Análisis de confort

Las simulaciones de EnergyPlus en DesignBuilder pueden generar abundantes datos sobre las condiciones ambientales del edificio y los niveles de confort de sus ocupantes. Los principales informes y métricas de confort estático y adaptativo disponibles son:

• TM59 y TM52, los métodos adaptativos más recientes de CIBSE para edificios residenciales y no residenciales.

• Part-O Cálculos de mitigación del sobrecalentamiento según la normativa de edificación británica para viviendas.

• Métodos adaptativos ASHRAE Standard 55 y CEN Standard 15251.

• ASHRAE 55-2004 método gráfico estático.

• Método estático Fanger PMV/PPD.

• Distribución de temperatura durante el periodo de simulación, proporciona horas por encima de 28°C, etc.

Pueden generarse los siguientes resultados relacionados con el confort:

• Temperatura interior del aire - temperatura media calculada del aire.
• Temperatura radiante interior  - temperatura radiante media (MRT) de la zona, calculada suponiendo que la persona está en el centro de la zona y sin ponderar ninguna superficie concreta.
• Temperatura operativa interior - media de las temperaturas interior del aire y radiante.
• Temperatura exterior de bulbo seco - datos del emplazamiento.
• Humedad relativa - humedad relativa media calculada del aire.
• Fanger PMV - voto medio estimado de Fanger calculado según ISO 7730.                
• Pierce PMV ET - voto medio estimado (PMV) calculado mediante la temperatura efectiva y el modelo de confort térmico de dos nodos de Pierce.                
• Pierce PMV SET - voto medio estimado (PMV) calculado mediante la temperatura efectiva «estándar» y el modelo de confort térmico de dos nodos de Pierce.                
• Índice de incomodidad de Pierce (DISC) - índice de incomodidad calculado con el modelo de confort térmico de dos nodos de Pierce.
• Índice de sensación térmica de Pierce (TSENS) - índice de sensación térmica (PMV) calculado con el modelo de confort térmico de dos nodos de Pierce.
• TSV de Kansas Uni - voto de sensación térmica (TSV) calculado con el modelo de confort térmico de dos nodos KSU.
• Horas de incomodidad (ropa de verano) - tiempo durante el cual la combinación de relación de humedad de la zona y temperatura operativa no está en la región ASHRAE 55-2004 para ropa de verano .
• Horas de incomodidad (ropa de invierno) - tiempo durante el cual la combinación de relación de humedad de la zona y temperatura operativa no está en la región ASHRAE 55-2004 para ropa de invierno .
• Horas de incomodidad (toda la ropa)  - tiempo durante el cual la combinación de relación de humedad de la zona y temperatura operativa no está en la región ASHRAE 55-2004 para ropa de verano o invierno .
• Vent. mecánica + vent. natural + infiltración - suma del aire exterior (en ac/h) que entra en la zona a través de:
• El sistema de distribución de aire HVAC +
• Infiltración +
• Ventilación natural

Estos datos pueden mostrarse con todos los incrementos temporales. Además, las temperaturas del aire, radiante y operativa pueden mostrarse como curvas de distribución, descritas más abajo.

Puedes consultar información más detallada sobre los algoritmos de Fanger, Pierce y Kansas State University de predicción de confort térmico en el apartado Fundamentos de EnergyPlus .

El dato Vent. mecánica + vent. natural + infiltración es la suma del aire fresco suministrado por el sistema HVAC y del aire exterior por infiltración y ventilación natural, en renovaciones de aire por hora (ac/h). Junto con los demás resultados ambientales, puede ser muy útil para comprobar la incomodidad de los ocupantes.

Nota 1: Es posible mostrar los datos de confort solo para periodos ocupados seleccionando 2-Solo periodos ocupados como Informes ambientales y de confort de zona en la pestaña Resultados del cuadro de opciones de simulación. Esta opción se aplica a todos los datos descritos en este apartado de ayuda sobre análisis de confort.

Nota 2: Los datos de confort no se generan cuando la opción de modelo Datos de ganancias se establece en Agrupadas. Esto se debe a que EnergyPlus solicita los cálculos de confort en la declaración «PEOPLE», que no se utiliza con ganancias agrupadas.

Datos a nivel de bloque y edificio

Los datos de confort anteriores se calculan para los bloques mediante medias ponderadas por superficie de suelo de las zonas del bloque. Por ejemplo:

Temperatura media del aire del bloque (Ta) = (A1 x Taz1 + A1 x Taz2 + A3 x Taz3 + ...) / (A1 + A2 + A3 + ...)

Donde:

An es el área de suelo de la zona n,

Tazn es la temperatura del aire de la zona n

Hay una excepción, Vent. mecánica + vent. natural + infiltración, que se calcula de manera similar pero utilizando medias ponderadas por volumen, es decir, volúmenes de zona en lugar de áreas de suelo en la ecuación anterior.

Los datos del edificio se calculan de la misma forma, pero incluyendo todos los bloques.

si la opción Incluir zonas no ocupadas en totales y medias de bloque y edificio no está activada, las zonas no ocupadas no se incluyen en la ecuación anterior.

Nota: si todas las zonas del bloque o edificio están desocupadas y la opción no está activada, el denominador es cero, se muestra un mensaje de error y se eliminan los resultados.

