Energie regenerabilă [622058]

Energie regenerabilă
ș
i durabilă 16 (2012) 3559-3573

Liste de con
ț
inut disponibile laSciVerse ScienceDirect

revizuirii
ș
i durabilită
ț
ii

revistaRevistarevistei: www.elsevier.com/locate/rser

Design energetic eficient al clădirii: O revizuire

R. Pacheco, J. Ordónez ~ *, G. Martínez

Departamentul de Construc
ț
ii & Engineering Project, Universitatea din Granada, Spania

articleinfo

articolul istorie:

primit 17 mai 2011

acceptată 10 martie 2012

Disponibil online 28 aprilie 2012

Cuvinte cheie:

consum redusenergie

proiectare Construirea

încălzire
ș
i răcirecererea

abstractă

economisireenergieeste
un
de
înaltă
prioritate
în
ț
ările
dezvoltate.
Din
acest
motiv,
măsurile
de

eficien
ț
ă energetică sunt din

ce
în
ce
mai
puse
în
aplicare
în
toate
sectoarele.
Sectorul
reziden
ț
ial
este
responsabil
pentru
o

parte importantă

a
consumului
de
energie
din
lume.
Cea
mai
mare
parte
a
acestei
energii
este
folosită
în
sistemele

de
încălzire,
răcire
ș
i
ventila
ț
ie
artificială.
În
vederea
dezvoltării
unor
structuri
eficiente
din
punct
de

vedere energetic, acest articol oferă o imagineansamblu

dea
criteriilor
de
proiectare
a
clădirilor
care
pot
reduce
cererea
de
energie
pentru
încălzirea
ș
i

răcirea
clădirilor
reziden
ț
iale.
Aceste
criterii
se
bazează
pe
adoptarea
unor
parametri
adecva
ț
i

pentru orientarea clădirii,

forma,
sistemul
de
plicuri,
mecanismele
de
încălzire
ș
i
răcire
pasivă,
umbrirea
ș
i
geamurile.
Sa

efectuat o analiză

a studiilor anterioare care au evaluat influen
ț
a acestor parametri asupra cererii totale de energie

ș
i
au
sugerat
cele
mai
bune
op
ț
iuni
de
proiectare.
Acest
studiu
este
util
pentru
profesioni
ș
tii

responsabili de

luarea
deciziilor
în
faza
de
proiectare
a
clădirilor
reziden
ț
iale
eficiente
din
punct
de
vedere

energetic.

© 2012 Elsevier Ltd. Toate drepturile rezervate.

Cuprins

1.
Introducere.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3560

2.
Influen
ț
a
formei
asupra
optimizării
energetice
a
clădirilor.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3560

2.1.
Compactitatea.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3560

2.2.
Factorul
de
formare.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3561

2.3.
Optimizarea
climatului
ș
i
a
formei.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3561

2.4.
Costul
ciclului
de
via
ț
ă
ș
i
al
formei
clădirii.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3561

3.
Orientare.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3561

3.1.
Orientarea
ș
i
radia
ț
iile
solare
primite.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3562

3.2.
Orientare
ș
i
formă.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3562

3.3.
Orientare
ș
i
plan
plan.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3562

3.4.
Orientarea
clădirii
ș
i
cererea
de
energie.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3562

4.
Influen
ț
a
plicului
clădirii
asupra
cererii
de
energie.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3563

4.1.
Formule
de
transfer
de
căldură:
optimizarea
valorii
U
limită.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3563

4.2.
Izolarea
clădirilor
ș
i
analiza
economică.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3564

4.3.
Studiu
de
mediu
al
plicului
clădirii.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3565

5.
Umbrirea
pe
clădiri.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3565

5.1.
Coeficient
de
umbrire.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3565

5.2.
Eficacitatea
dispozitivelor
de
umbrire.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3565

5.3.
Beneficiile
energetice
ale
umbririi
în
climatul
cald.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3566

5.3.1.
Roller
nuance
ș
i
consola.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3566

5.3.2.
Auto-umbrire.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3566

5.4.
Beneficiile
energetice
ale
umbririi
în
zonele
cu
climă
rece.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3567

5.4.1.
Umbrele
aruncate
de
clădirile
vecine.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3567

6.
Sisteme
pasive.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3568

6.1.
Răcirea
pasivă.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3568

6.1.1.
Ventila
ț
ie
naturală.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3568

6.1.2.
Răcire
convectivă
nocturnă.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3568

* Autorul corespondent. Tel .: +34 958 249438; fax: +34 958 249441.

Adresa de e-mail: javiord@ugr.es (J. Ordónez). ~

1364-0321 / $ – a se vedea partea frontală © 2012 Elsevier Ltd. Toate drepturile rezervate.

doi: 10.1016 / j.rser.2012.03.045

3560 R. Pacheco
ș
i colab. Recenzii privind energia regenerabilă
ș
i durabilă 16 (2012) 3559-3573

6.1.3.
Răcire
radiantă.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3568

6.1.4.
Răcire
prin
evaporare.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3568

6.1.5.
Răcirea
cu
aer
pe
pământ.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3570

6.2.
Încălzire
pasivă.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3570

6.2.1.
Trombe
de
perete.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3570

6.2.2.
Hornul
solar.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3570

6.2.3.
Ungulente
faciale
solare
transpuse.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3570

7.
Vitrare.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3570

7.1.
Confort
termic
ș
i
iluminare
interioară.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3571

7.2.
Tipuri
de
vitralii.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3571

7.3.
Sticla
de
acoperire
cu
film.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3571

7.4.
Unghi-selectiv
geam.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3571

7.5.
Glazura
care
oferă
selec
ț
ia
spectrului.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3572

7.6.
Solu
ț
ii
de
construc
ț
ie.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3572

7.6.1.
Rotirea
sticlei
în
raport
cu
clădirea.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3572

7.6.2.
Geamuri
duble.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3572

7.6.3.
Sisteme
avansate
de
lumină
naturală.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3572

8.
Concluzii.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3572

Mul
ț
umiri.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3573

Referin
ț
e.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3573

1. Introducere

În ultimii ani s-au făcut eforturi semnificative pentru îmbunătă
ț
irea

eficien
ț
ei energetice
ș
i reducerea consumului de energie. Conceptul

de eficien
ț
ă energetică în clădiri este legat de aprovizionarea cu energie

necesară pentru atingerea condi
ț
iilor de mediu dorite care minimizează consumul de energie [1].

Un design adecvat pentru încălzire
ș
i răcire este una dintre cele mai bune metode

de
reducere
a
costului
energiei
în
clădiri
[2].
Pentru
a
proiectaeficiente
din
punct
de
vedere

energetic

clădiri, variabilele de proiectare
ș
i parametrii de construc
ț
ie trebuie să fie

optimiza
ț
i [3]. În consecin
ț
ă, este necesar să se identificeproiectare

variabilele decare sunt direct legate de procesele de transfer de căldură. Ekici

ș
i Aksoy [4] au rezumat parametrii care afecteazăclădirilor

cerin
ț
ele energetice ale(a se vedea tabelul 1).

Faza
conceptuală
de
proiectare
a
unei
clădiri
este
momentul
optim
pentru
a
integra
strategii

durabile. Atunci când aceste mecanisme sunt puse în func
ț
iune

la începutul fazei de construc
ț
ie, acest lucru reduce

costurile de implementare în compara
ț
ie cu momentul în care acestea sunt instalate în

etapele ulterioare de construc
ț
ie [5].

Evident,
metodele
de
proiectare
eficiente
din
punct
de
vedere
energetic
reprezintă
o
valoare

adăugată

care aduce beneficii endoserului. Criteriile de economisire bazate pe design

reduc costurile economice pe întreaga durată de via
ț
ă utilă a

clădirii datorită consumului redus de energie, ceea cemai

compensămult investi
ț
ia ini
ț
ială mai mare. Având în vedere că există

ș
i emisii de CO2 mai pu
ț
in în atmosferă pe tot parcursul

ciclului de via
ț
ă al clădirii, acest lucru aduce beneficii
ș
i societă
ț
ii.

2. Influen
ț
a formei asupra optimizării energetice a

clădirilor

Forma unei clădiri influen
ț
ează energia solară pe care o

prime
ș
te, precum
ș
i consumul total de energie [6]. Radia
ț
ia

care love
ș
te o clădire poate cre
ș
te cerin
ț
ele de energie pentru răcire la

Tabelul 1

Parametrii care determină cerin
ț
ele energetice ale clădirii [4].

fizico-ecologici

ParametriiParametrii de

proiectare

Temperatură zilnică exterioară (◦C) Factor de formă

Radia
ț
ie solară (W / m2) Suprafa
ț
ă transparentă

Direc
ț
ia
ș
i viteza vântului (m / s) Orientare

Proprietă
ț
i termo-fizice ale

materialelor de construc
ț
ie

Distan
ț
a între clădiri de

până la 25% ]. În consecin
ț
ă, construc
ț
ia formei determină nu numai

suprafa
ț
a totală a fa
ț
adei
ș
i a acoperi
ș
ului care primesc radia
ț
ii solare, ci

ș
i suprafa
ț
a expusă la exterior
ș
i, prin urmare, la pierderile de energie.

Atunci când o clădire este proiectată, raportul dintre suprafa
ț
a exterioară
ș
i

volumul
total
construit
ar
trebui
să
fie
cât
mai
mic
posibil,
tinzând
spre
cazul
ideal
al
unei
emisfere

[8]. Cu toate acestea, din cauzade

problemelor legateproiectare
ș
i construc
ț
ii, această formă nu este posibilă în majoritatea

proiectelor. Din acest motiv, mul
ț
i cercetători au început să studieze

performan
ț
a clădirilor în formă de paralelipiped
ș
i să modifice

factorul de formă pentru a găsi cel mai bun model [6,9]. În alte cazuri,

au început prin definirea unui plan de funda
ț
ie hexagonal sau octogonal

[10],
a
unui
plan
de
funda
ț
ie
curbat
sau
oval
[11]
sau
unul
fără
o
formă
geometrică
specifică
[5]

până la ob
ț
inerea dimensiunilor optime

pentru contextul geometric specific.

