Áreas y volúmenes geométricos

DesignBuilder ofrece gran flexibilidad para definir la geometría de bloques y zonas y transmitirla a los distintos cálculos. Entre las opciones se incluyen bloques dibujados mediante medidas exteriores que proporcionan una geometría interior correcta para calcular áreas de suelo y volúmenes de zona derivados del espesor real de las superficies. También puede utilizarse un método más sencillo en el que las dimensiones dibujadas de bloques y zonas son exactamente las usadas en los cálculos y no se considera el espesor de las superficies.

Plantilla de criterios geométricos

Seleccione la plantilla que mejor se adapte a la forma de definir la geometría del edificio. Se incluyen las siguientes plantillas:

Simple - las superficies, áreas de suelo y volúmenes de zona utilizados en los cálculos se derivan directamente de las dimensiones dibujadas de bloques y zonas. Si los bloques se dibujan con medidas interiores, se considera que el modelo utiliza un criterio interior; si se dibujan con dimensiones exteriores, utiliza un criterio exterior. Para obtener un criterio de eje, dibuje los bloques por el eje entre las dimensiones interiores y exteriores. Esta es la única opción ofrecida por la mayoría de otras herramientas de simulación energética.
Mediciones exteriores - opción predeterminada para simulación: los bloques se dibujan con dimensiones exteriores y las superficies utilizadas en cálculos térmicos se derivan de la geometría exterior de la zona, mientras que los volúmenes de aire y áreas de suelo se derivan de su geometría interior. Esta opción funciona bien en simulaciones EnergyPlus, pero no es compatible con UK NCM, que requiere dimensiones interiores de superficie para los cálculos de transferencia de calor.
Mediciones exteriores hasta la parte superior de la cubierta - como Mediciones exteriores pero la geometría de zona se extiende hasta la parte superior de las cubiertas planas.
Compatibilidad con versiones anteriores a v4 de DesignBuilder - las superficies se obtienen como en v3 y anteriores, donde se utilizaba un único ajuste «Espesor de muro de bloque» para definir el espesor de todos los muros exteriores del bloque. Para modelos de v3 y anteriores cargados en v4 y posteriores, el antiguo atributo «Espesor de muro de bloque» establece el Espesor de muro exterior al nivel de bloque.
Mediciones exteriores, geometría interior de zona - los bloques se definen con medidas exteriores y las dimensiones de superficie, el volumen de zona y las áreas de suelo se derivan de la geometría interior de zona.
Perímetro exterior UK NCM - los bloques se dibujan con medidas exteriores y las simulaciones utilizan medidas interiores para superficies, áreas de suelo y volumen de zona. El espesor de los cerramientos de muros exteriores y cubiertas inclinadas define las superficies y el volumen interiores de zona, etc. Utilice esta plantilla para trabajos NCM cuando el modelo se haya definido o se vaya a definir mediante medidas exteriores de bloque. Puede ser útil cuando se vaya a utilizar un modelo dibujado previamente con medidas exteriores o al importar desde BIM, donde las superficies representan la geometría exterior del edificio.
Perímetro interior UK NCM - los bloques se dibujan con medidas interiores y las simulaciones utilizan esas medidas para superficies, área de suelo y volumen de zona. Para trabajos NCM, utilice esta plantilla como opción más sencilla en proyectos donde pueda dibujarse o importarse la geometría interior del edificio.

Se aplica el mecanismo habitual de herencia, por lo que cargar la plantilla requerida al nivel de edificio define el criterio geométrico de todo el edificio. Los ajustes solo pueden realizarse al nivel de edificio, pero los espesores de superficie fijos pueden definirse hasta el nivel de superficie y las profundidades de cámara pueden definirse hasta el nivel de zona.

La plantilla de criterios geométricos también puede seleccionarse al crear un edificio nuevo.

