DesignBuilder Estanqueidad al aire (ventilación natural programada)
pestaña Cerramientos en los datos del modelo, bajo encabezado Estanqueidad al aire
Modelar infiltración
La infiltración se incluye de forma predeterminada, pero puede desactivarse desmarcando la casilla Modelar infiltración .
Caudal de infiltración
Con la opción de ventilación natural programada, se supone que el caudal de infiltración de diseño (entrada de aire exterior no intencionada por rendijas, huecos y porosidad del cerramiento) es constante durante la simulación, aunque puede variar en el tiempo mediante una programación y también según reglas sencillas basadas en la diferencia de temperatura entre interior y exterior y la velocidad del viento. El caudal de infiltración de diseño puede expresarse en una de 4 unidades diferentes según la opción de modelo Unidades de infiltración :
- ac/h - la opción predeterminada, en la que la infiltración se define en renovaciones de aire por hora (ac/h), es decir, volúmenes de zona por hora a presiones de funcionamiento estándar. Se introduce un valor equivalente a las renovaciones previstas por infiltración durante el funcionamiento normal a presiones típicas, no en condiciones de ensayo de presión. Funcionará según su programación, indicada más abajo. Si se introduce un valor de 0.6 (y se supone un valor de programación de 1), en los resultados se observará 0.6 +/- una pequeña variación al cambiar ligeramente la temperatura y, por tanto, la densidad del aire.
- m3/h-m2 a 50 Pa la infiltración se define como caudal en m3/h por unidad de superficie expuesta, cuando la diferencia de presión entre interior y exterior es de 50 Pa. Es una unidad habitual en el Reino Unido. Se trata de un caudal en condiciones de ensayo de presión; por tanto, el caudal real en condiciones normales, a presiones mucho menores, será considerablemente inferior.
- m3/h-m2 a 4 Pa la infiltración se define como caudal en m3/h por unidad de superficie expuesta, cuando la diferencia de presión entre interior y exterior es de 4 Pa. Son unidades habituales en Francia y Bélgica. DesignBuilder calcula el valor real resultante a la presión estándar de 1atm o 101325 Pa mediante fórmulas de EN12831 (apartado 7.2.2):
- n50 - ac/h a 50 Pa - la infiltración se define en renovaciones de aire por hora (ac/h), es decir, volúmenes de zona por hora, cuando la diferencia de presión entre interior y exterior es de 50 Pa. Es una unidad habitual en Europa. Al seleccionar esta opción se pueden sustituir los coeficientes predeterminados de exposición al viento y altura del edificio de EN 12831 para aplicar normas nacionales. Consulta más abajo Opciones para sustituir coeficientes de «n50 - ac/h a 50 Pa».
Notas técnicas
Esta nota describe los métodos utilizados para convertir los valores de infiltración anteriores al valor en m3/s suministrado a EnergyPlus. La ecuación utilizada depende de las unidades seleccionadas:
2-m3/h-m2 a 50 Pa
ac/h = 2 (m3/hr-m2 at 50 Pa) (Exposed_Area) (EI) (Epsilon) / (Zone_Volume)
3-m3/h-m2 a 4 Pa
ac/h = 2 (m3/hr-m2 at 4 Pa) (Exposed_Area) (EI) (Epsilon) / (0.18566355 (Zone_Volume))
4-n50 - ac/h a 50 Pa
ac/h = 2 (n50 - ac/h at 50 Pa) (EI) (Epsilon)
El caudal de aire en m3/s a presión estándar suministrado a EnergyPlus se calcula a partir de los ac/h obtenidos arriba mediante:
m3/s = (ac/h) (Zone_Volume) / 3600
donde Zone_Volumees el volumen de aire del espacio calculado según el Método de cálculo del volumen de zona seleccionado en Áreas y volúmenes geométricos
El valor Exposed_Area es la suma de las áreas brutas de las superficies exteriores de la zona, excluidas las superficies en contacto con el terreno y adiabáticas. Incluye paredes exteriores, cubiertas planas e inclinadas, suelos exteriores y todas las ventanas exteriores. No incluye suelos en contacto con el terreno ni superficies semiexpuestas o adiabáticas.
Epsilon es la clase de altura del edificio y tiene en cuenta su altura. DesignBuilder la calcula a partir de la altura del edificio según las reglas de EN12831:
epsilon:
- 0-10m = 1
- > 10-30m = 1.2
- > 30m = 1.5
El valor EI es el coeficiente de la clase de exposición al viento, determinado a partir de la exposición de las fachadas de cada zona y del ajuste Exposición al viento según la siguiente tabla de EN12831.
| Exposición al viento | Descripción de la exposición | Zona calefactada sin fachada expuesta al exterior | Zona calefactada con una sola fachada expuesta | Zona calefactada con varias fachadas expuestas |
| 3-Expuesto | Emplazamiento abierto (costas, campo abierto...) | 0.01 | 0.03 | 0.05 |
| 2-Normal | Emplazamiento medianamente protegido (ciudades, periferia urbana) | 0.01 | 0.02 | 0.03 |
| 1-Protegido | Emplazamiento muy protegido (centro urbano) | 0.01 | 0.01 | 0.02 |
Los valores anteriores de Epsilon y EI de EN 12831 pueden sustituirse para la opción 4-n50 - ac/h a 50 Pa . Ver más abajo.