Variabilele care au legătură cu forma clădirii
ș
i care

influen
ț
ează cerin
ț
ele de încălzire
ș
i răcire sunt următoarele: (i)

indicele
de
compactitate;
(ii)
factorul
de
formă;
(iii)
climatul;
ș
i
(iv)
influen
ț
a
formei
asupra
ciclului
de

via
ț
ă al clădirii. Caracteristicile

plicului clădirii sunt variabile cruciale care ar trebui luate

în considerare deoarece sunt relevante pentru cerin
ț
ele energetice

pentru men
ț
inerea clădirii la o temperatură confortabilă.

2.1. Compactitate

Indicele de compactitate este raportul dintre volumul
ș
i

suprafa
ț
a exterioară a fa
ț
adei clădirii. Este legată declădirii de

capacitateaa stoca căldură
ș
i de a evita pierderile de căldură prin fa
ț
adele sale. Ofoarte

clădirecompactă este una care are un raport volum / suprafa
ț
ă mare, unde

suprafa
ț
a expusă pierderilor sau câ
ș
tigurilor de căldură posibile este cât mai mică

posibil. Compactitatea relativă a unei clădiri este definită ca

raportul dintre indicele său de compactitate
ș
i indicele de compactitate al

unei clădiri de referin
ț
ă a
ș
a cum este arătat în Eq. (1).

RC = (V / Aext) clădire

(V / Aext) ref (1)

Fig.1 prezintă două clădiri cu acela
ș
i volum, dar cu indicatori de compactitate diferite.

Indicele de compactitate este un raport care oferă o imagine a modului în care

o clădire poate fi răcită
ș
i încălzită [12]
ș
i care influen
ț
ează

consumul de energie [13]. Supraîncălzirea unei clădiri din cauza

unui indice de compactare ridicat poate fi compensată prin instalarea

sistemelor de răcire pasivă.

R. Pacheco
ș
i colab. Energia regenerabilă
ș
i durabilă 16 (2012) 3559-3573 3561

Figura
1.
Clădiri
cu
indicatori
de
compactitate
diferite:
(i)
clădire
cu
un
indice
de
compactare
de

3,45 (stânga); (ii) clădire cu un indice de compactitate de 5 (dreapta).

2.2. Factorul de

formă Factorul de formă este raportul dintre lungimea clădirii
ș
i adâncimea clădirii.

Împreună cu orientarea, acest factor define
ș
te procentajul

expunerii
expuse
la
fiecare
punct
cardinal.
Ambii
factori
sunt
în
general
studia
ț
i
împreună

[4,9,14,15]. Prin combinarea optimizării

formei
ș
i orientării, este posibil să se ob
ț
ină beneficii care pot

conduce la economii de energie termică de 36% [9].

Florides
ș
i colab. [12] a cuantificat efectul factorului de formă asupra

cerin
ț
elor energetice pentru încălzirea
ș
i răcirea unei clădiri.lor a

Concluziafost că cea mai bună pozi
ț
ie pentru o casă dreptunghiulară este

cea mai lungă perete a clădirii care se află în fa
ț
a sudului. Un model

cu
factor
de
formă
1/2
(o
suprafa
ț
ă
mai
mică
a
peretelui
cu
o
orientare
sudică)
necesită

aproximativ 8,2% mai multă energie pentru încălzire. Acest procent

cre
ș
te considerabil (26,7%) atunci când există mai multă izola
ț
ie a acoperi
ș
ului,

deoarece câ
ș
tigul de încălzire este împiedicat de placarea acoperi
ș
ului.

Mingfang [6] a studiat influen
ț
alungimii, adâncimiiclădirii

parametrilor
ș
i lă
ț
imiiasupra radia
ț
iei solare primite de o

clădire în formă de paralelipiped. În studiul său, volumul a fost men
ț
inut

constant
ș
i Eq. (2).

Q

Q0

= (qs +

qn)

3 + (QE + QW) x

3 -2 + Qh

×-32

qs + Qn + QE + QW + QH

(2)

cazulcare Q / Q0 este radia
ț
ia solară relativă primite deexterioară

suprafa
ț
aa clădirilor; qS, qN, qZ, qW, qH sunt radia
ț
iile solare pe

peretele de sud, peretele de nord, peretele de est, peretele vest
ș
i acoperi
ș
ul pe unitate de

suprafa
ț
ă în timpul zilei; este raportul lungime / adâncime al clădirii; Este raportul

înăl
ț
ime / adâncime al clădirii.

Această
ecua
ț
ie
oferă
propor
ț
iile
optime
de
construc
ț
ie
care
minimizează
radia
ț
ia
solară
directă

primită. Prin această metodă,totală

radia
ț
ia solarăpe clădire va scădea cu până la 4% în compara
ț
ie cu radia
ț
ia pe o clădire cubică

2.3. Optimizarea climatului
ș
i a formei

În climatul foarte rece, mai multă căldură scapă princlădirii

anvelopadecât cantitatea de căldură care poate fi ob
ț
inută prin cre
ș
terea

suprafe
ț
ei care prime
ș
te radia
ț
ia solară. Prin urmare, cre
ș
terea

factorului de formă (mai multă suprafa
ț
ă exterioară a clădirii pentru acela
ș
i volum,

indice de compactitate mai mic) este propor
ț
ională cu cre
ș
terea

energiei necesare pentru încălzire [16]. În climatul cald, această propor
ț
ie

nu este directă, iar un tip fix de performan
ț
ă a clădirii nu poate fi

determinat.

2.4. Costul ciclului de via
ț
ă
ș
i al formei clădirii

Marchează
[10]
costurile
de
construc
ț
ie
ș
i
de
încălzire
calculate,
în
func
ț
ie
de
forma
clădirii.
El
a

considerat o clădire în formă de curbă
ș
i

o clădire în formă de poligon. Pentru ambele posibilită
ț
i,optimă a

formaclădirii este condi
ț
ionată de anii de via
ț
ă ai unei clădiri

considera
ț
i în calcule. De exemplu, în cazul unei

forme
poligonale
pentru
perioade
scurte
de
încălzire,
forma
clădirii
aproximează
un
octogon.
Este

necesar să se stabilească un criteriu standard

pentru anii de via
ț
ă ai clădirii care trebuie lua
ț
iconsiderare

înatunci când costul economic al cererii de energie este evaluat.

Ciclul de via
ț
ă al unei clădiri este perioada de la concep
ț
ie până

la sfâr
ș
itul duratei sale de via
ț
ă sau de demolare. Ciclul de via
ț
ă include

fazele de proiectare, construc
ț
ie, ocupare, utilizare, între
ț
inere

ș
i demontare. Acest proces cuantifică
ș
i evaluează fluxul de

material
ș
i energie din sistem [17]. Este posibil să se stabilească

distribu
ț
ia
impactului
asupra
mediului
pe
parcursul
proceselor
ș
i
etapelor
care
alcătuiesc
via
ț
a

clădirii. Figura 2 descrie

fazele ciclului de via
ț
ă al unei clădiri [18].

Între 80%
ș
i 85% din consumul total de energie în timpul

ciclului de via
ț
ă al clădirii are loc în faza de utilizare sau de ocupare [19].

Acestea includ costurile de energie pentru încălzirea, răcirea
ș
i ventilarea

clădirii, iluminatul, func
ț
ionarea echipamentelor, alimentarea cu apăapei

, încălzirea
ș
i epurarea apelor uzate [17].

Wang
ș
i colab. [5] a studiat impactul construirii formei asupraenergie

cererii de. Acestea au calculat costul pe ciclul de via
ț
ă (LCC)
ș
iciclul de via
ț
ă

impactul asupra mediului pe(LCEI) cu Eqs. (3)
ș
i (4).

LCC (X) = IC (X) + OC (X) (3)

LCEI (X) = EE (X) + OE (X) (4)

cazulcare IC este costul ini
ț
ialconstruc
ț
ie; OC estecurent

al costurilor de func
ț
ionare a ciclului de via
ț
ă care cuprindeconsumului de energie

costulcostul
ș
i costul maxim al cererii; EE reprezintă impactul asupra mediului în

megajouli (MJ) cauzat de construc
ț
ia de clădiri; OE este

impactul asupra mediului (MJ) cauzat de func
ț
ionarea clădirii pentru

încălzire, răcire
ș
i iluminat.

Solu
ț
ia cu cel mai mic cost al ciclului de via
ț
ă are o formă care

este aproximativ un poligon regulat (aceasta coincide cu faptul căcea

formamai eficientă este un cub). În schimb, atunci cândmediului

impactul asupraal clădirii
ș
i, astfel, cererea sa de energie (adică impactul

construc
ț
iei, încălzirii
ș
i răcirii
ș
i al iluminării) sunt reduse la minimum,

modelul cu cel mai mic cost de impact asupra mediului este cel

care are cea mai lungă sec
ț
iune a fe
ț
ei cu care se confruntă sudul.

Adamski
[11]
a
rezolvat
controversa
dintre
cea
mai
costeficientă
formă
a
clădirii
ș
i
cea
mai

eficientăclădirii

formă
a.
În
acest
scop,
el
a
formulat
costuri
de
încălzire
sezoniere
ș
i
de
construc
ț
ie
bazate
pe

varia
ț
ii ale formei clădirii, cum ar fi înăl
ț
imea,

volumul, lungimea curbelor care definesc fiecare fa
ț
adă
ș
iorientare

unghiul
de.
Solu
ț
ia
optimă
ob
ț
inută
a
fost
compusă
din
grani
ț
ele
semicirculare
pentru
sec
ț
iunea

nordică a clădirii
ș
i

o
curbă
pentru
partea
de
sud.
El
a
descoperit
că
o
bază
ovală
are
o
performan
ț
ă
termică
mai
bună

decât o bază circulară sau pătrată. Forma mai mult

sau mai pu
ț
in ovală a bazei a fost direct legată de anii

în care a fost luată în considerare durata de via
ț
ă a clădirii. Odată cunumărului de ani

cre
ș
terea, valorile axei de excentricitate a ovalului au devenit

mai mici, iar rezultatul, mai pu
ț
in circular.

3. Orientare

Printre parametrii care intervin în proiectarea solare pasivă

a clădirilor, orientarea este cea mai importantă
ș
i cea cea

mai frecventă studiată [20]. Nivelul radia
ț
iei solare directe

Fig. 2. Construirea ciclului de via
ț
ă.

3562 R. Pacheco
ș
i colab. Recenzile energiei regenerabile
ș
i durabile 16 (2012) 3559-3573

primite pe fa
ț
ada clădirii depind de azimutul din

perete
ș
i, astfel, de unghiul de orientare a clădirii [6].

