Dimensionamiento automático de componentes HVAC

En muchos casos EnergyPlus puede dimensionar automáticamente los componentes HVAC. Los ajustes susceptibles de dimensionamiento automático aparecen en azul oscuro en los cuadros de edición. La palabra especial Autosize debe introducirse en el control del cuadro de edición para dimensionar automáticamente el ajuste.

Por ejemplo, para una batería de agua calientepuede dimensionarse automáticamente el caudal máximo de agua:

Dimensionamiento automático en EnergyPlus

EnergyPlus puede dimensionar automáticamente muchos componentes HVAC a partir de la configuración del edificio y las condiciones exteriores de diseño indicadas por el usuario.

Por defecto DesignBuilder proporciona datos de 2 periodos de dimensionamiento, uno de invierno y otro de verano, para dimensionar los equipos de calefacción y refrigeración respectivamente. Si se han seleccionado varios meses de diseño de verano , también se utilizarán todos en el dimensionamiento automático de refrigeración de la simulación de verano. EnergyPlus utiliza los datos meteorológicos de esos días de diseño para definir las condiciones exteriores al dimensionar los componentes HVAC.

Puede introducir cómo dimensionar las cargas de cada zona en el cuadro Zona HVAC . También pueden introducirse los datos que rigen el dimensionamiento de cada sistema de aire en el cuadro de circuito de aire. Del mismo modo, los datos de circuitos de instalación y condensación se introducen en los cuadros de circuitos de instalación.

Aparte de las consignas de termostato de zona, los cálculos de dimensionamiento generalmente no conocen las entradas de control definidas en gestores de consignas ni las programaciones de disponibilidad. Debe coordinar los datos de dimensionamiento de los cuadros de zona HVAC y circuito de aire con los controles reales de simulación.

Los cálculos de dimensionamiento solo reconocen las baterías centrales de calefacción y refrigeración, las de precalentamiento y preenfriamiento y las de recalentamiento. Se supone que proporcionan las temperaturas de impulsión especificadas en los objetos circuito de aire y zona HVAC . No se tiene en cuenta el efecto de sus subcomponentes, como recuperación de calor, deshumidificadores, ventiladores y bombas.

Nota: Los cálculos de dimensionamiento automático de HVAC Detallado de esta página no deben confundirse con los cálculos de Calefacción y Diseño de refrigeración , que utilizan datos más sencillos introducidos por separado en la pestaña HVAC. No se utilizan datos HVAC Detallado en los cálculos de diseño de calefacción y refrigeracióny se basan en el sistema de cargas ideales de EnergyPlus.

Programaciones y dimensionamiento

Debe prestarse especial atención a las programaciones. Al utilizar programaciones 7/12 debe asegurarse de que la definición de día de diseño sea adecuada para reflejar los días de diseño de verano e invierno respectivamente. De igual modo, las programaciones compactas proporcionan los tipos de día SummerDesignDay y WinterDesignDay , que deben configurarse correctamente.

Algunas aplicaciones habituales de los días de diseño de verano e invierno en programaciones son:

1. Establecer las cargas internas, iluminación, equipos y ocupación, al máximo durante todo el día para refrigeración y a cero para calefacción;
2. Establecer consignas constantes de termostato de calefacción y refrigeración, sin aumentos ni reducciones;
3. Mantener siempre encendidos los equipos de calefacción y refrigeración durante los días de diseño.

Estas aplicaciones no son necesariamente recomendaciones, pero pueden resultar útiles en situaciones concretas, al igual que otros usos de las programaciones especiales de días de diseño.

Algunos errores habituales con los datos de días de diseño en programaciones son:

1. Utilizar una programación como la predefinida Encendido para equipos que generan ganancias internas, como ordenadores o luces. Las ganancias internas no deben incluirse en el dimensionamiento de calefacción, pues la capacidad de los equipos debe calcularse sin su contribución. Incluirlas suele dar lugar a equipos de zona o de instalación infradimensionados. En refrigeración sí deben incluirse y, por tanto, deben funcionar durante el SummerDesignDay.
2. Seleccionar una programación de funcionamiento de calefacción en la pestaña HVAC con opciones que indiquen que está apagada durante el WinterDesignDay. O seleccionar una programación de funcionamiento de refrigeración en la pestaña HVAC con opciones que indiquen que está apagada durante el SummerDesignDay. Asimismo, al utilizar la opción de modelo 2-Datos de actividad HVAC Detallado , las programaciones de consigna de calefacción y refrigeración del cuadro de zona HVAC deben funcionar en sus respectivos días de diseño.

