pren13790 la salle

33
1 HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios Josep Sole European Sustainability & Technical Manager URSA INSULATION Fundamentos de eficiencia energética y El Calculo de la demanda energética prEN ISO 13790 2 HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios Josep Sole EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICIOS Fundamentos: La demanda energética en edificios como herramienta de diseño

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Page 1: Pren13790 La Salle

1HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Josep Sole

European Sustainability & Technical ManagerURSA INSULATION

Fundamentos de eficiencia energética yEl Calculo de la demanda energéticaprEN ISO 13790

2HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Josep Sole

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICIOSFundamentos:La demanda energética en edificioscomo herramienta de diseño

Page 2: Pren13790 La Salle

3HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Energía en edificios

• Demanda Energética

• Cantidad de energía necesaria para mantener el confort

Demanda ���� f(topología constructiva + uso de edificio)• Consumo Energía Final

• Cantidad suministradaConsumo = Demanda * Ineficacia sistemas

• Energía primaria

• Cantidad producida

E.Primaria = Consumo * Ineficacia producción

Primary energy

Delivered

energy

Transformation

Net energy

Generated energy Delivered

Total energy use

4HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Consumo de energía en Europa

La cantidad de energía consumida por los edificios en Europa (41%) no es irrelevante en relación a la Industria y el transporte

Millones de tep

379

262

288

Edificios Industria Transporte

EC Green Paper 1995

El sector de la edificación tiene una responsabilid ad inexcusable en la protección del medio ambiente

Page 3: Pren13790 La Salle

5HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Tendencia del consumo energético

12000

14000

16000

18000

20000

22000

24000

26000

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

Kte

p

base eficiente

La tendencia manifestada en el consumo de energía de los edificios es claramente creciente

Documento E4 IDAE

Sin acciones correctoras decididas el futuro es cla ramente INSOSTENIBLE

6HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Uso de energía en edificios y fases del ACV

Production and demolition1 %

Materials 14 %

Use 85 %

El “uso” del edifico es la fase “crucial”

Page 4: Pren13790 La Salle

7HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Uso energía en las viviendas

La climatización (Calefacción / Refrigeración) representa el mayor consumo del edificio.Esta justificado ahorrar en donde el consumo es mayor.

Algunos usos son independientes de la arquitectura del edifico.Es de menor eficacia intentar reducir en aquellos usos que son globalmente poco relevantes.

46%

21%

16%

10%

7%

Climatizacion Agua Caliente ElectrodomesticosCocina Iluminación Fuente IDAE 2004

8HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

CÁLCULOS ENERGÉTICOS EN EDIFICIOS:

Evaluar en fases de proyecto la Energía neta demandada por los edificios para Calefacción y Refrigeración con el fin de servir de base para un mejor diseño energético de los edificios y su posterior calificación.

Propone dos métodos:• Método Mensual

• Método horario simplificado• Métodos dinámicos

Page 5: Pren13790 La Salle

9HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Balance térmico edificios

10HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

La limitación de la demanda

• El emplazamiento (climatología)

• El diseño

• La orientación.

• La transmisión térmica (aislamiento)

• La captación solar (soleamiento)

• La ventilación (renovación de aire)

• Las ganancias internas (uso)

• Características dinámicas (inercia)

Page 6: Pren13790 La Salle

11HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Climatología / Orientación

Es un dato de partida que no puede modificarse pero debe onsiderarse:

El grado de libertad del proyectista es muy limitado

Comprende principalmente:

Temperaturas (media / horaria)

Radiación Solar (media / horaria)

Orientación

Inclinación

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

Rad

Sol

ar

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Tem

pera

tura

N E S W H Te(h)

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Rad

.Sol

ar W

/m2

dia

0

5

10

15

20

25

Tem

p.