Orientarea
ADE
inst
influen
ț
ează
ș
i
al
ț
i
parametri
de
proiectare
pasive,
cum
ar
fi
umbrire
[21]
sau

performan
ț
asolar

anvelopei[20]. Beneficiile ob
ț
inute din orientarea optimă a clădirii

sunt următoarele:

• Este o măsură cu costuri reduse care se aplică în etapele ini
ț
iale ale

proiectării proiectului.

• Reduce cererea de energie.

• Reduce utilizarea sistemelor pasive mai sofisticate.

• Spore
ș
te performan
ț
a altor tehnici pasive complexe.

• Cre
ș
te cantitatea de lumină naturală, reduce cererea de energie

pentru lumina artificială
ș
i contribuie mai pu
ț
in la încărcarea internă

a clădirii.

• Îmbunătă
ț
e
ș
te performan
ț
a colectoarelor solare.

În general, este de acord că o orientare sudică este optimă pentru a

ob
ț
ine căldură în timpul iernii
ș
i pentru a controla radia
ț
ia solară în

timpul verii. Ca regulă generală, cele mai lungi sec
ț
iuni ale peretelui trebuie

orientate către sud [6]. Cu toate acestea, orientarea poate fi

studiată
ș
i în vederea optimizării altor parametri, cum ar fi

radia
ț
ia solară totală primită, forma clădirii, suprafa
ț
a planului plan

ș
i cererea anuală de energie.

3.1. Orientarea
ș
i radia
ț
ia solară au primit

Gupta
ș
i Ralegaonkar [15] optimizând orientarea unei

clădiri pentru diferi
ț
i factori de formă cu scopul de a minimiza

radia
ț
ia solară primită în timpul verii
ș
i a maximiza aceasta în timpul

iernii. Energia totală ob
ț
inută de această radia
ț
ie a fost calculată prin

aplicarea Eq. (5).

E = A ×

ω2

ω1

(0,834 × H) ×

cos i

cos z

dω (5)

unde A este suprafa
ț
a; H estelunară medie lunară zilnică

radia
ț
iape o suprafa
ț
ă orizontală; i este unghiul de inciden
ț
ă; d este

unghiul orar la răsărit sau apus; Z este unghiul de zenit sau unghiul polar.

Autorii au optimizat valoarea radia
ț
iei solare primite

în lunile celor mai extreme condi
ț
ii climatice (iunie

ș
i decembrie). Acest lucru sa făcut prin utilizarea unor valori diferite ale formei
ș
i

variind unghiul de orientare de la 0◦ la 180◦. Această metodă poate fi

utilizată
pentru
a
găsi
unghiul
de
orientare
optim
pentru
recep
ț
ia
radia
ț
iei
solare
minime
în
timpul

verii
ș
i a radia
ț
iei solare maxime în

timpul iernii. Autorii au concluzionat că orientarea optimă a fost,

în general, atunci când cele mai lungi sec
ț
iuni de perete au fost orientate spre

nord
ș
i spre sud.

Chwiduk
ș
i colab. [22] au studiat cantitatea de radia
ț
ii solare

primite de elementele cu pante diferite
ș
i unghiuri de azimut. În

acest scop, au folosit două modele de radia
ț
ii: (i) unizotopic difuz de

modelcer [23]; (ii) un model de cer anizotropic [24]. Ei au calculat

parametrii cei mai potrivi
ț
i pentru aceea
ș
i suprafa
ț
ă (perete sau acoperi
ș
) pentru a

primi radia
ț
ia maximă posibilă în timpul iernii
ș
i pentru

radia
ț
ia minimă posibilă în timpul verii. Influen
ț
a înclinării

ș
i
orientarea
suprafe
ț
ei
asupra
nivelului
de
radia
ț
ii
a
fost
cea
mai
perceptibilă
în
timpul
verii.
Ei
au

concluzionat că, pentru a maximiza

câ
ș
tigul de energie solară pe parcursul întregului an, unghiul azimut

al suprafe
ț
ei ar trebui să fie aproximativ 15◦, chiar dacă unghiurile

între -15◦
ș
i 45◦ au oferit rezultate bune. Această procedură

este utilă în special pentru instalarea panourilor solare. Acesta poate fi folosit

pentru a calcula energia pe care o primesc
ș
i, în consecin
ț
ă, pentrulor

eficien
ț
a.

3.2. Orientarea
ș
i forma

Aksoy
ș
i
Inalli
[9]
au
studiat
rela
ț
ia
dintre
orientarea
clădirii
ș
i
cererea
de
căldură.
În
acest
scop
au

fost utilizate trei modele

cu factori de formă diferi
ț
i (1/1, 1/2
ș
i 2/1), cu sau fără

izola
ț
ie termică pe fa
ț
adă. Ei au rotit clădirile 80◦

ș
i au ob
ț
inut date la intervale de 10 °. Figura 3 prezintăenergiei termice

ratele de economisire a, în func
ț
ie de factorul de formă al clădirii
ș
i

de unghiul azimutului axei nord-sud, comparativ cu o clădire

fără izola
ț
ie.

Prin combinarea factorului de formă, a orientării
ș
i a izola
ț
iei termice, ao

fost
ob
ț
inutărată
de
economisire
a
energiei
termice
de
până
la
36%.
Sa
constatat
că
cea
mai
bună

orientare pentru clădirile dreptunghiulare era atunci când

cele
mai
lungi
pere
ț
i
erau
orientate
spre
sud.
În
clădirile
pătrate,
cele
mai
mari
valori
ale
cererii
de

încălzire au fost ob
ț
inute atunci când

clădirea a fost rotită la un unghi intermediar de 45 °. Ele devin

mai mici pe măsură ce valorile 0
ș
i 90 sau multiplii ale acestor valori au fost

aproximate
(cu
alte
cuvinte,
când
una
dintre
fa
ț
adele
clădirii
a
început
să
se
confrunte
cu
sud).
În

clădirile fără izola
ț
ie
ș
i cu

diferite forme de clădiri sao rată de economisire a energiei termice de 1-8%

ob
ț
inut, în func
ț
ie de orientarea clădirii.

Florides
ș
i
colab.
[12]
a
studiat
rela
ț
ia
dintre
orientarea
ș
i
forma
clădirii.
Pentru
o
clădire
pătrată,
au

descoperit căîncălzire a

cererea deatins valoarea minimă atunci când clădirea era

orientată direct spre cele patru puncte cardinale. Într-odreptunghiulară

clădire, cererea de încălzire a fost mai mică atunci când o por
ț
iune mai mică

a
suprafe
ț
ei
sale
se
îndrepta
spre
est.
Potrivit
autorilor,
orientarea
estică
a
suprafe
ț
ei
clădirii
a

contribuit cel mai mult la

cre
ș
terea cererii de energie termică.

3.3. Orientarea
ș
i planul de bază

Morrissey et al. [20] au stabilit că clădirile cu un

plan mic au fost mai pu
ț
in sensibile la schimbările de orientare. Cu alte

cuvinte, au arătat o performan
ț
ă termică mai bună chiar
ș
i atunci cândlor a

orientareafost modificată în compara
ț
ie cu clădirile cumai mari

dimensiuni(> 200 m2). Suprafa
ț
a planului planificat a fost considerată a fi cel

mai important factor în ceea ce prive
ș
te adaptabilitatea la schimbarea de orientare.

Ei au analizat datele referitoare laenergie pentru încălzire
ș
i răcire

cererea deob
ț
inută printr-un experiment de modelare care sa axat pe 81 de

modele diferite de clădiri reziden
ț
iale. Au ob
ț
inutstatistică

corela
ț
iaîntre
aceste
valori
ale
cererii
de
energie
ș
i
cele
patru
variabile
cu
cea
mai
mare

repercusiune asupra performan
ț
ei termice a

clădirii (suprafa
ț
a planului plan, raportul perete / podea, suprafa
ț
a exterioară totală
ș
i

suprafa
ț
a totală a ferestrei). Rezultatele au arătat căera

pentru
clădirile
reziden
ț
iale
mai
marimai
dificilă
realizarea
unor
niveluri
acceptabile
de
eficien
ț
ă

energetică. Casele cu cea mai mare eficien
ț
ă energetică

au fost mai pu
ț
in sensibile la schimbările de orientare.

3.4. Orientarea clădirii
ș
i cererea de energie

Studiul orientării optime a unei clădirimod evident

măre
ș
te îneconomia de energie [14]. Tabelul 2 prezintă economia de energie în

încălzire
ș
i răcire care a rezultat atunci când un model al unei clădiri mari a

fost rotit 30◦, 45◦
ș
i 60◦ în ceea ce prive
ș
te axa sudică. Cea

mai mare economie de energie a fost ob
ț
inută atunci când pere
ț
ii cei mai lungi au fost

roti
ț
i 30% spre sud.

Potrivit lui Littlefair [25], majoritatea căr
ț
ilor, ghidurilor de
ș
i

utilizaremanualelor privind tehnicile solare pasive recomandă ca clădirile

să se îndrepte spre sud, de
ș
i există un consens în cre
ș
tere că

cea mai bună op
ț
iune este orientarea clădirilor cu 20-30◦ spre sud.

Shaviv [26] a studiat orientarea suprafe
ț
ei vitrate a unei

clădiri
ș
i a ob
ț
inut rezultatele prezentate în tabelul 3. Ea a concluzionat

că,
pentru
a
ob
ț
ine
o
economie
maximă
de
energie,
suprafa
ț
a
principală
a
geamului
ar
trebui
să
se

confrunte cu sudul, în special în
ț
ările cu temperatură înaltă

R Pacheco
ș
i colab. Energia regenerabilă
ș
i durabilă 16 (2012) 3559-3573 3563Economie de

Fig. 3.energie termică, în func
ț
ie de factorul de formă
ș
i de orientare [9].

ș
i clima umedă. Dacă acest lucru nu este posibil, clădirea ar trebui să se confrunte cu

sud-estul.