Factores de dimensionamiento

Generalmente hay 2 áreas donde el usuario puede imponer factores de dimensionamiento.

1. En datos de dimensionamiento de zona HVAC, el usuario puede especificar factores de calefacción y refrigeración para una zona concreta. Se aplican a las cargas y caudales de diseño calculados para esa zona.
2. Para algunos componentes de instalación, todas las enfriadoras, calderas y torres de refrigeración, el usuario puede especificar un factor que modifica la capacidad y caudales dimensionados automáticamente. Se aplica después de los factores de zona y se utiliza principalmente para repartir la carga de diseño entre varios componentes. Puede alterar el dimensionamiento de circuitos y bombas asociados. Las reglas siguientes definen ese efecto.

1. En las ramas del lado de suministro se suman los factores de todos los componentes en serie y el resultado es el factor de la rama. Si hay una bomba de rama, su caudal de diseño automático se multiplica por ese factor.
2. Para cada circuito, si la media de los factores de rama es menor que 1, el factor del circuito se iguala a la suma de los factores de rama. Si es mayor que 1, se iguala al máximo de dichos factores. Se aplica al caudal de diseño del circuito y al de su bomba, si se dimensionan automáticamente.

Combinar datos definidos por el usuario y dimensionados automáticamente

Pueden combinarse ambos tipos de datos si se siguen las siguientes indicaciones.

1. Cada componente se dimensiona por separado. Por tanto, un caudal definido por el usuario en uno no afecta a los caudales automáticos de otros. Por ejemplo, el caudal nominal de la bomba del circuito de agua refrigerada no afecta al dimensionamiento del caudal de diseño del evaporador de la enfriadora ni al caudal máximo automático del circuito.
2. Dentro de un componente conviene dimensionar automáticamente todos los datos o introducir todos sus valores. Por ejemplo, en una enfriadora, si el usuario solo especifica la capacidad nominal, el caudal automático de agua refrigerada puede no ser coherente con esa capacidad.
3. La información de dimensionamiento solo fluye desde los datos de los cuadros zona HVAC, circuito de aire y circuito de instalación a los componentes. Los cálculos no conocen valores introducidos por el usuario en un componente. La única excepción es que el dimensionamiento del circuito de instalación recopila todos los caudales de diseño de agua, tanto automáticos como definidos por el usuario.
4. Para especificar un caudal de aire concreto de zona o sistema, utilice los datos de zona HVAC y circuito de aire en lugar de los componentes individuales.
5. Los caudales de los circuitos de instalación se dimensionan a partir de la demanda total de diseño de los componentes conectados. Estos no tienen que dimensionarse automáticamente para que el circuito funcione. Así, pueden especificarse todos los componentes de aire y dimensionar automáticamente los circuitos y componentes de instalación. También puede especificarse el caudal del circuito de agua refrigerada, la bomba y la enfriadora y permitir que se dimensionen automáticamente el circuito de condensación y la torre.

Datos de caudal de diseño de zona

En EnergyPlus el dimensionamiento automático comienza calculando los caudales de aire de diseño por zona mediante simulaciones de días de diseño. Los caudales y secuencias diarias resultantes se utilizan después en los cálculos de aire y fluidos HVAC y de instalación central y en el dimensionamiento de componentes. El usuario puede sustituir o cambiar los caudales calculados de varias formas.

1. El usuario puede especificar un factor de dimensionamiento de zona distinto para calefacción y refrigeración en cada objeto zona HVAC .
2. Para cada zona el usuario puede introducir un caudal de aire de diseño de refrigeración o un caudal de aire de diseño de calefacción y especificar método de caudal de diseño de refrigeración = 1-Flow/Zone y método de caudal de diseño de calefacción = 1-Flow/Zone). Estos valores sustituyen a los calculados. El programa divide el caudal de diseño introducido por el calculado y utiliza el resultado como factor de zona para multiplicar todos los elementos de las secuencias de caudal y carga de diseño de calefacción y refrigeración. A partir de ahí los cálculos continúan normalmente.