Consejo: Después de realizar cambios en el modelo que puedan afectar a la geometría, incluida la selección del tipo de cerramiento y los ajustes descritos en esta página, actualice manualmente el Navegador pulsando el icono Actualizar de su barra de herramientas. Esto garantiza que el Navegador esté sincronizado con el modelo.

Geometría y áreas de superficie de zona

Este ajuste define si los datos geométricos de superficie utilizados en el cálculo (transferencia de calor, etc.) se basan en las dimensiones interiores o exteriores del volumen de zona. Las opciones son:

1-Interior - las dimensiones y áreas de superficie utilizadas en cálculos térmicos se derivan de la geometría interior de zona. Se obtiene a partir de la geometría exterior reduciéndola según el espesor de cada superficie y las cámaras de suelo o techo. Para cada tipo de superficie, el espesor procede de a) el espesor del cerramiento o b) un valor que lo sustituye, establecido bajo el encabezado Espesor de superficie fijo . Compruebe atentamente las notas siguientes cuando utilice esta opción.
2-Exterior - las dimensiones y áreas de superficie utilizadas en cálculos térmicos se derivan de la geometría exterior de zona, que en un bloque de una sola zona es exactamente igual a las dimensiones exteriores del bloque.

Nota 1: Cuando se selecciona la opción 1-Volumen interior y se utilizan espesores de superficie distintos de cero, los dispositivos de sombreado de bloques componentes situados junto al bloque al nivel de edificio no serán exactamente adyacentes a las correspondientes superficies interiores de zona utilizadas en las simulaciones, que están desplazadas hacia dentro respecto a la geometría exterior del bloque. El hueco resultante permitirá el paso de radiación solar a las ventanas, algo que no se apreciará al observar el modelo al nivel de edificio o en la pantalla de visualización. Por ello se aconseja evitar la combinación de geometría 1-Volumen interior , espesores de superficie distintos de cero y bloques componentes exteriores utilizados como dispositivos de sombreado local. Este problema no se presenta con el mecanismo de sombra local , que garantiza que aleros, aletas laterales y lamas se desplacen junto con la ventana.

Nota 2: Cuando se selecciona la opción 1-Volumen interior y se utilizan espesores de superficie distintos de cero, para algunas geometrías de zona no puede generarse el volumen interior y se utilizan en su lugar las superficies exteriores de zona. Este problema se trata con más detalle abajo en Condiciones especiales.

Método de cálculo del volumen de zona

Este ajuste determina si se utilizan medidas interiores o exteriores para calcular el volumen de zona necesario para calcular volúmenes de aire, etc.

1-Interior - el volumen de zona utilizado en cálculos térmicos se deriva de la geometría interior de zona.
2-Exterior - el volumen de zona utilizado en cálculos térmicos se deriva de la geometría exterior de zona.

Nota: Salvo indicación contraria de la normativa regional de modelado, normalmente debe utilizarse el ajuste 1-Volumen interior para calcular el volumen de zona, de modo que tenga en cuenta el espesor de las superficies y las cámaras de suelo y techo incluidas.

Método de cálculo del área de suelo de zona

Este ajuste determina si se utilizan medidas interiores o exteriores para calcular el área de suelo de zona. Las opciones son:

1-Interior - el volumen de zona utilizado en cálculos térmicos se deriva de la geometría interior de zona.
2-Exterior - el volumen de zona utilizado en cálculos térmicos se deriva de la geometría exterior de zona.

El área de suelo calculada mediante el método seleccionado se utiliza para:

El área de suelo de zona utilizada para calcular la ocupación y otras ganancias internas a partir de valores definidos por el usuario por unidad de área de suelo.
Las categorías Ocupadas y no ocupadas de Áreas de Suelo y Volúmenes indicadas al nivel de edificio en la pestaña Actividad.
Valores de área de suelo para informes generales, por ejemplo informes UK Part-L y EPC.

Nota: Salvo indicación contraria de la normativa regional de modelado, normalmente debe utilizarse el ajuste 1-Volumen interior para calcular el área de suelo de zona.