4. Influen
ț
a plicului clădirii în cererea de energie

Plicul
clădirii
(funda
ț
ie,
acoperi
ș
,
pere
ț
i,
u
ș
i
ș
i
ferestre)
ș
i
perioada
de
func
ț
ionare
a
sistemului
de

încălzire sunt

factorii
care
au
cel
mai
mare
impact
asupra
consumului
total
de
energie
al
clădirii
[27].
Plicul

determinăclimatice interioare

condi
ț
iile
ș
i, prin urmare, cererea suplimentară de energie pentru încălzire

ș
i răcire. Ac
ț
iuni asupra elementelor care alcătuiesc clădirea

Tabelul 2

Economie de energie ob
ț
inută, pe baza orientării unei clădiri dreptunghiulare [14].

energie ($ / an)

Instalare Modificare orientare (în raport cu

sudul)

Economie de30◦ 45◦ 60◦

Încălzire 29 26 36

Răcire 58 15 0

Încălzire, ventila
ț
ie
ș
i

aer condi
ț
ionat

53 38 23

Total 140 79 59

Plic
pot
avea
un
impact
pozitiv
asupra
anumitor
cerin
ț
e
energetice
ș
i
pot
avea
un
efect
negativ

asupra altora. În consecin
ț
ă, este

necesar să se evalueze performan
ț
a clădirii în ansamblu

[28].

4.1. Formule de transfer de căldură: optimizarea valorii limită U

Parametrii de proiectare care afectează confortul termic interior
ș
i

conservarea energiei, orientarea, precumoptice

ș
i configura
ț
ia
ș
i proprietă
ț
ile
ș
i termofizice ale pardoselii sau a clădirii.

Coeficientul de transfer de căldură (U) determină pierderea de căldură pe unitatea de

suprafa
ț
ă a componentelor anvelopei clădirii. Este frecvent ca

autorită
ț
ile să stabilească o valoare maximă a U pentru a controla

pierderile de căldură din clădiri
ș
i pentru a garanta confortul ocupan
ț
ilor.

Tabelul 3

Consumul de energie al unei unită
ț
i de birou în trei orientări diferite [26].

Consumul de energie la trei orientări (kWh / an)

Sud% Est% Vest%

Încălzire 186 0 231 24 219 18

Răcire 281 0 286 2 369 31

Total 467 0 517 11 588 26

Tmax (◦C) 26,4 26,6 27,0

3564 R. Pacheco et al. Energie regenerabilă
ș
i durabilă 16 (2012) 3559-3573

Pentru Oral
ș
i Yilmaz [29], coeficientul de transfer al clădirii

ar trebui calculat pe baza indicelui de compactare

(suprafa
ț
a totală / volumul total). Pierderea maximă de căldură într-oreferin
ț
ă

clădire depoate fi calculată cu Eq. (6).

q = U0 (ti-teo) (1 – X) + Ug (ti – teg) X (6)

unde q este pierderea zilnică de căldură; U0
ș
i Ug sunt coeficien
ț
ii de transfer de căldură ai

componentelor
opace
ș
i,
respectiv,
componentele
transparente;
ti
este
temperatura
interioară;
teo

ș
i teg suntmedii sol-aer

temperaturileale componentelor opace
ș
i transparente; X este

raportul de transparen
ț
ă.

Folosind
metode
grafice,
ace
ș
ti
autori
determină
valoarea
maximă
U
posibilă
pentru
valorile
cu
al
ț
i

indici de compactitate.

Metoda, dezvoltată de Manioglu ˘
ș
i Yilmaz [27], a

ob
ț
inut combina
ț
ia desistemului de încălzire a clădirii
ș
i a sistemului de încălzire

func
ț
ionare acare a asigurat condi
ț
ii de confort termic laminim pe

costparcursul ciclului de via
ț
ă al clădirii. Această procedură a determinat

materialele
optime
ale
plicului,
care,
în
ansamblu,
au
satisfăcut
transferul
maxim
al
coeficientului

de căldură al clădirii. În acest

scop, au fost luate în considerare cele mai bune combina
ț
ii de materiale

care au furnizat această valoare U, pierderea totală de căldură
ș
ieconomice

costurileale func
ț
ionării sistemului de încălzire, precum
ș
i a ciclului de via
ț
ă al

componentelor. Pentru fiecare plic care îndeplinea această condi
ț
ie,

ei
au
studiat
diferite
perioade
de
func
ț
ionare
până
când
au
găsit
solu
ț
ia
cea
mai
economică
ș
i
mai

eficientă din punct de vedere energetic. Trebuie subliniat faptul că

solu
ț
ia optimă ar putea să nu coincidă cu op
ț
iunea careprodus

acea mai mică pierdere de căldură prin fa
ț
ada clădirii.

Eficien
ț
a ac
ț
iunilor de îmbunătă
ț
ire a performan
ț
ei termice

a plicului depinde de tipul
ș
i utilizarea clădirii. Sa

demonstrat că în clădirile reziden
ț
iale cu un raport redus de ferestre / pere
ț
i

, utilizarea unui nivel optim de izola
ț
ie în clădire a

redus considerabil cererea de energie, în special pentru încălzire

[30]. În schimb, această procedură nu este eficientă în clădirile a căror

fa
ț
adă
este
făcută
în
principal
din
sticlă,
ca
în
cazul
mai
multor
clădiri
de
birouri
comerciale
[28].

Îmbunătă
ț
irea valorii U

acestor clădiri nu implică o reducere a câ
ș
tigului de încălzire exterioară, în

timp ce o ac
ț
iune care afectează tipul geamurilor poate îmbunătă
ț
itermice

performan
ț
ele.

4.2. Izolarea clădirilor
ș
i analiza economică

Jinghua et al. [31] a folosit o simulare eQUEST pentru a studia, efectul

grosimii
ș
i al pozi
ț
iei izola
ț
iei clădirilor asupra

, printre altelecererii totale de energie. Prin utilizarea uneicombinate de

strategiioptimizare pentru izola
ț
ie, raportul ferestre / pere
ț
i, geamuri

ș
i sisteme de umbrire, acestea au ob
ț
inut o reducere de până la 25,92%

în cererea totală de încălzire
ș
i răcire. Cu toate acestea, dupăunui anumit

depă
ș
ireaprag de grosime a izola
ț
iei, reducerea de energie a

continuat, dar la o rată semnificativ mai mică.

Pozi
ț
ia
stratului
de
izola
ț
ie
(suprafa
ț
a
exterioară,
suprafa
ț
a
interioară,
în
interiorul
peretelui)
nu
are

repercusiuni prea mici asupra

consumului anual de energie electrică, de
ș
iun consum minim

se ob
ț
inecând izola
ț
ia este localizată pe suprafa
ț
a interioară a peretelui.

În
schimb,
dacă
consumul
de
energie
de
răcire
este
luat
în
considerare
separat,
sa
constatat
că

izola
ț
ia plasată în perete consumă

mai multă energie electrică decât celelalte op
ț
iuni. Valoarea minimă aenergie electrică

consumului depentru răcire a fost ob
ț
inută cu unizola
ț
ie

strat dede 25 mm, unde valoarea minimă pentru încălzire a fost ob
ț
inută

cu un strat izolator de 100 mm.

Aceste diferen
ț
e înseamnă că este necesară o analiză economică pentru a

calcula grosimea stratului de izola
ț
ie care este cea mai rentabilă
ș
i mai eficientă din

punct de vedere energetic. Cu toate acestea, rezultatele unei astfel de analize pot

indica faptul că grosimea cea mai economică a stratului de izola
ț
ie

nu corespunde izola
ț
iei optime ob
ț
inute pentru fiecare element

individual sau izolării cu cea mai micătransferului de căldură

valoare aU din clădire [30]. În acest sens, există două metode

care au fost utilizate pentru a efectua o evaluare economică aclădirilor

izola
ț
iei.

Cj omakli
ș
i Yüksel [32] au folosit conceptulvaloare actuală

factorului de(PWF) pentru a găsi grosimea optimă aclădirilor

izola
ț
iei. Ei au formulat Eq. (7), care determinăcea mai

izolarearentabilă pentru diver
ș
i parametri economici, materiale izolante
ș
i condi
ț
ii climatice.

x0 = 293,34PWF DD Cfk

CiHu – kRr (7)

unde DD reprezintă zilele de grad (◦ C zi); Cf
ș
i Ci reprezintă costul

combustibilului
ș
i al izola
ț
iei, respectiv; Hu este puterea de încălzire a combustibilului; Rr este

rezisten
ț
a termică a fe
ț
ei; este eficien
ț
a sistemului de încălzire;

k este o constantă numerică.

PWF este formulat de Eq. (8).

PWF = 1 – (1 + r)

-N

r (8)

unde N este numărul de ani în ciclul de via
ț
ă al clădirii
ș
i r este

rata dobânzii ajustată pentru infla
ț
ie, conform Eq. (9).

r = I – g

1 + g (I> g) (9)

unde I este dobânda
ș
i g este infla
ț
ia.

S-a
constatat
că
grosimea
optimă
a
izola
ț
iei
este
invers
propor
ț
ională
cu
costul
materialului
izolator

ș
itermică

conductivitatea.
Un
strat
de
izola
ț
ie
prea
gros
a
dus
la
un
cost
ini
ț
ial
inutil
de
mare,
care
nu
a
fost

compensat decombustibilului

reducerea.
Mai
mult,
un
strat
de
izola
ț
ie
foarte
sub
ț
ire
a
fost
mai
economic
la
început,
dar
în
cele

din urmă a generatmai ridicate pentru combustibil

costuri. Ace
ș
ti autori au constatat că grosimea optimă a izola
ț
iei a

men
ț
inut o rela
ț
ie liniară cu PWF.

În
studiul
lui
Lollini
et
al.
[30],
optimizarea
nivelelor
de
izola
ț
ie
ale
componentelor
opace
ale

anvelopei clădirii a

fost
realizată
prin
efectuarea
unei
analize
pe
trei
nivele:
energie,
economie
ș
i
mediu.
Calculele
au

fost efectuate cu

software-ul de simulare EC501, creat pentru a evaluaenergetică
ș
i a

performan
ț
acosturilor diferitelor combina
ț
ii de izola
ț
ie termică pentru

două clădiri de referin
ț
ă. De asemenea, au utilizat PWF dinizolator

materialul, care reprezintă diferen
ț
a de cost dintreini
ț
ială

investi
ț
iaîn izolarea suplimentară în raport cuestimate

economiile anualeale costurilor pe durata ciclului de via
ț
ă al clădirii. Ei au aplicat

formule
create
de
Augelli
[33]
ș
i
au
calculat
PWF
prin
aplicarea
Eq.
(10)
cu
parametrii
corela
ț
i
cu

valoarea transferului de căldură a

izola
ț
iei
ș
i cu grosimea medie a acesteia.