Datos de caudal de diseño del sistema

Con los resultados de caudal de diseño de zona, incluidos los introducidos o modificados por el usuario, EnergyPlus calcula los caudales y cargas centrales de aire, refrigeración y calefacción. Estos resultados pueden sustituirse estableciendo el método de caudal de diseño de refrigeración del circuito de aire en 2-Flow/System e introduciendo un valor para caudal de aire de diseño de refrigeración. De forma similar, para calefacción establezca el método de caudal de diseño de calefacción en 2-Flow/System e introduzca un valor para caudal de aire de diseño de calefacción.

Consejos para dimensionar HVAC

Para facilitar el dimensionamiento automático de equipos HVAC, tenga en cuenta las siguientes pautas generales:

• Comience con todo dimensionado automáticamente, sin valores introducidos, y obtenga un sistema funcional antes de intentar controlar componentes de tamaño específico.
• Coordine los controles del sistema con los datos de dimensionamiento. Por ejemplo, si la temperatura central de impulsión de diseño de refrigeración del circuito de aire se establece en 13°C, asegúrese de que el gestor de consignas de la batería central de refrigeración controle a los mismos 13°C en condiciones de diseño. EnergyPlus no contrasta estos datos. Los cálculos HVAC utilizan la información de dimensionamiento de circuito de aire y zona HVAC . La simulación utiliza los controladores y gestores de consignas.
• Los caudales definidos por el usuario solo afectan al dimensionamiento si se introducen en los datos de circuito de aire y zona HVAC . La información solo fluye desde los objetos de dimensionamiento a los componentes; los cálculos no conocen los valores introducidos en un componente. La única excepción es que el dimensionamiento del circuito de instalación recopila todos los caudales de diseño de agua de componentes, automáticos o especificados.
• Las programaciones de termostato de zona determinan cuándo se calculan las cargas de diseño. Todas las programaciones de zona, como iluminación, equipos eléctricos e infiltración, están activas durante el dimensionamiento con el tipo de día del periodo. Las programaciones de sistema e instalación, como gestores de disponibilidad y componentes, no son conocidas por los cálculos. Para excluir determinadas horas, utilice las programaciones de consigna de SummerDesignDay o WinterDesignDay. Por ejemplo, establecer la consigna de refrigeración en 99°C durante la noche para el tipo de día SummerDesignDay desactiva la refrigeración en esas horas.

Diferencias entre simulaciones de dimensionamiento automático y cálculos de diseño de refrigeración

En general, las cargas de calefacción y refrigeración de la tabla «HVAC Sizing Summary» de las simulaciones de dimensionamiento deberían coincidir aproximadamente con las de la pestaña Resumen de diseño de refrigeración. Puede haber diferencias por uno o varios motivos:

1. Al utilizar HVAC Detallado y los datos de actividad HVAC Detallado, las consignas y programaciones de simulación se definen por separado en el cuadro de zona HVAC y pueden diferir de las consignas de Actividad y las programaciones de HVAC. Con la opción predeterminada de datos de actividad HVAC Simple esto es mucho menos probable.
2. La ventilación mecánica se define en HVAC para los cálculos de diseño de calefacción y refrigeración, pero en el cuadro de circuito de aire para las simulaciones de dimensionamiento automático.
3. Las condiciones del aire suministrado se definen en el cuadro de zona HVAC para el dimensionamiento automático HVAC, mientras que para los cálculos de diseño se utilizan los datos bajo el encabezado Condiciones del aire de impulsión de la pestaña HVAC.
4. Los cálculos de diseño de refrigeración utilizan 2 pasos por hora, mientras que las simulaciones de dimensionamiento usan el número seleccionado para la simulación. Esta diferencia no aparece en calefacción, donde las condiciones interiores y exteriores son estáticas.
5. Los ajustes de WinterDesignDay controlan las simulaciones de dimensionamiento automático de calefacción; en cambio, el diseño de calefacción siempre usa valores fijos y hay menos posibilidad de resultados inesperados. Por ejemplo, allí no pueden incluirse ganancias internas de ocupantes y equipos, mientras que en el dimensionamiento automático sí pueden incluirse, deliberadamente o no, mediante programaciones compactas.
6. Si se selecciona la opción de ventilación natural calculada, esta se utiliza en las simulaciones de dimensionamiento automático cuando los horarios correspondientes lo permiten. Sin embargo, en los cálculos de dimensionamiento de refrigeración se utilizan los ajustes de ventilación natural programada, siempre que la ventilación natural esté activada.
7. La recuperación de calor puede activarse o no para cálculos de diseño de refrigeración, mientras que no se incluye al dimensionar las cargas de zona en las simulaciones automáticas.