Rad Horizontal Rad:Vertical (S) Rad.Vert (E) Rad.Vert (O) Rad.Vert (N) Temp

12HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Climatología / Orientación

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111213 141516 171819 202122 2324

0

5

10

15

20

25

30

35

NORTE ESTE SUR SUR-OESTE

CUBIERTA SUR-ESTE OESTE Te(h)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 141516171819 2021 22 23 24

0

5

10

15

20

25

30

35

NORTE ESTE SUR SUR-OESTE

CUBIERTA SUR-ESTE OESTE Te(h)

ENERO (svq) JUNIO (svq)

Todas las horas con Te < TcalEquilibrio entre radiaciones SE; S y SO

Ciertas horas con Te > Tref; otras con Te < TrefPreponderancia de la radiación sobre cubiertas

Simultanead T alta con Radiación solar alta

Page 7: Pren13790 La Salle

13HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

DISEÑO

La compacidad del edifico determina el comportamiento térmico del mismo.

Compacidad = Volumen encerrado / Superficie envolvente.El abuso de retranqueos, ángulos, cuerpos en vuelo,...dificulta la reducción

de la demanda energética del edificio.

14HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Energía en la edificación

Se trata de establecer balances durante un periodo de calculo sobre:

Transmisión Térmica

Renovación de aire

Captación Solar

Aportaciones internas

DEMANDA ENERGÉTICA

Page 8: Pren13790 La Salle

15HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

La Transmisión Térmica

Representa la cantidad de calor que el edifico intercambia con el exterior u otros edificios debido a la diferencia de temperatura.

Reducir la transmisión térmica evita las perdidas de calor en régimen de invierno y evita el sobre-calentamiento en régimen de verano.

El grado de libertad del proyectista es casi ILIMITA DO

Reducir la transmisión es SIEMPRE FAVORABLE para limitar la demnada

El aumento de AISLAMIENTO es clave para reducir la tra nsmisión

16HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Conductividad Térmica λ

Cantidad de calor que atraviesa un material de:

� Superficie unitaria� Espesor unidad� Durante una unidad de tiempo� Cuando la diferencia de

temperatura es de una unidadd=1d=1

S=1S=1

∆∆∆∆∆∆∆∆T=1T=1

t=1t=1

Unidades:W/(m·K) = 0,86 Kcal/(h·m·ºC)

λ � = AISLAMIENTO�λ � = AISLAMIENTO�

Page 9: Pren13790 La Salle

17HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Resistencia Térmica Rt

Representa la dificultad que ofrece un producto (o capa) en dejarse atravesar por el calor.

Es el resultado del binomio:Rt = Espesor / Conductividad

Unidades:m2·K/W = 1,16 m2·h·ºC/Kcal

R � = AISLAMIENTO �R � = AISLAMIENTO �

18HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Coeficiente U parcial

Representa la cantidad de calor que atraviesa un cerramiento debido a la diferencia de temperatura.

Unidades:W/m2·K = 0,86 Kcal/m 2·h·ºC

U � = AISLAMIENTO �La R.térmica del aislante

permite reducir U

U � = AISLAMIENTO �La R.térmica del aislante

permite reducir U

Page 10: Pren13790 La Salle

19HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Casos habituales (UNE EN 6946)

Rse R1 R2 R3 RsiRse R1 R2 R3 RsiRse R1 R2 R3 Rsi Rse R1 R2 Rca R3 RsiRse R1 R2 Rca R3 RsiRse R1 R2 Rca R3 Rsi Rsi R1 R2 RsiRsi R1 R2 RsiRsi R1 R2 Rsi

RseRRsiU

+Σ+= 1

RseRextRcatinRRsiU

+Σ++Σ+= 1

RsiRintRsiU

+Σ+= 1

Cerramientos“compactos”

Cerramientos“con camara de aire”

Cerramientos“con camara de aire

ventilada”

20HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Coeficiente Upromedio

Representa la media ponderada de los diferentes elementos que forman el cerramiento.

Deben considerarse todos los elementos con S i > 0,5 m2

U = ΣΣΣΣ (Si · Ui) / ΣΣΣΣ Si

Calculo de U:

EN 6946 Elementos constructivos

EN 13370 En contacto con terreno

Page 11: Pren13790 La Salle

21HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Las Aberturas

Af Ag Af Ag Af

Uf Uf UfUg Ug

ψl

ψl

Uw = (Ug*Ag + Uf*Af + ΨΨΨΨ*l) / (Ag+Af)

No olvidar la importancia de los marcos

22HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Puentes Térmicos

Se asocia principalmente a las “intersecciones” entre elementos constructivos o a substanciales diferencias entre la geometría interior y exterior.