NPV = R – In = ((U0 – U) · 24 · DD · · EPC) – (m · s + q) (10)

unde DD * este un parametru care depinde de nivelul izola
ț
iei

ș
i
câ
ș
tigurile
interne;
U0
ș
i
U
sunt
transferul
de
căldură
de
referin
ț
ă
ș
i
respectiv
transferul
de
căldură

al

izola
ț
iei;
R
este
economia
anuală
de
energie;
Inv
este
investi
ț
ia
ini
ț
ială;
s
este
grosimea
stratului
de

izola
ț
ie

; m
ș
i q sunt costurile fixe
ș
i costurile variabile ale

materialului de construc
ț
ie.

Pe baza acestei ecua
ț
ii, valoarea de transfer de căldură U a materialului

poate fi optimizată. Eq. (11) exprimă costul actual al energiei (EPC).

EPC = P0 · r · [(r / N-1)]

· NVC · (r -) (11)

unde P0 este costul anual al gazului urban; este eficien
ț
a globală a

sistemului
de
încălzire;
NVC
este
valoarea
calorică
netă
a
gazului;
N
reprezintă
ciclul
de
via
ț
ă

(adică 30 de ani); r
ș
i v sunt indicatori financiari ai

infla
ț
iei
ș
i, respectiv, a intereselor.

Aceste
rezultate
par
să
fie
de
acord
cu
cele
anterioare
[31].
În
mod
efectiv,
odată
ce
a
fost
atins
un

prag critic, cre
ș
terea amassivă

a grosimii stratului izolator nu duce la osemnificativă

îmbunătă
ț
irea performan
ț
elor de încălzire ale clădirilor. Chiar dacă

R. Pacheco
ș
i colab. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3559-3573 3565

cererea de încălzire diminuează cu cre
ș
terea nivelului de izola
ț
ie,

rela
ț
ia de dependen
ț
ă dintre aceste două elemente este oarecum

mai pu
ț
in bine definită. Consequently, the effectiveness of increasing the

insulation (or reducing the heat transfer of the building envelope)

as a method for reducing heating demand is effective only up to a

certain
point,
after
which
a
massive
increase
in
insulation
continues
to
produce
a
reduction
in
the

heating demand, but at a lower

rate.

Even so, these authors affirm that this may occur because the

addition
of
insulation
takes
place
in
different
parts
of
the
building
(walls,
roofs,
floors)
that
have

different weights in the overall

external surface, resulting in a discontinuity of the heating load

profiles.

The specification of the most cost-effective overall insulation

level
is
not
as
precise
as
in
the
case
of
separate
building
components
[30].As
the
level
of
building

insulationincreases,the PWF also

increases until it reaches an optimal level after which for an overly

insulated building, there is only a slight increase in the PWF. The

optimal insulation level chosen by the authors was the level that

produced the highest PWF, which is compatible with the lowest

Pay Back Rate (PBR).

4.3. Environmental study of the building envelope

Other
studies
have
opted
for
performing
an
environmental
analysis
insteadof
a
cost
analysis.

Pulselli et al.[34] carriedout a thermal

and energy analysis as well as an emergetic evaluation to evaluate

the environmental cost and benefits of building fac¸ ades. Emergy

was evaluated by means of the procedure created by Odum [35], in

which emergy is defined as the amount of solar energy used, directly

or indirectly,to obtain a product or final service. Three models were

compared:

• A conventional air cavity wall with insulation.

• A cavity wall with an external cork covering added.

• A ventilated wall with external brick panels fixed on an extruded

frame.

The
study
was
performed
for
cold,
warm,
and
hot
climate
conditions.
The
authors
concluded
that

the building wall with the

additional
insulation
layer
as
well
as
the
ventilated
wall
had
a
better
thermal,
energy,
and
emergy

performance. In terms of natural

resources,the emergetic analysis assigned a more important role to

regions with a hot and warm climate. This was due to the fact that

the reduction in cooling demand provided greater environmental

benefits
than
the
reduction
in
heating
demand.
Generally
speaking,
air
conditioning
systems

operate with electricity (which has a

greater environmental impact), whereas heating systems use other

fuels.

Chel and Tiwari [36,37] studied the environmental impact of

a mud house by estimating the thermal performance, embodied

energy, energy payback time, CO2 emission mitigation potential

and corresponding carbon credits. The adobe house temperatures

are
temperate
throughout
the
year
and
it
leads
to
energy
saving
potential.
It
was
determined
an

annual heating and cooling

energy saving potential as 1481 kWh/year and 1813 kWh/year. The

authors
estimated
that
on
an
average
adobe
or
mud-house
can
mitigate
5.2
metric
tons/year
CO2

emissions in to the atmosphere. The

authors concluded thatit must be chosen not only the material with

the lower embodied energy but also with the lower environmental

impact.

5. Shading on buildings

Shading on building fac¸ ade elements controls the amount of

solar
radiation
received
by
the
building.
This
strategy
provides
positive
results
when
actions
are

performed on the building fac¸ ade

cavities since these are the elements that transmit the highest level

of radiation to the inside of the building.

5.1. Shading coefficient

A suitable shading coefficient saves energy throughout the

year [38]. The American Society for Heating, Refrigerating and

Air-conditioning
Engineering
(ASHRAE)
includes
the
shading
coefficient
(SC)
among
the
factors

that should be taken into account in

the calculation of the heating and cooling demand of a building.

This coefficient is defined as the ratio of solar heat gain through a

given fenestration system under a specific set of conditions to the

solar heat gain through single glazing of standard 3 mm clear glass,

as shown in Eq. (12).

SC = solar heat gain factor of fenestration

solar heat gain factor of reference glass (12)

One of the problems of establishing a fixed shading coefficient

is that the angle of incidence of solar rays does not remain constant

[39]. Various research studies have been carried out to develop a

reliable method or system of calculating this shading coefficient

[39,40].

The procedure to calculate optimal shading proposed by Yang

et
al.
[38]
transforms
the
energy
saving
from
shading
in
summer
and
solar
penetration
in
winter

into energy savings in the

equipment. They used Eq. (13) to calculate the total annual energy

savings, depending on the value of the shading coefficient:

SEC = QS × (1 − SC + QW × SC)

QS + QW

(13)

where
SEC
is
the
solar
radiation
synthetic
energy
savings
coefficient;
SC
is
the
shading
coefficient;

Qs is the summer energy savings

gain from shading; Qw is the winter energy savings gain from solar

penetration.

In hot climates, there are greater energy benefits with a high

shading coefficient since heating gains are reduced. However, the

shading coefficient should not be excessively high [38]. If these

energy gains are transformed into economic costs, in terms of the

price of fuel used for the heating and cooling systems,the economic

balance is not as close to a high shading coefficient as the energy

balance.

5.2. Effectiveness of shading devices

In the same way as with other energy-saving devices in the

building, the use of shading devices can be beneficial at certain

times ofthe year though they are counter-productive at other times

[38]. Control of shading is necessary in order to assure thermal and

visual comfort inside the building. Passive shading systems favor

a reduction of the heat gained by the building, which means that

cooling systems are not operated as frequently. Nonetheless, they

have
the
drawback
of
reducing
daylight
availability
[41].
Protecting
buildings
fromexcessive

shading increases thehours of daylight

and reduces the use of artificial light. This generates energy savings

as well as cost savings, and also provides occupants with greater

comfort since daylight is more comfortable than artificial light. The

reduced use of artificial light also brings with it a reduction in the

heat generated in the building [25].

Shading can be provided by neighboring elements or come from

systems incorporated in the building itself. As the use of solar

energy (eg solar panels) becomes more widespread,there will be a

3566 R. Pacheco et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3559–3573

Fig. 4. Effect of overhang on incident radiation through a window.

greater need to standardize methods for the evaluation of shading

on
buildings
as
a
consequence
of
their
proximity
to
other
constructions.
The
energy
benefits
of

shading are obviously conditioned by

the climate of the building site.

5.3. Energy benefits of the shading in hot climates

The control of shading elements, lighting as well as heating and

cooling components could significantly reduce peak cooling load

and
energy
consumption
for
lighting
and
cooling,
while
maintaining
suitable
heating
and
lighting

conditions [41].

5.3.1. Roller shades and overhang

One problem with shading devices, such as roller shades and

overhang,
is
that
they
are
often
designed
to
remain
in
one
position.
This
evidently
favors
energy

saving in certain situations, while

hampering it in others. According to Bouchlaghem [40], shading

devices should be designed so that their position can be adapted to

the season of the year. The building would thus be shaded in the

summer, but not in the winter. This study performed a TRANSYS

simulation which showed that by increasing the solar protection

provided by overhang, the annual cooling demand decreased as

the heating demand increased [12]. This was due to the fact that

these
devices
blocked
part
of
the
solar
radiation
that
is
so
beneficial
in
winter.
Both
positive
and

negative effects were accentuated

when the windows were more oriented toward the south since

they received more annual solar radiation. As a result, it could be

advantageous to use long projecting horizontal overhangs that can

be folded back or removed in winter.

The use of mobile shading systems is more beneficial in regards

to
natural
illumination
and
to
lower
energy
consumption.
Tzempelikos
and
Athienitis
[41]
compared

the effectiveness of fixed

passive shading systems with a simple automatic shading system

(automatic roller shades). They had them operate alternatively and

calculated the light transmitted into the room by applying Eq. (14).

D = Eb
∗
b + Ed
∗
d

1 − rs
∗
w

(14)

where D is the transmitted radiation into the room; b is the beam

window transmittance; rs is the roller shade transmittance; rs is

the roller shade reflectance.

They thus managed to increase the annual daylight availability

by 20%. This led to energy savings in artificial light as well as to

greater productivity.

Overhangs
avoid
the
entry
of
direct
radiation
through
the
window
at
certain
times
ofthe
day.
This

has the advantage of regulating

the entry of excessive heat and daylight as shown in Fig. 4.

Florides et al. [12] quantified the effect of overhang length on

energy demand. They found that a longer horizontal overhang

reduced the cooling demand and increased the heating demand.

Robert and Jones [42] measured the ratio between overhang

dimension and winter solar radiation. This study describes a

method to calculate the optimal overhang dimensions for a specific

emplacement. When these dimensions were surpassed, the winter

heat loss was not compensated by the reduction of solar radiation

in the summer.