Distribución de temperatura

Descripción resumida

 

Para ver las gráficas de distribución de temperatura sigue este procedimiento:

 

1. Selecciona la opción Distribución de temperatura en la pestaña Resultados del cuadro de opciones de simulación antes de ejecutar la simulación.
2. Si necesitas datos de distribución solo para periodos ocupados, como suele ser habitual, selecciona la opción 2-Solo periodos ocupados para Informes ambientales y de confort de zona en la pestaña Resultados del cuadro de opciones de simulación, también antes de la simulación. Si lo haces y la zona está siempre desocupada, no verás resultados.
3. Ejecuta la simulación para el periodo de interés. No es necesario seleccionar resultados subhorarios, horarios, diarios o mensuales si solo necesitas la distribución de temperatura.
4. Navega hasta la zona de interés; debes necesariamente estar en el nivel de zona para ver los datos de distribución de temperatura.
5. Establece la opción Intervalo del panel Opciones de visualización en Distribución y la opción Datos en Confort
6. Consulta la gráfica de distribución de temperatura.

Descripción detallada

 

Si solicitaste Distribución de temperatura antes de la simulación, puedes generar curvas de distribución de temperatura que muestren «horas a», «horas por debajo» y «horas por encima» de los niveles de temperatura en intervalos de 1°C durante el período de ocupación. Los intervalos incluyen datos desde la temperatura indicada hasta esa temperatura + 1°C; así, el intervalo «12°C» contiene datos del rango 12°C <= T < 13°C.

 

El conjunto de resultados de distribución de temperatura se calcula a partir de datos subhorarios generados durante la simulación, independientemente de que se hayan solicitado resultados subhorarios u horarios. Por tanto, si cambias el número de pasos temporales por hora, puedes observar ligeras diferencias entre ejecuciones.

 

Para ver la distribución de temperatura, establece la opción Intervalo del panel Opciones de visualización en Distribución y la opción Datos en Confort. Estos datos ayudan a obtener una visión general del confort o falta de confort proporcionado por el edificio a lo largo del tiempo y pueden compararse con criterios de referencia.

 

Por ejemplo, CIBSE proporciona las siguientes temperaturas máximas estivales y criterios de sobrecalentamiento de referencia:

 

En oficinas, escuelas y viviendas (zonas de estar), no más del 1% de las horas anuales ocupadas debería superar una temperatura operativa de 28°C. En dormitorios de viviendas, no más del 1% de las horas anuales ocupadas debería superar una temperatura operativa de 26°C.

 

UK DfES Building Bulletin BB87 recomienda un criterio admisible de sobrecalentamiento de 80 horas ocupadas al año por encima de una temperatura del aire de 28°C.

Nota 1: Los datos de distribución de temperatura solo están disponibles a nivel de zona.

Nota 2: Estos datos no están disponibles cuando se utiliza la opción de modelo de ganancias Agrupadas , ya que están vinculados al conjunto de datos «People» de EnergyPlus, que no se genera para ganancias agrupadas.

Nota 3: Estos datos no están disponibles si se selecciona la opción 1 paso temporal por hora .

Nota 4: Actualmente la distribución de temperatura solo puede mostrarse en °C, incluso si se han seleccionado unidades IP. No obstante, puedes encontrar tablas de resultados en °F en el archivo de salida eplustbl.htm y representarlas en una hoja de cálculo.

Ejemplo de resultados de distribución de temperatura

Resultados relacionados con la gráfica simplificada de ASHRAE 55-2004

El dato Las horas de incomodidad se basan en si la relación de humedad y la temperatura operativa están dentro de la región mostrada en ASHRAE Standard 55-2004, figura 5.2.1.1. Para estos resultados, la temperatura operativa se simplifica como la media de las temperaturas del aire y radiante media. En verano se utiliza 0.5 Clo y en invierno 1.0 Clo. Las gráficas siguientes se basan en las tablas que extienden los valores ASHRAE hasta una relación de humedad cero.

En algunos casos puede haber muchas horas de incomodidad en una zona aunque la temperatura del aire esté dentro de los intervalos normales. Si ocurre, comprueba:

1. Las temperaturas operativas, que pueden diferir mucho en espacios muy acristalados en verano o mal aislados en invierno.
2. Que los niveles de humedad estén dentro del intervalo: una ventilación insuficiente puede producir humedades muy altas o muy bajas. La temperatura mínima de confort con ropa de invierno y aire muy seco es 21.7°C / 71°F, valor que puede ser inferior a algunas consignas de calefacción. Del mismo modo, en verano con aire muy húmedo, las temperaturas operativas superiores a 26.8°C / 80.2°F se consideran demasiado calientes con ropa de verano.

Ropa de invierno

Ropa de verano

Nota: en las evaluaciones de confort ASHRAE 55 pueden superarse los criterios con independencia de la temperatura si la humedad relativa es demasiado alta.

También puedes determinar niveles de confort distribuidos mediante cálculos de confort CFD.

Nota sobre el cálculo de horas de incomodidad

 

El dato Las horas de incomodidad mostradas por DesignBuilder son similares a los datos «Time Not Comfortable Based on Simple ASHRAE 55-2004» del informe resumen, pero EnergyPlus utiliza un método diferente de DesignBuilder para calcular las horas de incomodidad a nivel de edificio. «Time not comfortable Based on Simple ASHRAE 55-2004» es la suma de las horas del año en que una o más zonas del edificio incumplen los criterios de confort ASHRAE 55. DesignBuilder calcula las horas de incomodidad del edificio del mismo modo que otros valores medios del edificio , como media de todas las zonas ponderada por área de suelo.