Exige un calculo mediante elementos finidos en 2 Dimensiones

Se obtiene el coeficiente de transmisión térmica lineal Ψ que debe añadirse a los superficiales

Se obtiene el coeficiente fRsi de temperatura superficial

ΨΨΨΨ

θsi min

ei

eisRsif

θθθθ

−−

=

Page 12: Pren13790 La Salle

23HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Ejemplos PT

PILARES

PERSIANAS

JAMBAS

FRENTE FORJADO

24HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Tipos de Puentes termicos

Integrados:Forman parte de un cerramiento (presentan una superficie aparente)

De contorno:Se forman por la intersección de un cerramiento con otro

Page 13: Pren13790 La Salle

25HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Transmisión térmica elementos opacos

Elementos exteriores opacos

• Elementos homogéneos

Ui = 1/ (Rsi + Σ Ri + Rse)

• Discontinuidades

• U = Σ (Si Ui) / Σ Si

• Cantidad de energía

Φ = S U (θi-θe) t

Puntos fundamentales

• Aislamiento suficiente

• Minimización heterogeneidades

• Tratamiento puentes térmicos

26HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Ejemplo

1,27

0,81

8,26,42L2D

3TOTAL

331Frente F

Ψ·llΨ

5,26,42U

0,080,140,61Alfeizar

1,300,542,41Jambas

0,930,841,11Persiana

2,894,90,59Opaco

Ui·SiSiUi3 m

2,7m

La degradación térmica provocada por los puentes térmicos lineales es

suficientemente considerable

Page 14: Pren13790 La Salle

27HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Transmisión térmica elementos interiores

Elementos interiores

•Tienen iguales consideraciones que los elementos exteriores pero con un salto térmico “reducido”

El valor b depende del grado de exposición

•Otras viviendas, Otros edificios, Zonas no acondicionadas, parking,...

•U = Up*b

28HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Transmisión térmica global

Total edificio

• Elementos exteriores Σ Sex Uex

• Elementos interiores Σ Sin Uin b

• Elementos transparentes Σ Str Utr

TOTAL

HT = Σ Sex Uex + Σ Sin Uin b + Σ Str Utr

Cantidad de energía

ΦΦΦΦ = HT (θθθθi-θθθθe) t

Positiva en “verano” y negativa en Invierno

Page 15: Pren13790 La Salle

29HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Captación solar

Representa la capacidad de energía que el edifico recibe proveniente del sol.

Un aumento de la capitación solar es beneficioso en régimen de inverno pero perjudicial en régimen de verano.

En climas mixtos Calefacción / Refrigeración debe co mbinarse una adecuada captación en régimen de invierno con una s uficiente protección

en régimen de verano

30HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Factor solar elementos transparentes

• En elementos transparentes esta directamente relacionado con la transparencia

• En elementos opacos la radiación se transforma en onda térmica que se transmite por conducción a través del cerramiento

Indica la cantidad de calor que atraviesa un cerramiento debido a la radiación solar incidente.

Page 16: Pren13790 La Salle

31HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Factor solar elementos opacos

NORMA EN 13792

Con cámara de aire NO VENTILADA

Sf = αααα U Rse

Con cámara de aire VENTILADA

Sf = αααα Rse Ue Ui /(Ue+Ui+6,7)

α = 0,3 Color Claro 0,6 Medio 0,9 Oscuro

Cuando aumenta U (aislamiento bajo) aumenta Sf = Mayor cantidad de energía transmitida

En un edificio bien aislado solo se consideran los elementos transparentes

UN BUEN AISLAMIENTO PROTEGE TAMBIEN DEL CALOR

32HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Protecciones solares

α

α

α

α

Factor de sombra cornisas (Fsc)

Factor de sombra pantallas (Fsp)

Factor de sombra horizonte (Fsh)

Page 17: Pren13790 La Salle

33HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Ganancias solares

Se estiman a partir de:

• Superficie de captación (A)

• Radiación Solar Incidente (IS)

• Factor solar de las aberturas (FS)