5.3.2. Self-shading

An appropriate building design can cause the building to shade

itself
without
the
need
of
additional
elements.
This
can
be
beneficial
especially
in
the
case
of

isolated buildings that are subject to

excessive quantities of direct solar radiation. This idea led to the

concept of self-shading. The most widely used building shape for

this purpose is the inverted pyramid [21]. Certain architects opt for

making all walls slant inwards, such as in the Tempe City Hall. One

problem with such a design is that since all windows slant inwards

as well, less of the window surface receives solar radiation, and

consequently, window size must be increased. This inconvenience

Fig. 5. Self-shading buildings [21].

R. Pacheco et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3559–3573 3567

can be avoided by using a stepped inverted pyramid design (eg

the Bank of Israel). In such a building, the window surface is not

affected. Fig. 5 shows examples of buildings with this design.

Depending on the degree of inclination of the building fac¸ ade,

the shading period is of longer or shorter duration. When the angle

is greater, the building will be shaded for a longer time. Because of

this, the use of self-shading fac¸ ades is only useful when a limited

number of hours of shading are needed since in the opposite case,

the walls would be excessively inclined.

5.4. Energy benefits of shading in cold climates

The
amount
of
sunlight
that
enters
a
building
through
the
windows
depends
on
the
latitude,

climate, daylight availability at the

emplacement, incident angle of solar radiation, obstruction created

by
other
buildings,
and
the
energy
reflected
by
neighboring
elements
[43].
The
procedures
used
to

study sunlight availability at a

specific site or location can be classified as follows:

• Graphical methods [44].

• Analysis of the obstruction angle [25].

• Solar envelope [45].

• Computer simulation methods [46].

5.4.1. Shading cast by neighboring buildings

Site layout has the greatest impact on passive solar heating.

According to Littlefair [44], the loss of solar light and the heat

gain from neighboring constructions are characteristic parameters

of any large city. High buildings and other nearby constructions

affect the distribution of natural light inside a building and block

the entry of sunlight, particularly in the winter. Fig. 6 is an example

of an obstruction angle. There is a need for more research on how

obstructions can affect the reception of diffuse radiation. As the

urban area becomes denser, current methods for the calculation

of solar radiation obstructed by the proximity of other buildings

become less precise.

The obstruction angle can be calculated by graphical methods,

using diagrams of the sun's path. Fig. 7 depicts a solar diagram for

a latitude of 55◦, and shows the impact of obstruction angles of 10◦

and 40◦. As can be observed, an obstruction angle of 10◦ allows the

building fac¸ ade to receive most of the solar radiation, whereas an

angle of 40◦ blocks all sunlight from September to March.

Table 4

Light obstruction angles due to nearby elements, depending on emplacement latitude [25].

Latitude Climate Obstruction

angle (◦C)

35 Mediterranean 40

40 Warm Mediterranean 35

45 Temperate 30

50 Temperate 25

55 Moderately cold 22

60 Sub-arctic 20

It
is
thus
possible
to
specify
the
limit
values
for
angles
of
neighboring
elements.
When
these
angles

are surpassed, the occupants

of
the
building
perceive
a
reduction
in
daylight
with
the
subsequent
increase
in
the
demand
for

artificial light. Table 4 shows the

maximum value of the obstruction angle for which a building can

keep receiving sufficient sunlight, depending on the latitude of its

emplacement.

Access to passive solar radiation in buildings is an inalienable

right and should be protected by national law or local urban planning [44].

The need to receive solar radiation in winter should not only be

taken into account during the project design phase of the building,

but also during the design phase of entire neighborhoods including

sidewalks and open spaces. This means that each district should

be projected as an optimized system which should receive the

appropriate amount of sunlight to make it energy efficient and

to guarantee the comfort of its occupants. The design guidelines

Fig. 6. Section of a building showing an obstruction angle of 25◦ [25].

Fig. 7. Solar diagram for a latitude of 55◦ with obstruction angles of 10◦ and 40◦ [44].

3568 R. Pacheco et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3559–3573

Fig.
8.
Solar
volume
as
the
conjunction
of
the
solar
rights
envelope
(upper
plane)
and
solar

collection envelope (lower plane) [45].

proposed by Capeluto and Shaviv [45] are based on obtaining the

solar volume of buildings, depending on their location and orientation, as shown in Fig. 8.

These authors use such graphical representations to determine

building
height,
street
width,
and
overall
building
shape
orientation
in
order
to
obtain
the
highest

possible urban density levels

combined optimal solar exposure.

6. Passive systems

Passive techniques of temperature control and inside humidity

were first employed in ancient times. With the widespread use of

electrical energy, these methods gradually became obsolete [47].

However, in developed countries, especially those with very hot

climates, there is currently a growing interest in these low-cost

systems
for
the
passive
cooling
of
buildings
[48].
These
mechanisms
are
based
on
the
natural

convective movement caused by

the different densities of cold and hot air [49]. However, the term

passive
does
not
exclude
the
use
of
a
fan
or
pump
to
enhance
system
performance.
Even
though

passive systems highlight the use

of
natural
heating
or
cooling
sources,
some
type
of
power
is
necessary
to
initially
start
operation.

Since the passive heat transfer

system is low cost and simple, the ratio of power consumption to

the total consumption of the installation is relatively low [48]. The

type of passive system chosen will influence different aspects of

the design.

6.1. Passive cooling

Passive cooling is defined as the limitation of heat inside

buildings by means of natural processes to expel heat into the

atmosphere (ie convection, evaporation, and radiation), or into

the ground beneath buildings (ie conduction and convection)[47].

This section follows the classification of passive cooling systems

elaborated by Givoni [50] and summarized in Fig. 9.

The efficiency of passive cooling systems is closely related

to the nocturnal and diurnal outside temperature gradient with

maximum temperature peaks, depending on the location. Certain

passive
cooling
procedures
are
immediately
effective
(eg
natural
ventilation
and
direct
evaporative

cooling). Other systems store

cold energy in the structural mass of the building. The main factor

that constrains the efficiency and applicability of such systems is

the limited capacity of the structural mass of the building to store

thermal energy [48]. The following sections are a summary of the

most important types of passive cooling methods listed in Fig. 9.

6.1.1. Natural ventilation

Natural ventilation is also known as comfort ventilation, and is

based on the positive psychological effect of a suitable air flow

throughout
the
building.
In
hot
humid
climates,
this
effect
considerably
improves
the
feeling
of

well-being of the occupants, even

when the temperature and humidity conditions of the air from the

outside
is
the
same
as
those
of
the
inside
air.
Therefore,
daily
ventilation
is
necessary
to
minimize

the psychological effect of high

humidity and improve the convective loss of body heat [48]. The

term advanced naturally ventilated building was coined to designate

buildings that use the stack effect (natural movement of air due to

differences in temperature and density) to drive an air flow [51].

Fig. 10 shows an example.

6.1.2. Nocturnal convective cooling

Nocturnal convective cooling cools the structural mass of the

building by means of nocturnal ventilation. Closing the building

during
the
day
keeps
indoor
temperatures
from
rising.
This
procedure
is
especially
applicable
in

arid or desert regions with high

daytime temperatures, and where the minimum nighttemperature

in summer is lower than 20 ◦C. It is also effective in non-residential

buildings
with
a
high
cooling
demand
and
with
no
night
occupation,
such
as
academic
buildings
or

offices. Nocturnal ventilation

helps to reduce demand peaks and operation periods of electrical

cooling
equipment.
Research
has
shown
that
the
mean
temperature
of
a
building
can
be
reduced

by up to 3 ◦C with this type of

ventilation [50].

6.1.3. Radiant cooling

Radiant cooling requires the construction of roofs made of heavy

and highly conductive material (eg concrete) as well as insulation

material.
During
the
day,
the
external
insulation
on
the
roof
minimizes
the
heat
gain
from
solar

radiation. The cooled roof mass can

then act as a heat sink, and absorb, through the ceiling, the heat

penetrating
into
and
generated
inside
the
building
during
the
daytime
hours.
This
system
is

effective and related to radiant heat loss

during the night [48].

6.1.4. Evaporative cooling

Evaporative cooling takes advantage of fresh air currents to cool

buildings bymeans ofthe direct or indirect evaporationofthe water

in the air. One example of direct evaporation is the placement of

wetted pads made of fibers in the windows. A drawback of this

system,
however,
is
that
the
pads
block
the
view
through
the
windows
[48].
In
indirect
evaporation

systems, the moisture content

of indoor air does not increase. The air from the outside enters the

roof, which is at a lower temperature. From there, the cool air is

distributed
throughoutthe
building
by
means
of
convection.
Examples
of
indirect
evaporation
are:
(i)

thatched rooftops that absorb

moisture during the night, which then evaporates during the day;

(ii) a pond on the roof [47]. This method conceived by Raman [49]

(see Fig. 11) is one of the most effective and achieves the greatest

reduction in indoor temperatures [47].

This system involves the installation of sack-cloth gunny bags or

other dampenedmaterialto coolthe air that enters the roofthrough

the
upper
ventilation
cavities.
This
is
combined
with
a
solar
chimney
to
maintain
the
convective

movementin the building, such that

when the cool air comes into contact with this partition, it warms

R. Pacheco et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3559–3573 3569

Fig. 9. Classification of passive cooling systems [50].

Fig. 10. Operation of a natural ventilation system.

Fig. 11. Evaporative cooling system [49].

3570 R. Pacheco et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3559–3573

Fig. 12. Trombe wall models.

up, becomes less dense, goes up the wall, and leaves through its

upper cavities. In winter, it can be beneficial to remove the wet

bags, and thus modify the place where the air enters. This system

maintains indoor temperatures 10 ◦C lower in summer and 15 ◦C

higher in winter in relation to the outside temperature [49].

6.1.5. Earth-air cooling

Earth-air cooling takes advantage of the thermal inertia of earth

to cool the building. In this type of system, buildings can be either

totally or partially underground. Alternatively, underground air

conducts can also be installed. In temperate climates, the natural

temperature of the earth in summer at a depth of 2–3 m can be

sufficiently low so that the earth can be used as a cooling source. In

warmer climates, the natural temperature of the earth in summer

is generally too high for this [48].

6.2. Passive heating

Passive heating options, based on thermo-physical properties as

well as on the configuration of building envelopes can eliminate up

to 2/3 of thermal discomfort [52]. The passive use of solar energy

uses certain building elements (walls, roof, glazing) to store heat.

The degree of effectiveness of these systems depends on climate

conditions, construction materials, and the direct or indirect use of

solar energy [8].