Consejo: Para zonas con muros de espesor finito, esta área de suelo no será igual al área total de las superficies de suelo enumeradas en el Navegador, cuya geometría se basa en el método Geometría y áreas de superficie de zona .

Método de relación ventana-muro

Este ajuste especifica si se utiliza la superficie exterior o interior del muro para calcular el área disponible para acristalamiento. Esta opción solo está visible cuando la opción Geometría y áreas de superficie de zona se establece en 2-Exterior. Las opciones son:

1-Interior, donde la disposición del acristalamiento de las fachadas predeterminadas (no personalizadas) se calcula a partir del área interior disponible de los muros exteriores. Por ejemplo, si hay una cámara de techo de altura distinta de cero (mediante el atributo Profundidad de cámara de techo ), el área de muro vista desde dentro será menor que desde fuera y esta menor área interior se utiliza para calcular el tamaño de la ventana. Considere el caso en que WWR se establece en 100%. Los ocupantes del edificio verán los muros exteriores totalmente acristalados, pero quienes los vean desde fuera verán opacas las áreas del muro exterior correspondientes a las cámaras de techo. Otro ejemplo es que la altura del antepecho del acristalamiento predeterminado se define respecto a la parte superior del suelo interior, no a la base del bloque. Las aberturas personalizadas no se ven afectadas por este ajuste.
2-Exterior, donde se utiliza toda la superficie exterior del muro para calcular el tamaño de las ventanas. Cuando se establece esta opción y se especifica un WWR del 100%, quienes observen desde fuera verán un edificio completamente acristalado. En general, es más evidente cómo funciona este ajuste porque solo hay que considerar un área de muro.

Nota importante: Cuando el Método de relación ventana-muro está configurado para utilizar la superficie 2-Exterior del muro, las vistas renderizadas en las pantallas Visualización, Iluminación natural y CFD muestran por defecto una sola capa. Por tanto, todos los elementos de superficie, incluidos muros, particiones, suelos, techos y cubiertas, se muestran sin espesor y no se muestran las cámaras de suelo ni de techo. Esto permite representar con precisión las ventanas de tamaño completo. Esta opción requiere un tratamiento especial porque las ventanas pueden ocupar toda la superficie y entonces no sería posible mostrar su extensión junto con los espesores de los elementos.

Además, dado que los cálculos de iluminación natural utilizan los mismos elementos que se ven en la pantalla Visualización, los resultados se basarán en la geometría allí representada. Por tanto, según la geometría del modelo, la opción 2-Exterior puede no ser ideal si tiene previsto utilizar el modelo para cálculos de iluminación natural.

Espesores de superficie fijos

El espesor geométrico de cada superficie puede calcularse a partir del cerramiento seleccionado, pero solo cuando la casilla del tipo de superficie correspondiente (lista de abajo) está desmarcada. Para sustituir el espesor, marque la casilla correspondiente e introduzca el espesor fijo. Los ajustes pueden realizarse desde el nivel de edificio hasta el de superficie, lo que ofrece gran flexibilidad para la geometría del modelo.

En la mayoría de los casos basta con seleccionar la plantilla de criterios geométricos ; normalmente no será necesario sustituir los espesores de superficie indicados abajo.

Al nivel de zona no se muestran los espesores fijos de las superficies interiores, debido a la ambigüedad que se produciría si las 2 zonas conectadas por la superficie interior tuvieran ajustes distintos. Esto se aplica a particiones interiores, suelos interiores, muros semiexpuestos, suelos semiexpuestos y techos semiexpuestos.

Nota: El espesor de la superficie no afecta a las propiedades térmicas del muro, suelo, cubierta, etc. (valor U, masa térmica, etc.). Estas propiedades se basan exclusivamente en los datos de cerramiento especificados para la superficie.

Muro exterior

Si se desea sustituir el espesor de superficie del muro exterior (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor del muro (en m o in).