• Factor de carpintería (Ff)

• Factor de protección de la abertura (Fc)

• Factor de sombras externas (Fsc*Fsp*Fsh)

• Qs = ΣΣΣΣ A IS FS Ff Fc Fsc Fsp Fsh t

Factor solar modificado

34HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Ejemplo

3 m

2,7m

Ui Si Fsi Si·FsiOpaco 0,59 4,9 0,014 0,069 5%Persiana 1,11 0,84 0,027 0,022 2%Jambas 2,41 0,54 0,058 0,031 2%Alfeizar 0,61 0,14 0,015 0,002 0%Ventana 1,8 0,7 1,260 91%U 8,22 1,385 100%

El 90% de la captación solar procede de los huecos

1,5 m

1,2m

Page 18: Pren13790 La Salle

35HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Renovación de aire

El aire introducido en el edificio por estar a diferente temperatura provoca un flujo de calor

HV = 0,34 n V

n = numero de renovaciones hora

V = Volumen del local

Cantidad de energía

ΦΦΦΦ = HV (θθθθi-θθθθe) t

36HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

La ventilación

Representa la cantidad de calor que el edifico intercambia debido al flujo de aire.

No debe confundirse con el aislamiento.En ningún caso debe comprometer la salubridadEn régimen de invierno debe limitarse al máximo posible

En régimen de refrigeración (en climas muy calidos) debe limitarse al máximo posible.

En régimen de refrigeración en climas con potencial de enfriamiento debe limitarse en las horas calidas y aumentarse en las horas frias.

La ventilación debe asegurar la salubridad y el con fort.

El proyectista tiene solo una libertad “moderada”

En general debe limitarse (excepto si es oportuna la ventilación nocturna en verano)

Page 19: Pren13790 La Salle

37HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Ganancias internas

El uso del edificio (personas, equipos etc..) provoca unas aportaciones de calor.

Se estima a partir del tipo de uso y la superficie útil

Qi = ΦΦΦΦi * Sutil * t

38HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Método mensual prEN 13790

Page 20: Pren13790 La Salle

39HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Método mensual

Se fundamenta en un balance energético en condiciones térmicas estacionarias en periodos de tiempo de un mes.

Introducen el comportamiento dinámico del edificio mediante la utilización de factores “útiles” para las Aportaciones de calor

Son poco flexibles en cuanto a las hipótesis (variación día / noche de la temperatura, variación día / noche de la ventilación, variación horaria de la ocupación,....)

• Son muy adecuados como herramientas preliminares de diseño.• La evaluación en régimen transitorio es solo aproximada

40HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Balance energético Invierno

Ganacias internas(utiles)

Aportacioones Solares(utiles)

Perdidas de los sistemas(ineficiencia)

Energia renovablevertida a la red

Energia renovable(util)

Energia no renovablevertida a la red

Energia Renovable

Energia no renovable

Transmisión Térmica

Demanda "bruta"Demanda "neta" Energia suministrada

Impacto "evitado"

Impacto "producido"

Impacto "recuperado"

Sentido del calculo

Energia renovable perdida(ineficiencia)

EDIFICIO SISTEMAS

Page 21: Pren13790 La Salle

41HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Ganancias útiles (calefacción)

Solo una parte de las ganancias solares e internas son “útiles” para calefaccionar el edificio dependiendo de las características “dinámicas”.

Relación Ganancias / perdidas Constante de tiempo Parámetros numéricos

Factor útil de las ganancias

42HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Factor útil calefacción

Variación debida a la inercia térmica

La constante de tiempo aumenta con la inercia interior

Mayor aislamiento

En edificios bien aislados la mayor inercia térmica se hace “irrelevante” porque el

factor η varia muy poco con la inercia QNH = QLH – η QGH

γ =ganancias / perdidas

Page 22: Pren13790 La Salle

43HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Balance energético verano

Ganacias internas(utiles)

Aportacioones Solares(utiles)

Perdidas de los sistemas(ineficiencia)

Energia no renovablevertida a la red

Energia no renovable

Transmisión Térmica Demanda "bruta"Demanda "neta" Energia suministrada

Impacto "evitado"

Impacto "producido"

Impacto "recuperado"

Sentido del calculo

Enfriamiento "natural"

Energia renovablevertida a la red

Energia renovable(util)

Energia Renovable

Energia renovable perdida(ineficiencia)

EDIFICIO SISTEMAS

44HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Ganancias útiles (refrigeración)

Solo una parte de la transmisión térmica es “útil” para refrigerar el edificio dependiendo de las características “dinámicas”.