Enclosed
spaces
with
direct
solar
gains,
such
as
solariums,
provide
extra
surface
for
the

absorption of solar radiation as well as

additional mass for its storage. They are the most effective systems

for heating and daytime lighting in the building [52]. More research

has been done on passive heating methods than on passive cooling

methods [49]. Generally speaking, passive mechanisms work better

when
they
operate
in
combination
with
each
other
[53].
The
following
sections
describe
the
most

important passive heating methods

for buildings.

6.2.1. Trombe wall

A
Trombe
wall
is
a
wall
separated
from
the
outdoors
by
glazing
and
an
air
cavity.
It
also
has
vents

at the top and bottom of

the interior wall, to control air flow. Solar energy is stored in the

wall, and subsequently conveyed to the inside of the building by

conduction. Hot air is released through upper air vents. Cold air

enters the space between the wall and the glazing through the

lower air vents, and comes in contact with the wall, which makes

its temperature rise. Afterwards, the cycle begins again [53]. Many

researchers have tried to improve the basic design. Fig. 12 shows

various examples [53,54]: (a) a conventional Trombe wall design;

(b)
a
Trombe-Michel
wall
with
an
insulation
wall
between
the
glazing
and
the
wall;
(c)
a
design
in

which the massive wall is replaced

by a lattice wall).

The lattice wall improves thermal efficiency by almost 18%

(obtaining an efficiency of up to 30.2%). It also has the advantage of

using 35% less concrete in its construction [54].

6.2.2. Solar chimney

The solar chimney is based on natural convective air movement

stemming from the variation in density of indoor air currents. In

those cases in which the chimney is attached to the building wall, it

operates similarly to the Trombe wall, and also provides benefits in

the summer. Despite its positive results, the use of a solar chimney

is not always feasible for aesthetic reasons [53]. Depending on the

distribution and opening of air vents, the solar chimney can act as

a natural ventilation system, passive heating method, or thermal

insulation device, as shown in Fig. 13.

6.2.3. Unglazed transpired solar fac¸ ade

This solar fac¸ ade is composed of metal sheet with holes, as

shown
in
Fig.
14.
The
outside
metal
cladding
receives
solar
radiation,
and
the
air
that
enters
(with

the help of a fan) through the

holes to the inside of the building is thus heated. The heated air

is then ducted into the building via a connection to the heating

system. Experimental results show that this system can provide

savings in energy consumption of up to 1 MWh/m2 year, with an

effectiveness of up to 63–68% [53]. It is also more economical to

build than the Trombe wall.

7. Glazing

Window glazing is one of the weakest thermal control points

in building interiors. In a standard family residence, 10–20% of all

heat loss occurs through the windows [55].

Fig. 13. Solar chimney models.

R. Pacheco et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3559–3573 3571

Fig. 14. Operation of solar fac¸ ade.

7.1. Thermal comfort and indoor illumination

In glazing design, it is necessary to consider performance in

terms of heat transfer, thermal comfort, light transmission, and

appearance [56]. Window glazing that reduces the entry of solar

radiation is most effective in summer and reduces the cooling

demand. In contrast, in winter, this type of glazing increases the

need for heating because it hinders the use of solar energy for

passive
heating.
The
development
of
glazing
that
reduces
the
quantity
of
solar
radiation
should
not

affect the possibility of seeing

through windows, especially when a large amount of natural light

is
required,
such
as
in
office
buildings.
A
reduction
in
natural
daylight
causes
a
corresponding

increase in artificial light. This signifies

higher
energy
costs
and
as
well
as
an
increase
in
indoor
temperature
[57].
Furthermore,
design

solutions that improve the amount

of daylight entering windows are often associated with a potential

risk of inside overheating [39,57] and an increase in the cooling

demand in hot seasons when temperatures are high.

7.2. Glazing types

Glazing that provides energy savings can be classified in the

following types [38]:

• Heat-absorbing glass: this glazing transforms solar radiation in

heat energy (ie increasing its temperature), and distributing heat

throughout the room by means of convection and radiation to

reduce the direct radiation through the glass.

• Heat-reflecting glass:this glazing has a coating or film that blocks

the entry of solar radiation into the building.

• Low radiation glass: this glazing also has a coating or film which

reduces the heat transfer coefficient. It can also facilitate energy

saving in winter.

Fig. 15. Light transmission through angle-selective glazing.

7.3. Film-plating glazing

Film-plating glazing is treated with layers of another material

to improve its thermal performance. The most common coating

is done with metals (Cr, Ti, Ag and stainless steel), metal nitrides

(CrN, TiN, ZrN), ormetal oxides (SnO2, TiO2, ZnO). The coating layers

can
be
low-emissivity
films,
reflective
films,
tinted
films
or
spectrally
selective
coating.
Generally,

most of them involve a high-cost

process [58].

The thermal performance of this glazing depends on its spectral

properties. To evaluate its effectiveness in terms ofthermal comfort

and heat transmission, the total transmission properties and total

absorption of the glass should be evaluated simultaneously [56].

The coating or film applied to the glazing reduces its transfer

level and at the same time increases its absorption level. A high

heat transfer intensifies the risk of overheating within the building.

Moreover,
a
high
absorption
increases
the
temperature
on
the
glazing
surface.
When
the
coating
is

applied to the glazing, this reduces

the negative effect of the solar radiation on the building. However,

the temperature of the glass surface reaches undesired levels and

the
level
ofnaturalilluminationinside
the
building
is
reduced.
Glazing
with
an
additional
coating

(except for heat reflecting glass),

which has a high heat transfer value, causes greater discomfort to

the occupants [56].

Gijón-Rivera et al. [58] found a solution for this problem. They

developed
glazing
with
an
internal
coating
that
blocked
the
excessive
heating
ofthe
glass.
They

evaluated the effectiveness of glazing

coated
with
a
combination
of
chemicals
(SnS
and
CuxS)
which
limited
the
access
of
light
and
heat

to the building. They found that

the energy saving from the use of optimal glazing was influenced

by the climate where the building is located.

7.4. Angle-selective glazing

The intensity of solar radiation depends on its angle ofincidence.

Solar rays with a larger angle (at noon and in the summer) provide

more radiation.Asystem that selects the angle ofthe rays that enter

the building can effectively control heat.

For this purpose, angle-selective devices can be embedded in

the glazing, incorporated in new objects placed between the panes,

or
be
part
of
elements
attached
to
the
inside
or
outside
window
frames.
There
are
a
wide
variety
of

elements of this type,

such as roller blinds, screens, fixed or mobile louvers, and even

glass-enclosed surfaces for the redirection of sunlight entering the

building [59].

3572 R. Pacheco et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3559–3573

Fig. 16. Architectural solutions for glass rotation [60].

Reppel and Edmonds [57] developed glazing that was able to

select the rays entering the building, depending on their incidence

angle. This did not negatively affect the transparency of the glass.

In this system, horizontal laser-cut panels were placed inside the

glazing. When the sun rays came in contact with these panels, they

underwent a series of reflections, which deflected them from their

initial path. Based on the distance between the laser-cut panels as

well
as
their
width,
these
authors
calculated
the
path
of
each
sunray.
They
managed
to
deflect
or

reflect those rays with the largest

incidence angle so that only those rays with a smaller angle could

penetrate the building. They formulated the fraction of sunrays

reflected as an equation based on the incidence angle. Fig. 15 shows

how solar rays are transmitted through angle-selective glazing.

7.5. Glazing that provides spectrum selection

Still another option is to install glazing with spectrum selection,

and thus control radiation according to wavelength [55,59].

7.6. Construction solutions

7.6.1. Glass rotation in respect to the building

Glass rotation effectively modifies the amount of heat entering

the building through the windows. The modification of the angle

between the glazing and the building fac¸ ade involves changes in the

intensity of the solar radiation received and thus in heat gains [60].

Construction
solutions
that
amplify
the
rotation
angle
of
the
windowpane
can
considerably
increase

the area that receives sunlight,

and
thus,
the
solar
heat
gain.
Saleh
et
al.
used
a
computer
simulation
model
to
study
the

advantages of glass rotation. They found

that, thanks to horizontal glass rotation, solar heat gains increased

by a total of 63% in comparison to a simulation in which there was

no glass rotation [60]. The main drawback of this system was that

heat
gains
also
increased
in
summer
since
this
system
is
permanent
and
cannot
be
moved.
The

cooling was thus increased. Fig. 16

shows various solutions of this type.

7.6.2. Double glazing

Another way of optimizing window performance is through the

use of double glazing. This is an effective method for both hot and

cold
climate
conditions
[58].
In
hot
climates,
the
best
option
is
double
clear
glazing,
and
in
cold

climates, double glazing with a film

coating that limits the heating of the window surface.

7.6.3. Advanced daylighting systems

The objective of advanced daylighting systems is for daylight

to reach the center of the building spaces. The components of

these
systems
are
sunlight
duct
systems
or
solar
tubes,
solar
panels
located
on
the
roof,
optical

collection systems, and special

collection systems on the walls [59]. However, the performance of

these systems is difficult to evaluate because of the complex nature

of the angle-selection mechanisms.

8. Conclusions

1.
The
importance
of
energy
consumption
in
the
residential
building
sector
makes
it
necessary
not

only to carry out basic

research
on
the
thermodynamic
operation
of
the
various
systems
designed
to
save
energy.

However, it is also necessary to

formulate project criteria linked to the sustainability of these

buildings. Based on the overview of recent research provided

in this article, the following conclusions can be derived.

2. The sustainable design of buildings reduces the energy demand

for heating and cooling.

3. The implementation of these measures in the project design

phase reduces the final cost of the building.

4. The benefits of an energy-efficient building design should be

evaluated for the entire life cycle of the building.

5. Factors with the greatest repercussion on the final energy

demand are building orientation, shape, and the ratio between

the external building surface and building volume.

6. Building design measures that are beneficial for one season of

the year are not necessarily beneficial for the other seasons.

Insulation systems should be developed that are capable of

changing their configuration or performance as outside climate

conditions vary.

7.
A
more
energy-efficient
building
design
does
not
necessarily
coincide
with
more
economical
or

more environmentally

friendly designs.

8. Mobile shadingdevices offer greaterbenefits thanfixedshading

devices.

9. Conventional methods of estimating solar radiation lose their

effectiveness as the urban area increases in density. More

research is thus needed to determine the level of sunlight or

diffuse radiation received in such areas.

10. More research should also be carried out on the influence of

urban texture on the energy efficiency of city buildings.

