Daylight, Overheating and Solar Shading in Southern Europe

Abstract

[ES] El sobrecalentamiento es uno de los principales motivos de incomodidad térmica en las viviendas, cada vez más aisladas y herméticas. Por ello, se necesitan nuevos enfoques para solucionar este problema, especialmente en los países del sur de Europa que suelen experimentar veranos muy calurosos.

La protección solar es una solución sostenible para reducir el sobrecalentamiento, pero presenta un compromiso entre el confort térmico y el visual. Aunque la falta de luz natural no es un problema en el sur de Europa, el sobrecalentamiento es un problema durante la mayor parte del año. En consecuencia, los ocupantes pueden verse obligados a elegir entre el confort térmico y el visual, con repercusiones negativas en ambos casos.

El uso adecuado de la protección solar en las viviendas puede reducir el sobrecalentamiento y mejorar el confort visual, así como disminuir el consumo de refrigeración durante las estaciones cálidas. La motivación de este proyecto es comprender por qué razones los habitantes del sur de Europa utilizan sus dispositivos de protección solar (privacidad, deslumbramiento, sobrecalentamiento, luz natural, vista, etc.) y encontrar soluciones adecuadas para mejorar el confort térmico y visual de los ocupantes mediante el uso de estrategias de protección solar interna/externa.

Con esta finalidad, se realizarán simulaciones de consumo energético, confort visual y confort térmico de una vivienda típica del sur de Europa. Se analizarán varias combinaciones de protección solar y usos de éstas. Se incluirán persianas externas e internas, vidrio inteligente, cristal con control solar, directrices de uso para el ocupante y un algoritmo de control para persianas automáticas.

[EN] Temperatures in Southern Europe are rising due to the effects of climate change, with a consequent increase in the heat waves frequency. Therefore, new approaches to deal with overheating are required. Solar shading is a sustainable solution to reduce overheating but presents a trade off between thermal and visual comfort. Although lack of daylight is not a problem in Southern Europe, overheating is an issue for most of the year. As a result, occupants may be forced to choose between thermal and visual comfort, with negative repercussions in both cases. The master thesis presents a study focused on the potential of solar shading solutions to reduce overheating and cooling consumption without compromising daylight conditions in a typical Southern European dwelling. The study used IDA ICE 5 beta version coupled thermal and daylight simulations to assess the performance of various solar shading solutions in different modes of use, as well as the VELUX ACTIVE shading control, in terms of thermal comfort, visual comfort, and cooling consumption. According to the findings, the use of all solar shading devices reduce cooling consumption and improve thermal comfort while maintaining the required minimum of daylight. External roller shutters require active use by the occupant to provide thermal comfort without the need for mechanical cooling. However, they should be used with caution because if completely closed, they can block the required amount of daylight. Internal Venetian blinds have the lowest performance in terms of reducing overheating and cooling consumption, but they do let in enough light for most of the day. The solar control glazing allows for comfortable temperatures to be maintained without the need for any shading or mechanical cooling on the part of the user. The electrochromic glass even maintained mostly in the clear state, it enables thermal comfort without the need for mechanical cooling. When compared to manual use, the external roller shutter controlled by VELUX ACTIVE offers up to an 8% reduction in discomfort time, which translates to 413 hours. Furthermore, it implies a reduction of the total cooling consumption from 20% to 41% compared with the case without shading.