Constante de tiempo

Factor útil de la transmisión térmica

Parámetros numéricosRelación Ganancias / perdidas

Page 23: Pren13790 La Salle

45HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Factor útil refrigeración

Variación debida a la inercia térmica

Mayor aislamiento

La constante de tiempo aumenta con la inercia interior

En edificios bien aislados la mayor inercia térmica se hace “irrelevante” porque el

factor η varia muy poco con la inercia QNC = QGC – η QLC

γ =ganancias / perdidas

46HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Balance método mensual

Régimen de invierno (calculo mensual)

Qcal = (HT + HV ) (θi-θe) t – η(cal) (Qs + Qi)

Régimen de verano (calculo mensual)

Qref = η(ref) (HT + HV ) (θi-θe) t - (Qs + Qi)

Ganacias internas(utiles)

Aportacioones Solares(utiles)

Perdidas de los sistemas(ineficiencia)

Energia renovablevertida a la red

Energia renovable(util)

Energia no renovablevertida a la red

Energia Renovable

Energia no renovable

Transmisión Térmica

Demanda "bruta" Demanda "neta" Energia suministrada

Impacto "evitado"

Impacto "producido"

Impacto "recuperado"

Sentido del calculo

Energia renovable perdida(ineficiencia)

EDIFICIO SISTEMAS

Ganacias internas(utiles)

Aportacioones Solares(utiles)

Perdidas de los sistemas(ineficiencia)

Energia no renovablevertida a la red

Energia no renovable

Transmisión Térmica Demanda "bruta"Demanda "neta" Energia suministrada

Impacto "evitado"

Impacto "producido"

Impacto "recuperado"

Sentido del calculo

Enfriamiento "natural"

Energia renovablevertida a la red

Energia renovable(util)

Energia Renovable

Energia renovable perdida(ineficiencia)

EDIFICIO SISTEMAS

Page 24: Pren13790 La Salle

47HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Herramienta:Demanda Energética mensual prEN 13790.xls

Cursores:GananciasInerciaVentilación

EmplazamientoSuperficieVolumen

Geometría:Superficies envolventeLongitudes PT

ResultadosAnualesMensuales

Cursores:Transmisión térmicaFactor solar

Cursores:ΨΨΨΨ de los PT

48HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Método horario prEN 13790

Page 25: Pren13790 La Salle

49HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Método horario prEN13790

Se fundamenta en cálculos en régimen transitorio (pasos de una hora).

Introducen el comportamiento dinámico del edificio mediante perfiles de utilización mensuales / horarios

Son suficientemente flexibles en cuanto a las hipótesis (variación día / noche de la temperatura, variación día / noche de la ventilación, variación horaria de la ocupación,....).

Simplificaciones:

Limitación a edificios “monozona” o que se puedan subdividir.

Capacidad térmica “concentrada” en un solo punto.

Son muy adecuados como herramientas de diseño

Son adecuados para comparar “calificar” edificios / soluciones

Son adecuados para evaluar necesidades de energía.

50HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Analogía EléctricaMétodo Horario simplificado

Ventilación �Hv

Ventanas �HW

Cerramientos�Hem

His

Hm

s

Hv=0,3·n·Volθθθθaire

θθθθexterior

θθθθinterior

Hw=ΣΣΣΣ Uw·Aw

QNHC

QIA=0,5·Qi

QST=[(1-Am/At-Hw/(9,1At)]·(0,5Q i+Qs)

