Referencia PRM del apéndice G de ASHRAE 90.1

Esta sección resume los procedimientos para configurar modelos de edificio propuesto y de referencia conforme a ASHRAE 90.1 Appendix G PRM. En lo que sigue «Appendix G» se refiere al apéndice G de la norma ASHRAE 90.1.

Las principales fuentes de documentación para usar DesignBuilder con ASHRAE 90.1 Appendix G PRM son:

Nota: Para acceder a esta función, DesignBuilder requiere el módulo LEED / ASHRAE 90.1 .

Añadir emplazamiento

Para acceder a las funciones ASHRAE 90.1, la norma energética obligatoria debe establecerse en ASHRAE 90.1 2007, 2010, 2013 o 2016. Puede hacerse manualmente para modelos existentes desde la pestaña Regiones a nivel de emplazamiento o, para modelos nuevos, siguiendo el paso siguiente.
Al crear un proyecto ASHRAE 90.1 nuevo, marca la casilla ASHRAE 90.1 App G PRM del diálogo Añadir emplazamiento y elige una de las opciones 1-ASHRAE 90.1-2007 o 2-ASHRAE 90.1-2010, 3-ASHRAE 90.1-2013 o 4-ASHRAE 90.1-2016 .
DesignBuilder utiliza el ajuste de emplazamiento Zona climática ASHRAE para identificar la zona climática al generar cerramientos y acristalamientos de referencia conforme a los requisitos de envolvente ASHRAE 90.1. La zona climática predeterminada cargada procede de la plantilla Ubicaciones, cuyo valor se obtuvo originalmente del diálogo Datos meteorológicos horarios , a su vez derivado del análisis de datos meteorológicos horarios .epw. En algunos casos puede diferir de la zona definida en ASHRAE 90.1 Standard Appendix D para la ubicación del modelo. Selecciona entonces la zona climática ASHRAE correcta a nivel de emplazamiento; los cerramientos y acristalamientos de referencia se actualizarán automáticamente.

Añadir edificio

Cuando la norma energética obligatoria es una de las normas ASHRAE 90.1, en el diálogo Añadir edificio la plantilla Tipo de modelo muestra ASHRAE 90.1. Esto carga en el modelo ajustes adecuados como HVAC Detallado y 6 pasos de simulación por hora.
En el diálogo Añadir edificio puedes seleccionar 1-Propuesto o 2-Referencia como tipo de edificio ASHRAE 90.1. DesignBuilder no genera actualmente ajustes distintos según esta selección, pero siempre genera cerramientos y plantillas de referencia conforme a los requisitos de envolvente de 90.1. Los cerramientos del capítulo 5 de la norma (tablas 5.5-1 a 5.5-8) pueden seleccionarse según sea necesario para edificios propuestos y de referencia.
Para el diseño propuesto puedes mejorar el cerramiento de referencia copiándolo y editándolo o sustituirlo por las definiciones de los planos o del edificio existente.
Si sigues el procedimiento formal ASHRAE 90.1 PRM, se recomienda encarecidamente crear primero el edificio propuesto y a partir de él el de referencia.

Cerramientos y acristalamientos

Al crear un emplazamiento o cambiar la zona climática, se generan cerramientos, sistemas de acristalamiento y plantillas de referencia para la zona climática ASHRAE seleccionada, listos para asignarse al edificio.

Plantillas de cerramientos opacos

Plantillas de acristalamiento

La norma ASHRAE 90.1 requiere dos tipos especiales de cerramiento opaco: suelos en contacto con el terreno de factor F y muros enterrados de factor C. A diferencia de los cerramientos convencionales, no usan capas de materiales; sus propiedades térmicas globales se definen mediante un factor F (losas sobre terreno) o C (muros enterrados). EnergyPlus utiliza estos factores para generar internamente cerramientos equivalentes por capas. Durante la simulación estas superficies solo intercambian calor con las temperaturas del terreno FCFactor .
Al ejecutar cálculos de diseño de calefacción o refrigeración, si el dato de emplazamiento Origen de temperaturas del terreno FCfactorMethod tiene seleccionada la opción 1-Archivo meteorológico horario , se seleccionará un archivo meteorológico con temperaturas del terreno en su cabecera y se descargará antes del cálculo si aún no está en la carpeta del equipo. Si se selecciona 2-Definido por el usuario , los cálculos no requieren el archivo meteorológico.
La nomenclatura de la lista ASHRAE 90.1 indica zona climática, descripción, niveles de aislamiento en unidades IP y valor U en unidades IP, y entre paréntesis los valores SI. Por ejemplo, el cerramiento CZ4 Non-Res, Wall, Steel-Framed, R-13.1+R-7.4 (2.3+1.3), U-.064 (.365) indica un muro no residencial de entramado de acero para zona climática 4 (CZ4), con dos capas interiores de aislamiento mínimo 13.1 y 7.4 ft2-°F/(Btu/hr) en unidades IP (2.3 y 1.3 m2-K/W en SI) y valor U de 0.064 Btu/hr-ft2-°F en IP (0.365 W/m2-K en SI).