Muro bajo rasante

Si se desea sustituir el espesor de superficie del muro bajo rasante (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor del muro (en m o in).

Partición interior

Si se desea sustituir el espesor de superficie de la partición (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor del muro (en m o in).

Suelo en contacto con el terreno

Si se desea sustituir el espesor de superficie del suelo en contacto con el terreno (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor del suelo (en m o in).

Nota: En la mayoría de los casos los bloques de planta baja se miden desde el nivel del terreno y el cerramiento de la losa no se incluye en el volumen del edificio, por lo que este ajuste normalmente se sustituye por cero.

Suelo de sótano en contacto con el terreno

El suelo del sótano es el cerramiento utilizado para suelos subterráneos (es decir, el suelo está situado a una altura inferior a z=0). Si se debe especificar un espesor para la superficie del suelo del sótano en lugar de derivarlo del espesor del cerramiento, marca la casilla e introduce el espesor del suelo (en m o in).

Suelo exterior

Si se desea sustituir el espesor de superficie del suelo exterior (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor del suelo (en m o in).

Suelo interior

Si se desea sustituir el espesor de superficie del suelo interior (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor del suelo (en m o in).

Muro semiexpuesto

Si se desea sustituir el espesor de superficie del muro semiexpuesto (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor del muro (en m o in).

Suelo semiexpuesto

Si se desea sustituir el espesor de superficie del suelo semiexpuesto (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor del suelo (en m o in).

Techo semiexpuesto

Si se desea sustituir el espesor de superficie del techo semiexpuesto (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor del techo (en m o in).

Cubierta plana

Si se desea sustituir el espesor de superficie de la cubierta plana (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor de la cubierta plana (en m o in).

Cubierta inclinada

Si se desea sustituir el espesor de superficie de la cubierta inclinada (es decir, no derivarlo del espesor del cerramiento), marque la casilla e introduzca el espesor de la cubierta inclinada (en m o in).

Consideraciones para CFD

DesignBuilder CFD puede incluir varias zonas en un único dominio, pero en ese caso es importante que todas las particiones y suelos/techos interiores que separan zonas en el dominio tengan un espesor finito distinto de cero. Las superficies interiores del dominio con espesor nulo se ignorarán en el análisis y no supondrán una barrera al flujo de aire.

Consideraciones para análisis paramétrico y optimización

En estudios paramétricos o de optimización donde se modifica el espesor de muros u otras superficies como parte de las variaciones paramétricas, puede haber otros efectos importantes en la geometría del modelo, como cambios en el área de suelo (y por tanto en ganancias internas, ventilación, etc.) y el volumen de zona (y por tanto en ventilación e infiltración). Para evitarlos puede fijar el espesor de superficie en la parte pertinente del modelo. Por ejemplo, si se varía el espesor del aislamiento de un muro en un análisis paramétrico y no se desea que afecte al área y volumen de zona, puede aplicarse un espesor de muro exterior constante.

Consejo: la forma más sencilla de evitar estos problemas sería utilizar desde el principio la plantilla de criterios geométricos «Simple».

Profundidades de cámaras

Profundidad de cámara de techo

La profundidad de la cámara de techo (en m o in). Se utiliza, además de cualquier espesor aplicado a la superficie de techo o cubierta, para reducir el volumen interior y las áreas de superficie de zona y tener en cuenta la cámara.

Cuando se utiliza la opción 1-Interior de geometría y áreas de superficie de zona, las cámaras de techo reducirán la altura de las superficies de muro de zona utilizadas en la simulación. Asimismo, al utilizar la opción 1-Interior de método de cálculo del volumen de zona, las cámaras de techo reducirán el volumen de zona para los cálculos de flujo de aire e intercambio de calor.

Nota: Si el cerramiento de techo o cubierta ya incluye una cámara de aire para definir la cámara de techo y se utiliza su espesor para definir el volumen interior, introduzca aquí 0. Del mismo modo, si la cámara de techo ya se modela mediante una zona propia, introduzca 0.