Opciones para sustituir coeficientes de «n50 - ac/h a 50 Pa»
Sobrescribir coeficiente de exposición al viento
Algunas normas nacionales exigen utilizar un valor fijo del coeficiente de exposición al viento en lugar del valor predeterminado de EN 12831. Para sustituirlo, activa esta casilla e introduce el coeficiente requerido en el cuadro de texto siguiente.
Coeficiente de exposición al viento
Introduce el coeficiente de exposición al viento que sustituirá al valor predeterminado de EN 12831.
Sobrescribir coeficiente de altura
Algunas normas nacionales exigen utilizar un valor fijo del coeficiente de altura del edificio en lugar del valor predeterminado de EN 12831. Para sustituirlo, activa esta casilla e introduce el coeficiente requerido en el cuadro de texto siguiente.
Coeficiente de altura
Introduce el coeficiente de altura que sustituirá al valor predeterminado de EN 12831.
Programación
El valor programación que modifica el caudal de infiltración de diseño. La programación debe contener fracciones entre 0.0 y 1.0 y se utiliza para el diseño de refrigeración y las simulaciones cuando está seleccionada la ventilación natural programada, pero no para los cálculos de diseño de calefacción, que utilizan un caudal de infiltración de diseño constante. El uso exacto de esta programación (Fschedule) se muestra en la ecuación del apartado siguiente.
Nota: Tanto el Caudal de infiltración como la Programación solo se utilizan en simulaciones cuando está seleccionada la opción de modelo de ventilación natural programada. Sin embargo, estos datos también se utilizan cuando se selecciona ventilación natural calculada para los cálculos de diseño de refrigeración (caudal de infiltración y programación) y de calefacción (solo caudal de infiltración).
Coeficientes de DeltaT y velocidad del viento
Durante la simulación, el caudal de aire exterior infiltrado en la zona se calcula en cada paso temporal mediante la siguiente ecuación:
Infiltration = (Idesign)(Fschedule)[A + B |(Tzone - Toutside)| + C (Wind Speed) + D (Wind Speed)2
Los coeficientes A, B, C y D pueden definirse introduciendo datos en los 4 campos descritos a continuación.
De forma predeterminada, A es 1 y B, C y D son 0, por lo que el caudal de infiltración se calcula simplemente como el caudal de diseño introducido multiplicado por el valor de programación (0 - 1), sin modificación por diferencia de temperatura ni efectos del viento. Si necesitas modelar de forma sencilla el efecto de la diferencia de temperatura entre interior y exterior o de la velocidad del viento, puedes introducir valores adecuados para los términos A-D como se describe a continuación.
Es posible realizar cálculos de infiltración más avanzados mediante ventilación natural calculada a través del modelo AirflowNetwork de EnergyPlus para infiltración natural impulsada por el viento cuando el sistema HVAC no funciona, o impulsada por viento y aire forzado cuando el sistema HVAC funciona. La exfiltración (fuga de aire de la zona al exterior) suele tratarse mejor como aire de extracción de zona en la descripción del equipo de zona.
Notas técnicas
Los valores típicos de estos coeficientes de infiltración son objeto de debate. Lo ideal es analizar detalladamente la situación y determinar un conjunto específico de coeficientes mediante métodos como los del capítulo 26 de ASHRAE Handbook of Fundamentals. Como se ha indicado, los valores predeterminados son 1,0,0,0, que producen un caudal volumétrico de infiltración constante en todas las condiciones.
BLAST (uno de los predecesores de EnergyPlus) utilizaba como valores predeterminados: 0.606, 0.03636, 0.1177, 0. Estos coeficientes producen un valor de 1.0 a 0°C de deltaT y una velocidad de viento de 3.35 m/s (7.5 mph), que corresponde a una condición estival típica. En condiciones invernales de 40°C de deltaT y 6 m/s (13.4 mph), estos coeficientes aumentarían la infiltración por un factor de 2.75.
En DOE-2 (el otro predecesor de EnergyPlus), los valores predeterminados del método de renovaciones de aire son, ajustados a unidades SI, 0, 0, 0.224 (velocidad del viento), 0. Con estos coeficientes, las condiciones estivales anteriores darían un factor de 0.75 y las invernales 1.34. Una velocidad del viento de 4.47 m/s (10 mph) da un factor de 1.0.
La documentación de BLAST indica el origen de sus valores predeterminados como:
«La ecuación empírica y el coeficiente predeterminado se determinaron a partir de artículos de la revista ASHRAE y otros datos sobre el efecto de las condiciones meteorológicas exteriores».
El origen de los valores predeterminados de DOE-2 se basa en el examen de las relaciones de infiltración descritas en ASHRAE Handbook of Fundamentals.
Los archivos de ejemplo de EnergyPlus utilizan todos los anteriores: los valores de BLAST en algunos (por ejemplo, GeometryTest), los de DOE-2 en otros (por ejemplo, 5ZoneAirCooled) y los de EnergyPlus en otros (por ejemplo, LgOffVAVDetCoil).
Constante
El término constante A de la ecuación anterior, con valor predeterminado 1.
Temperatura
El término de diferencia de temperatura B de la ecuación anterior, con valor predeterminado 0.
Velocidad
El término de velocidad C de la ecuación anterior, con valor predeterminado 0.
Velocidad al cuadrado
El término de velocidad al cuadrado D de la ecuación anterior, con valor predeterminado 0.