Crear modelo 3-D del edificio

La geometría del edificio propuesto debe configurarse con referencia a ASHRAE 90.1 Standard Appendix G Table G3.1-1.
Define los distintos tipos de zona térmica mediante la opción Tipo de zona de la pestaña Actividad. Para modelos ASHRAE 90.1 pueden seleccionarse tipos adicionales según los requisitos 90.1, incluidos:
1. 5-Semicalefactada, para zonas calefactadas sin alcanzar niveles normales de confort.
2. Cuando se selecciona 2-No acondicionada Tipo de zona , elige si la zona no acondicionada está ventilada o no mediante el ajuste Ventilación de zona no acondicionada situado bajo Tipo de zona.
Define cada tipo de zona según el modelo, comprobando las reglas de Appendix G Table G3.1-7,8,9, y asigna las plantillas de cerramiento/acristalamiento según sus categorías de acondicionamiento (por defecto, no residencial). Actualiza también las plantillas de actividad e iluminación de cada bloque o zona.

Convención geométrica

En trabajos ASHRAE 90.1 es importante que los edificios propuesto y de referencia tengan áreas de suelo y volúmenes de zona idénticos. La forma más sencilla es usar la ASHRAE 90.1 convención geométrica en ambos. La geometría dibujada proporciona las superficies y volúmenes exactos de simulación. Al copiar el edificio propuesto para crear el de referencia, la geometría será correcta incluso después de cargar sus cerramientos.

Si utilizaras, por ejemplo, la plantilla Medidas exteriores , las áreas y volúmenes del edificio de referencia cambiarían al cargar sus cerramientos, porque suelen tener espesores diferentes de los del edificio propuesto.

Iluminación

Los ajustes de iluminación deben usar el método de área de edificio o el método espacio por espacio, sin mezclarlos. El primero suele utilizarse en fases tempranas, cuando no se ha determinado la función exacta de cada zona. El segundo es más flexible y permite ajustes más detallados y específicos.

Nota: Al cargar una plantilla de actividad se actualiza la programación de iluminación.

HVAC

Hay sistemas HVAC del Appendix G para cargar en modelos de referencia en la lista Plantillas HVAC Detallado . El sistema HVAC del edificio propuesto debe cumplir Appendix G Table G3.1-10. Puede usarse una copia modificada de un sistema HVAC de referencia para el edificio propuesto.
En el diseño propuesto, si no existen ni se han especificado sistemas de calefacción o refrigeración, deben ser idénticos a los modelados en el diseño de referencia.
Define el sistema de ACS según Appendix G Table G3.1-11.

Entrada de rendimiento de batería DX de refrigeración de referencia

Según ASHRAE 90.1, todos los equipos HVAC del edificio de referencia deben modelarse con los rendimientos mínimos a carga parcial y plena. El rendimiento que incluye la energía del ventilador de impulsión debe ajustarse para excluirla y modelarla por separado. Para sistemas de referencia con baterías de refrigeración DX, sistemas #1 a #6, el COP puede calcularse con una herramienta sencilla ASHRAE de cálculo de COP.

Puedes descargar la herramienta de cálculo COP de nuestro sitio web. Gracias a Germán Campos de Ecoeficiente por proporcionarla.

Nota: El cálculo requiere una ejecución de dimensionamiento porque la capacidad de refrigeración es una entrada obligatoria.

Costes de servicios

Define los costes para generar resultados de coste energético basados en tarifas de energía comprada mediante el diálogo Análisis de tarifas de la pestaña Economía a nivel de edificio. El método LEED/ASHRAE 90.1 App G PRM puede requerir solo objetos de tarifas para calcular costes operativos.

Salidas

EnergyPlus ofrece un informe «LEED Summary» que aparece en la pestaña Resumen tras simular si se marca la opción correspondiente en el apartado Tablas de resumen de la pestaña Salida del diálogo Opciones de simulación.