Profundidad de cámara de suelo

La profundidad de la cámara de suelo (en m o in). Se utiliza, además de cualquier espesor aplicado a la superficie de suelo, para reducir el volumen interior y las áreas de superficie de zona y tener en cuenta la cámara.

Cuando se utiliza la opción 1-Interior de geometría y áreas de superficie de zona, las cámaras de suelo reducirán la altura de las superficies de muro de zona utilizadas en la simulación. Asimismo, al utilizar la opción 1-Interior de método de cálculo del volumen de zona, las cámaras de suelo reducirán el volumen de zona para los cálculos de flujo de aire e intercambio de calor.

Nota: Si el cerramiento de suelo ya incluye una cámara de aire para la cámara de suelo y se utiliza su espesor para definir el volumen interior, introduzca aquí 0. Del mismo modo, si la cámara ya se modela mediante una zona propia, introduzca 0.

Condiciones especiales

No puede generarse la geometría interior

Al utilizar la opción 1-Interior del ajuste Geometría y áreas de superficie de zona , DesignBuilder crea un «volumen interior» desplazando todas las superficies de zona hacia dentro según los espesores de cerramiento (o los espesores fijos especificados). Este proceso se denomina «reducción». Sin embargo, en algunos casos no es posible y no se puede generar el volumen interior. Los dos motivos principales son:

Cuando la geometría del volumen interior resultante no cabe físicamente, a menudo porque el espesor de superficie es excesivo. Por ejemplo, pequeños quiebros en la geometría de superficie de dimensión igual o inferior a 2 x el espesor de superficie (imagen siguiente), o zonas con esquinas de ángulo agudo y cerramientos de muro gruesos.
Zonas en las que uno o más vértices de la geometría exterior de zona tienen 4 o más superficies adyacentes.

Si falla el proceso de reducción, el software utiliza un mecanismo alternativo en el que se emplea la geometría exterior de zona para todas las superficies térmicas de zona. Aunque DesignBuilder no puede generar la geometría interior completa de estas zonas, sí puede calcular sus volúmenes interiores y áreas de suelo con bastante precisión mediante un algoritmo más sencillo basado en la geometría exterior y los espesores de superficie.

La geometría interior se calcula zona por zona, por lo que si falla la reducción en 1 zona de un bloque, no debería afectar al proceso en las demás zonas del bloque.

El espesor de muro es una media ponderada

Cuando una superficie comprende más de una adyacencia, cada una con un cerramiento distinto, DesignBuilder debe utilizar un espesor medio de superficie ponderado por área. Por ejemplo:

Cuando una superficie de muro tiene dos espesores distintos, por ejemplo interior y exterior. Este caso se ilustra abajo.
Cuando la superficie de techo tiene dos espesores distintos (cubierta plana y suelo interior).

Ejemplos de criterios geométricos

Mediciones exteriores, vista en perspectiva

Mediciones exteriores, vista en sección

Muro cortina acristalado: ejemplo

Al modelar acristalamiento continuo para muros cortina, atrios, invernaderos, etc., suele ser necesario modelar acristalamientos que se unen en las esquinas. Las ventanas no pueden unirse literalmente de este modo porque EnergyPlus requiere que todas las aberturas (ventanas, puertas, etc.) se coloquen en una superficie principal con al menos un pequeño espacio entre la abertura y el borde de la superficie. Sin embargo, utilizando un espesor pequeño de muro puede dar la apariencia de ventanas adyacentes, como se muestra abajo.

Un espesor pequeño de muro, abajo, permite que el acristalamiento cubra la mayor parte del muro y produce buenos resultados (abajo).

Un espesor mayor de muro, abajo, requiere más área para permitir la unión de los muros en las esquinas y el acristalamiento no se une «alrededor de la esquina», lo que produce malos resultados (abajo).