sistema de calefacción pasiva, Muro Trombe tipo Escalonado, con el objetivo de calefaccionar viviendas que se encuentran alejadas de la red eléctrica (SING). Este diseño innovador se caracteriza por poseer muros de concreto (masa térmica) equispaciados a una cierta distancia para mejorar la captación de energía solar y así aumentar la eficiencia térmica de la habitación. Las dimensiones exteriores; 2.5 [m] de alto, 5 [m] y 7.5 [m] de largo, para la pared superior e inferior respectivamente. Estos forman un ángulo de 45° con la horizontal inferior, aumentando la captación solar de la pared vidriada y producir mayores gradientes de temperaturas y velocidades al interior de la habitación. Las simulaciones se realizaron con el método de volúmenes finitos utilizando el software comercial (ANSYS Fluent 17.1), con el método de turbulencia k-ϵ Standard y el modelo de carga solar, incluyendo el método de ordenadas discretas (DO), el cual modela superficies semitransparentes (vidrio) con espesores pequeños. Se presenta una evaluación térmica del sistema utilizando los datos climáticos horarios para un día típico de invierno y verano en la localidad de Putre, Región de Arica y Parinacota. Se encontró que las temperaturas promedio en la habitación son de 20 [°C] y 30 [°C] para invierno y verano respectivamente. Se forma el fenómeno de capa limite hidrodinámica en la pared superior, alcanzando un valor de 0.1 [m] para el día más caluroso y 0.08 [m] para invierno. Esto se debe a la condición de no deslizamiento y a la viscosidad del fluido. Durante el día más frio, la energía máxima almacenada por la masa térmica es de unos 1800 [KJ] y durante el día más cálido es de unos 2200 [KJ]. Esta energía se entrega desde las columnas de concreto al aire en la habitación durante periodos sin insolación. Para futuros trabajos se propone considerar más parámetros para describir el entorno urbano y realizar un modelo a escala real de una vivienda típica del norte Chileno. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por: CONICYT-PCHA/Magíster Nacional/2014 - 22140560

The pace of development in modern society since the Industrial Revolution has beenunprecedented and it keeps proceeding in a more aggressive and accelerated phase. However, thisdevelopment is a highly energy demanded action which is resulting an increased exploitation ofnatural resources, and subsequently, an expanded pressure on our environment, which sometimesconflicts between proprietors. On the other hand, it also creates great opportunities fortechnological developments as well as new research fields. As one of the biggest energy consumers,it is a crucial task that building and real estate sector follow this development trend by inventingand practicing new methods and technologies in order to limit energy usage and increase energyefficiency for a contribution to sustainable development in the society.When considering improvement of energy efficiency of the buildings from the million homeprogramme, it is worth to carry out energy analysis before renovation works begins in order toobtain a holistic overview of the energy issues those buildings are struggling with. For dwellingsfrom almost 50 years ago, one of the biggest issues is the large energy usage for heating due to theheat loss to the ambience through the building’s envelope. More precisely, the heat losses throughroof, walls, windows, doors, ventilations and infiltrations. This thesis will focus on technologicalsolutions that can control the heat losses caused by convection and conduction through the externalwalls, windows and doors, which approximately stands for nearly 55% of the total heat loss for ahouse from the million home programme. Furthermore, with help of passive heating and coolingstrategies, improvement of both energy performance and indoor thermal comfort on the studiedlamellar house from the million home programme will be achieved.According to the simulation results, the installation of double glass façade on the outside of theexternal walls can reduce energy consumption, as well as keep indoor thermal comfort in desirableboundaries. In the simulated executive model, the delivered energy has been reduced to 95.3𝐾𝑊ℎ/𝑚2𝐴𝑡𝑒𝑚𝑝 𝑎𝑛𝑑 𝑦𝑒𝑎𝑟 from the basic model with 121.8 𝐾𝑊ℎ/𝑚2𝐴𝑡𝑒𝑚𝑝 𝑎𝑛𝑑 𝑦𝑒𝑎𝑟. However,In the exclusive model the delivered energy has successfully declined to 71.1 𝐾𝑊ℎ/𝑚2𝐴𝑡𝑒𝑚𝑝 𝑎𝑛𝑑 𝑦𝑒𝑎𝑟 , which is under the maximum permitted value (85.0 𝐾𝑊ℎ/viii𝑚2𝐴𝑡𝑒𝑚𝑝 𝑎𝑛𝑑 𝑦𝑒𝑎𝑟) in the Swedish building code. Both of models has maintained the occupancysatisfaction in adequate boundaries.