Convertir un modelo existente de simulación a ASHRAE 90.1

Para tratar un modelo EnergyPlus estándar como edificio propuesto, ve a Regiones a nivel de emplazamiento y establece una norma energética obligatoria ASHRAE 90.1. Se te avisará de que compruebes la zona climática ASHRAE. La predeterminada puede modificarse a nivel de emplazamiento en el apartado Ubicación .

Horas no satisfechas

Las «horas no satisfechas» de un edificio son la suma de las horas en las que el sistema HVAC o la planta no alcanzan la temperatura de consigna de calefacción o refrigeración de una zona. Los datos se proporcionan en el informe Resumen como:

Time Setpoint Not Met During Occupied Heating
Time Setpoint Not Met During Occupied Cooling

Comprender, interpretar y calcular las horas no satisfechas:

Hay una «hora no satisfecha» para «Time Setpoint Not Met During Occupied Cooling» en una zona cuando su temperatura interior supera la consigna de refrigeración especificada para esa hora. De forma similar se aplica a calefacción cuando no se alcanza la consigna correspondiente.
El número o porcentaje de horas no satisfechas de un edificio suele proporcionarse como resultado de la simulación.
Las horas no satisfechas por zona pueden consultarse en la variable de salida de EnergyPlus, Time Cooling Set point Not met. Cuando dos zonas no cumplen la consigna en la misma hora, se contabiliza una hora no satisfecha para el edificio.
Cuando dos zonas tienen horas no satisfechas en períodos distintos que no se solapan durante un día, el total diario es la suma de las horas no satisfechas de cada zona. El total anual debe considerarse el total de horas no satisfechas del edificio.

Ejemplo

Si cada zona incumple la consigna en las horas indicadas:

Zona 1 sin cumplir la consigna en las horas: 6 8 14 16

Zona 2 sin cumplir la consigna en las horas: 6 8 12 16

Zona 3 sin cumplir la consigna en las horas: 7 8 12 13

Total de horas no satisfechas del edificio: 7 hrs y no 12 hrs.

6 7 8 12 13 14 16

Cuando se indica el porcentaje de horas no satisfechas, se refiere al número total de horas durante las que se realiza la simulación (1 año- 8760 horas), no solo a las horas ocupadas.
Según ASHRAE 90.1-2004, las horas de carga no satisfecha del edificio completo deben ser inferiores o iguales a 300 horas y las del diseño propuesto no deben superar las del edificio de referencia en más de 50.
Si las horas de carga no satisfecha del edificio propuesto superan las del edificio de referencia en más de 50, la capacidad simulada de los equipos del edificio de referencia se reducirá gradualmente hasta cumplir la condición. Este procedimiento corresponde al criterio histórico de la edición citada. Para otros proyectos debe comprobarse la edición y las adendas aplicables.
ASHRAE y USGBC indican que las horas no satisfechas del edificio de referencia pueden superar las del propuesto en más de 50, siempre que ambas sean inferiores a 300.

La información anterior procede de una publicación de Ashu Gupta y respuestas posteriores en la lista bldg-sim.

Diagnosticar un exceso de horas no satisfechas

Las posibles causas incluyen:

Equipos HVAC infradimensionados.
Consignas de temperatura incorrectas.
Cálculos imprecisos de cargas internas.
Dimensionamiento incorrecto de zona.
Dimensionamiento incorrecto de sistema.
Control incorrecto de componentes HVAC (por ejemplo, tipo SPM).
Envolvente de bajo rendimiento.
Datos meteorológicos que no representan condiciones típicas o variaciones climáticas.
Modelado incorrecto de unidades de distribución de aire.
Caudales exteriores / de impulsión inadecuados en UTA y zona.

Para identificar y resolver el problema pueden realizarse estas comprobaciones:

Comprueba la temperatura de diseño de cada circuito de planta.
Comprueba la temperatura de funcionamiento en el sistema SPM del circuito de planta.
Comprueba la temperatura de funcionamiento en el sistema SPM del circuito de aire.
Comprueba la configuración de economizadores de aire.
Comprueba las programaciones HVAC, por ejemplo que las del termostato de zona concuerden con las de funcionamiento del sistema HVAC.
Comprueba que la zona reciba suficiente caudal de aire frío o caliente.
Comprueba si el archivo meteorológico contiene períodos más extremos que las condiciones del día de diseño.
Comprueba si las curvas de rendimiento de un equipo (HP,VRF, batería) reducen la capacidad disponible.