Qm= (0,5Qi+Qs)·Am/At

3,45·At

9,1·Am

AmCm

Hem=1/[1/Hop-1/Hms)]θθθθm

θθθθST

Hop= ΣΣΣΣ Uop·Aop+ΣΣΣΣ lPT·ΨΨΨΨPT

At=4,5·Afloor

Qi= Q internas

CmAmInercia

370.000Afloor3,5 AfloorMuy Alta

260.000Afloor3,0 AfloorAlta

165.000Afloor2,5 AfloorMedia

110.000Afloor2,5 AfloorBaja

80.000Afloor2,5 AfloorMuy baja

Qs= ΣΣΣΣ Is·Fs;w ·Aw

Page 26: Pren13790 La Salle

51HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Método horarioSolución basada en esquema de Crank-Nicholson

θm,t = [θm,t-1 ( Cm / 3600 – 0,5 (H3+Hem) + Qmtot] / [Cm / 3600 + 0,5 (H3+Hem)]

Qmtot = Qm + Hem θe +H3 [Qst + Hw θe +(H1 (Qia+QNHC) / Hv )+θairin)] / H2

θm = (θm,t + θ m,t-1) / 2

θs= [ Hms θm + Qst + Hw θe + H1 (θairin + (Qia + QNHC) / Hv )] / ( Hms + Hw + H1 )

θi= [His θs + Hv θairin + Qia + QNHC)] / ( His+ Hv )

θop = 0,3 θi + 0,7 θs

H1=1/(1/Hv+1/His) H2=H1+HwH3=1/(1/H2+1/Hms)

Para cada instante “t” se calculan las temperaturas θi; θs y θm en función deQNHC=0 y QNHC=10Afloor y de las calculadas en instantes anteriores “t-1”

52HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Método horario prEN 13790Proceso

Se efectúa repetidamente el calculo anterior desde el instante inicial al final hasta que se consigue la convergencia (temperaturas estabilizadas) mediante un proceso iterativo a lo largo de todo el periodo de calculo (día representativo

mensual o año completo)1er paso (temperaturas en oscilación libre)

Con QNHC=0 verificar si se necesita calefacción ó refrigeración:

si θi;set;calef < θio < θi;set;ref� QNHC=0 y θi= θio

2o paso (temperaturas bajo una potencia constante)

si θi0>θiset;ref�θset=θi;set;ref (se necesita refrigerar)

si θi0<θi,set,calef�θset=θiset,calef (se necesita calefacción)Con QNHC=10·Afloor calcular las ecuaciones � θi=θi10

3er paso (ajustar la potencia a las temperaturas de consigna)

QNHC=QNHC10·(θset-θi0)/(θi10-θio)Valores negativos para refrigeración y positivos para calefacción

Page 27: Pren13790 La Salle

53HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

DB HE1 Opcion Simplificada + prEN13790.xlsDatos: O.Simplificada + Datos iniciales

Fichero climático

Superficie y volumen interior

Inclinación fachadas y cubiertas

Protecciones solares adicionales

Factor corrección cerramientos “medianera”, “zonas comunes”

Fichero climático

Superficie y volumen interior

Inclinación fachadas y cubiertas

Protecciones solares adicionales

Factor corrección cerramientos “medianera”, “zonas comunes”

54HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Disponibilidad mensual:•Ventilación•Protección solar•Calefacción•Refrigeración

DB HE1 Opcion Simplificada + prEN13790.xlsPerfiles mensuales

Page 28: Pren13790 La Salle

55HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Perfil Horario de ganancias internas

Perfil Horario de ventilación

Perfil Horario de temperaturas de consigna

DB HE1 Opcion Simplificada + prEN13790.xlsPerfiles horarios

56HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Resultados anuales edificio referencia

Resultados anuales edificio proyecto

Resultados mensuales demandaedificio proyecto

DB HE1 Opcion Simplificada + prEN13790.xlsResultados 1

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57HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Evolución temperaturas horariasdía “representativo” del mes

Evolución demandas horariasdía “representativo” del mes

DB HE1 Opcion Simplificada + prEN13790.xlsResultados 2

58HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Métodos Simulación dinámica

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59HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

prEN 13790Simulación dinámica

Se trata de establecer TODAS las ecuaciones de transf erencia de calor ente diferentes elementos y resolver el sistema med iante las condiciones de contorno.

Proporciona gran flexibilidad de cálculo.