Energy use in buildings account for 32% of total global final energy consumption, and consequently, a large portion of energy - related greenhouse gas emissions. Passive Solar Designs are sustainable building techniques that use solar energy to heat or coo l living spaces without the aid of mechanical or electrical devices. This paper aims to evaluate the effectiveness of Passive Solar Housing as a possible solution to the heating challenges currently faced in Ladakh, India, from the environmental, social, and economic sustainability perspectives. Two types of Passive Solar Techniques are studied: Trombe Walls and Direct Gain. This is to be achieved by a dualistic approach, combining quantitative and qualitative data to gain a holistic view of the situation. Quantitative data were collected from rooms built with the two different approaches. This information was used to determine the energy efficiency of each Passive Solar Design, and as a basis for building a numerical model that simulates the behaviour of Trombe Walls in conditions not observed during the data collection. Qualitative data were obtained through interviews with the residents of Passive Solar Houses in the villages of Palam and Khardong. The results show that Trombe Walls are significantly more effective at keeping a stable temperature than the Direct Gain technology. The interview responses verify and validate these findings whilst describing many positive effects of living in houses with Trombe Walls. Using the numerical model, it becomes apparent that increasing room size reduces the effectiveness of the Trombe Wall room. In conclusion, Passive Solar Housing can be, both from a social and economic perspective, a very effective method to maintain comfortable living conditions while reducing the environmental impact compared to traditional construction methods. / 32% av den globala energikonsumtionen kommer från energianvändning i byggnader. Det innebär att en betydande andel utsläpp av växthusgaser kommer från dem. Passivhus är en samling hållbara byggtekniker som använder solens energi för att värma upp eller kyla ner en levnadsyta utan att förlita sig på mekaniska eller elektriska medel. Denna studie ämnar utvärdera lämpligheten av Passivhus som en lösning på de uppvärmningsutmaningar som Ladakh, Indien ställs inför, vilket görs ur de miljömässiga, sociala, och ekonomiska hållbarhetsperspektiven. Två typer av Passivhus undersöks: Trombeväggar och Direct Gain. Metoden innefattar en kvantitativ och en kvalitativ datainsamling för att ge en heltäckande bild av situationen. Kvantitativa data insamlades i rum byggda med de två olika teknikerna – denna data användes sedan i en numerisk modell som simulerar hur en Trombevägg beter sig under omständigheter som inte direkt observerats inom ramen för denna studie. Kvalitativa data erhölls från intervjuer med invånarna av Passivhus i de två byarna Palam och Khardong. Resultaten påvisar att Trombeväggar är märkbart mer effektiva på att hålla en stabil inomhustemperatur jämfört med Direct Gain. Intervjusvaren verifierar och validerar resultaten samtidigt som de beskriver flertalet positiva följder av att bo i ett Passivhus. Genom att använda den numeriska modellen blir det tydligt att en ökning av storleken på rummen minskar Trombevägg - rummens förmåga att bibehålla en adekvat inomhustemperatur. Sammanfattningsvis kan Passivhus, från sociala och ekonomiska perspektiven, vara en mycket effektiv metod för att säkerställa tillfredställande levnadsvillkor, samtidigt som de har en mindre negativ påverkan på miljön än traditionella byggnadsmetoder.