11. The use of glazing thatlimits the access of radiationto a building

should not affect the quality of inside illumination or brightness.

12.
The
study
of
optimal
orientation
and
tilt
improve
the
performance
of
solar
panels.
The
angle
of

inclination depends on the

operation of the installation. In this regard, panels should be

tilted 10–25◦ if they only operate during months with high

temperatures; 50–65% if they operate during months with low

temperatures; and 30◦ if they operate all year around.

R. Pacheco et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3559–3573 3573

Acknowledgments

This study was funded by research contract No. C-3513 between

Ferrovial Agromán SA and the Fundación General UGR-Empresa of

the University of Granada.

References

[1] Omer AM. Energy, environment and sustainable development. Renewable and

Sustainable Energy Reviews 2008;12:2265–300.

[2] Omer AM. Renewable building energy systems and passive human comfort

solutions. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2008;12:1562–87.

[3] Feng Y. Thermal design standards for energy efficiency of residential buildings

in hot summer/cold winter zones. Energy and Buildings 2004;36:1309–12.

[4] Ekici BB, Aksoy UT. Prediction of building energy needs in early stage of design

by using ANFIS. Expert Systems with Applications 2011;38:5352–8.

[5] Wang W, Rivard H, Zmeureanu R. Floor shape optimization for green building

design. Advanced Engineering Informatics 2006;20:363–78.

[6] Mingfang T. Solar control for buildings. Building and Environment

2002;37:659–64.

[7] Elasfouri AS, Maraqa R, Tabbalat R. Shading control by neighbouring buildings:

application to buildings in Amman, Jordan. International Journal of Refrigeration 1991;14:112–6.

[8] Neufert E. Arte de proyectar en Arquitectura. Barcelona: Gustavo Gili, SA Editorial; 1995.

[9] Aksoy UT, Inalli M. Impacts of some building passive design parameters

on heating demand for a cold region. Building and Environment 2006;41:

1742–54.

[10]
MarksW.
Multicriteria
optimisation
of
shape
of
energy-saving
buildings.
Building
and

Environment 1997;32(4):331–9.

[11] Adamski M. Optimization of the form of a building on an oval base. Building

and Environment 2007;42:1632–43.

[12] Florides GA, Tassou SA, Kalogirou SA, Wrobel LC. Measures used to lower

building energy consumption and their cost effectiveness. Applied Energy

2002;73:299–328.

[13] Ourghi R,Al-AnziA,KrartiM.Asimplified analysis method to predictthe impact

of shape on annual energy use for office buildings. Energy Conversion and

Management 2007;48:300–5.

[14] Passive Solar Handbook Volume I, Introduction to passive solar concepts. US

Air Force, online version available at wbdg.org/ccb/AF/AFH/pshbk v1.pdf.

[15] Gupta R, Ralegaonkar RV. Estimation of beam radiation for optimal orientation

and shape decision of buildings in India. Architectural Journal of Institution of

Engineers India 2004;85:27–32.

[16]
Depecker
P,
Menezo
C,
Virgone
J,
Lepers
S.
Design
of
buildings
shape
and
energetic

consumption. Building and Environment 2001;36:627–35.

[17]
Scheuer
C,
Keoleian
GA,
Reppe
P.
Life
cycle
energy
and
environmental
performance
of
a
new

university building: modeling challenges and design

implications. Energy and Buildings 2003;35:1049–64.

[18]
Djuric
N,
Novakovic
V.
Review
of
possibilities
and
necessities
for
building
lifetime

commissioning. Renewable and Sustainable Energy Reviews

2009;13:486–92.

[19] Sharma A, Saxena A, Sethi M, Shree V, Varun. Life cycle assessment of buildings:

a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2011;15:871–5.

[20] Morrissey J, Moore T, Horne RE. Affordable passive solar design in a temperate

climate: an experiment in residential building orientation. Renewable Energy

2011;36:568–77.

[21] Capeluto IG. Energy performance of the self-shading building envelope. Energy

and Buildings 2003;35:327–36.

[22]
Chwieduk
D,
Bogdanska
B.
Some
recommendations
for
inclinations
and
orientations
of

building elements under solar radiation in Polish conditions.

Renewable Energy 2004;29:1569–81.

[23] Liu B, Jordan R. The long term average performance of flat-plate solar energy

collectors. Solar Energy 1963;7:53–8.

[24] Reindl D, Duffie J, Beckman W. Evaluation of hourly tilted surface radiation.

Solar Energy 1990;45(1):9–17.

[25] Littlefair P. Daylight, sunlight and solar gain in the urban environment. Solar

Energy 2001;70(3):177–85.

[26] Shaviv E. The influence of the orientation of the main solar glazing on the total

energy consumption of a building. Solar Energy 1981;26:453–4.

[27]
Manioglu
˘
G,
Yilmaz
Z.
Economic
evaluation
ofthe
building
envelope
and
operation
period
of

heating system in terms ofthermal comfort. Energy and Buildings

2006;38:266–72.

[28] Radhi H. A systematic methodology for optimising the energy performance of

buildings in Bahrain. Energy and Buildings 2008;40:1297–303.

[29]
Oral
GK,
Yilmaz
Z.
The
limit
U
values
for
building
envelope
related
to
building
form
in

temperate and cold climatic zones. Building and Environment

2002;37:1173–80.

[30] Lollini, Barozzi, Fasano, Meroni, Zinzi. Optimisation of opaque components of

the building envelope energy, economic and environmental issues. Building

and Environment 2006;41:1001–13.

[31] Jinghua Y, Changzhi Y, Liwei T. Low-energy envelope design of residential

building in hot summer and cold winter zone in China. Energy and Buildings

2008;40:1536–46.

[32] C¸ omakli K, Yüksel B. Optimum insulation thickness of external walls for energy

saving. Applied Thermal Engineering 2003;23:473–9.

[33] Augelli L. L'isolamento termico degli edifici esistenti. ITEC Ed; 1981.

[34] Pulselli RM, Simoncini E, Marchettini N. Energy and emergy based cost—benefit

evaluation of building envelopes relative to geographical location and climate.

Building and Environment 2009;44:920–8.

[35] Odum HT. Environmental accounting: emergy and environmental decision

making. NJ: Wiley; 1996.

[36] Chel A, Tiwari GN. Thermal performance and embodied energy analysis of a

passive house—case study of vault roof mud-house in India. Applied Energy

2009;86(10):1956–69.

[37] Chel A, Tiwari GN. Performance evaluation and life cycle cost analysis of earth

to air heat exchanger integrated with adobe building for New Delhi composite

climate. Energy and Buildings 2009;41(1):56–66.

[38] Yang Z, Li HX, Hu YF. Study on solar radiation and energy efficiency of building

glass system. Applied Thermal Engineering 2006;26:956–61.

[39] Pereira FOR, Sharpies S. The development of a device for measuring solar heat

gain and shading coefficients of windows in scale models. Energy and Buildings

1991;17:271–81.

[40]
Bouchlaghem
N.
Optimising
the
design
of
building
envelopes
for
thermal
performance.

Automation in Construction 2000;10:101–12.

[41] Tzempelikos A, Athienitis AK. The impact of shading design and control on

building cooling and lighting demand. Solar Energy 2007;81:369–82.

[42] Robert E, Jones Jr. Effects of overhang shading of windows having arbitrary

azimuth. Solar Energy 1980;24:305–12.

[43] Salat S. Energy loads CO2 emissions and building stocks: morphologies,

typologies, energy systems and behaviour. Building Research and Information

2009;37(5):598–609.

[44] Littlefair P. Passive solar urban design: ensuring the penetration of solar energy

into the city. Renewable and Sustainable Energy Reviews 1998;2:303–26.

[45] Capeluto IG, Shaviv E. Modeling the design of urban fabric with solar rights

considerations. In: Proceedings of the ISES 1997 Solar World Congress. 1997.

p. 148–60.

[46] Kabre C. WINSHADE: a computer design tool for solar control. Building and

Environment 1999;34:263–74.

[47] Sanjay, Chand P. Passive cooling techniques of buildings: past and present—a

review. ARISER 2008;4:37–46.

[48] Givoni B. Performance and applicability of passive and low-energy cooling

systems. Energy and Buildings 1991;17:177–99.

[49] Raman P, Mande S, Kishore VVN. A passive solar system for thermal

comfort conditioning of buildings in composite climates. Solar Energy

2001;70(4):319–29.

[50] Givoni B. Passive and low energy cooling of buildings. John Wiley & Sons; 1994.

[51] Lomas KJ. Architectural design of an advanced naturally ventilated building

form. Energy and Buildings 2007;39:166–81.

[52]
Ralegaonkar
RV,
Gupta
R.
Review
of
intelligent
building
construction:
a
passive
solar

architecture approach. Renewable and Sustainable Energy Review

2010;14:2238–42.

[53]
Chan
HY,
Riffat
SB,
Zhu
J.
Review
of
passive
solar
heating
and
cooling
technologies.

Renewable and Sustainable Energy Reviews 2010;14:781–9.

[54] Fang X, Li Y. Numerical simulation and sensitivity analysis of lattice passive

solar heating walls. Solar Energy 2000;69(1):55–66.

[55] Roos A, Karlsson B. Optical and thermal characterization of multiple glazed

windows with low U-values. Solar Energy 1994;52:315–25.

[56]
Chaiyapinunt
S,
Phueakphongsuriya
B,
Mongkornsaksit
K,
Khomporn
N.
Performance
rating

of glass windows and glass windows with films in aspect of

thermal comfort and heattransmission. Energy and Buildings 2005;37:725–38.

[57]
Reppel
J,
Edmonds
IR.
Angle-selective
glazing
for
radiant
heat
control
in
buildings:
theory.

Solar Energy 1998;62(3):245–53.

[58] Gijón-Rivera M, Álvarez G, Beausoleil-Morrison I, Xamán J. Appraisal ofthermal

performance of a glazed office with a solar control coating: cases in Mexico and

Canada. Building and Environment 2011;46:1223–33.

[59] McCluney, Ross. “7 Advanced Fenestration and Daylighting Systems”, Invited

paper, Daylighting' 98, an international conference on daylighting technologies

for energy efficiency in buildings. 10–13 May 1998, Ottowa, Canada.

[60] Saleh MA, Kaseb S, El-Refaie MF. Glass–azimuth modification to reform direct

solar heat gain. Building and Environment 2004;39:653–9.