Como que no es posible modelizar TODAS las transferen cias se introducen múltiples simplificaciones (especialment e sobre la geometría y los elementos constructivos).

Existe un desequilibrio entre la complejidad de calc ulo y la simplificación del edificio.

Se apoyan en programas informáticos mas o menos “afo rtunados”

• Son aconsejables para estudios muy específicos, gestión energética.

• Son poco aconsejables como herramientas de diseño constructivo.

• Suelen permitir mas fácilmente edificios multizona.

• La norma prEN 13790 no propone ningún método

60HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Ejemplo: Resultados caso base (Sevilla)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

07/

10 0

1:00

:00

07/

10 0

6:00

:00

07/

10 1

1:00

:00

07/

10 1

6:00

:00

07/

10 2

1:00

:00

07/

11 0

2:00

:00

07/

11 0

7:00

:00

07/

11 1

2:00

:00

07/

11 1

7:00

:00

07/

11 2

2:00

:00

07/

12 0

3:00

:00

07/

12 0

8:00

:00

07/

12 1

3:00

:00

07/

12 1

8:00

:00

07/

12 2

3:00

:00

07/

13 0

4:00

:00

07/

13 0

9:00

:00

07/

13 1

4:00

:00

07/

13 1

9:00

:00

07/

13 2

4:00

:00

07/

14 0

5:00

:00

07/

14 1

0:00

:00

07/

14 1

5:00

:00

07/

14 2

0:00

:00

07/

15 0

1:00

:00

07/

15 0

6:00

:00

07/

15 1

1:00

:00

07/

15 1

6:00

:00

07/

15 2

1:00

:00

07/

16 0

2:00

:00

07/

16 0

7:00

:00

07/

16 1

2:00

:00

07/

16 1

7:00

:00

07/

16 2

2:00

:00

Environment:Outdoor Dry Bulb [C](Hourly) P01_E02 2:Zone Mean Air Temperature [C](Hourly)

0

100

200

300

400

500

600

700

Janu

ary

Feb

ruar

y

Mar

ch

Apr

il

May

June

July

Aug

ust

Sep

tem

ber

Oct

ober

Nov

embe

r

Dec

embe

r

Heating kWh Cooling kWh

Tmax : 34,64 ºC

Nº Horas > 26ºC : 192 h

Total calefacción: 2129 kWh

Total refrigeración: 1667 kWh

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61HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Análisis Paramétrico

Permite establecer una relación Causa-Efecto entre cada medida posible y su impacto sobre la demanda.

Se consideran los diferentes parámetros objeto del estudioSe define un valor “referencia” y el posible abanico de variaciónSe calcula la demanda con cada caso

Se representa en un grafico la variación del parámetro en relación a la variación de la demanda

El análisis paramétrico es la AUTENTICA herramienta de diseño

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Estudios paramétricos

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Ejemplo: Vivienda Pareada

6,0 m8,00 m

6,00 m

64HOD- Herramientas para la optimización de la demanda energética de edificios

Ejemplo: Parámetros (Vivienda Pareada)

0,6 W/m2·K1,4 a 0,2 W/m2·KU fachadas

4 W/m23 a 5 W/m2Ganancias internas

150 kJ/m2100 a 500 kJ/m2Inercia térmica

1 Vol/h0,5 a 2 Vol/hRenovaciones de aire

3 W/m2·K3 a 1 W/m2·KU suelo

3 W/m2·K3 a 1 W/m2·KU medianeras

3 W/m2·K6 a 2 W/m2·KU ventanas

0,6 W/m2·K1,4 a 0,2 W/m2·KU cubierta

Valor de referenciaRango de variaciónParámetro

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Resultados Parametricos (Vivienda pareada)

Sensibilidad diferentes parametros

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00

Variación unitaria del parámetro

Var

iaci

ón u

nita

ria d

e la

dem

anda

ene

rget

ica

Sens. U fachadasSens. U CubiertaSens. U VentanasSens. Sf VentanaasSens. U medianerasSens. U sueloSens. InerciaSens. VentilaciónSens. Ganancias

1.-U suelo

2-Ventilación3.-U ventanas4.-U medianeras

5.-U fachada6.-U cubierta7.-Gan. internas

8.-Inercia

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