Detalles del emplazamiento - Terreno

pestaña Ubicación de los datos del modelo en el nivel de emplazamiento

Modelado del terreno

Método de modelado del terreno

DesignBuilder ofrece 4 métodos para modelar la transferencia de calor entre el terreno, el ambiente exterior y el edificio. Selecciona uno de los siguientes.

• 1-Estándar , método predeterminado que utiliza 12 Temperaturas mensuales del terreno fijas para definir la temperatura en el límite exterior de las superficies del edificio adyacentes al terreno. Es conceptualmente el método más sencillo, pues se basa en transferencia 1-D, pero requiere conocer previamente la temperatura del terreno bajo el edificio para calcular con precisión el intercambio de calor. Como rara vez se conoce, puede producir errores importantes y no se recomienda cuando se requiere precisión.
• 2-Kiva Basic , que utiliza un solo objeto Kiva foundation para representar la transferencia de calor hacia, desde y dentro del terreno. Es adecuado para simular con precisión edificios pequeños, como viviendas, donde un único objeto Kiva foundation puede representar de forma realista el terreno y su conexión con el edificio. Requiere pocos datos adicionales respecto a la opción 1-Estándar para definir las propiedades del terreno, pero mejora notablemente la precisión. Véanse los detalles abajo.
• 3-Dominio de terreno , método más detallado que las 2 opciones anteriores que utiliza objetos de EnergyPlus dominio de terreno para representar la configuración del terreno, sótano y cimentación y su adyacencia al edificio. Véanse los detalles abajo.
• 4-Kiva Full , la opción más precisa y flexible, utiliza el sistema Kiva de EnergyPlus para calcular por diferencias finitas bidimensionales la transferencia de calor hacia, desde y dentro del terreno. Véanse los detalles abajo.

Nota: Para los cálculos de diseño de calefacción y refrigeración siempre se utiliza el método 1-Estándar , independientemente del método de modelado del terreno elegido.

Método estándar

 

Este es el método predeterminado. Encontrarás información detallada sobre el método 1-Estándar de modelado del terreno en la sección Modelado del terreno - Método estándar .

Método Kiva Basic

 

Kiva permite modelar el terreno con detalle introduciendo pocos datos. La opción Kiva Basic es una forma sencilla de iniciarse en las simulaciones Kiva y es adecuada para edificios pequeños donde un único objeto Kiva foundation puede representar de forma realista el terreno, cimentación, aislamiento y adyacencias al edificio. Las temperaturas mensuales, profundas y superficiales del terreno descritas abajo no se utilizan en simulaciones Kiva.

 

Cuando se selecciona la opción 2-Kiva Basic como método de modelado del terreno aparecen otros 2 elementos: Ajustes de Kiva foundation y Kiva foundation. Son los únicos ajustes adicionales necesarios para definir el modelado y las adyacencias del terreno.

 

DesignBuilder calcula automáticamente la proporción del perímetro del suelo expuesta al exterior a partir de las adyacencias de las superficies del modelo.

Nota: Esta opción equivale exactamente a 4-Kiva Full cuando se activa la casilla Adyacencia Kiva en el nivel de edificio y se seleccionan los Kiva foundation en ese nivel sin ajustes que los sobrescriban en bloques, zonas o superficies.

ajustes de Kiva foundation

Selecciona un componente de ajustes de Kiva foundation que define las propiedades térmicas y superficiales del suelo, la extensión del dominio y algunas opciones de cálculo.

Kiva foundation

Selecciona un único objeto Kiva foundation para definir la extensión y propiedades del aislamiento y los detalles de muros y zapatas.

Nota: Estos ajustes se aplican automáticamente a todas las superficies del modelo adyacentes al terreno al utilizar el método 2-Kiva Basic .

Método de dominio de terreno

 

El sistema Ground domain de EnergyPlus permite acceder de forma relativamente rápida y sencilla al modelado avanzado del terreno de las herramientas de preprocesamiento Slab y Basement. En versiones antiguas de EnergyPlus estas se ejecutaban externamente y sus resultados debían incorporarse manualmente como datos de entrada de EnergyPlus. Consulta la ayuda de EnergyPlus Auxiliary Programs para más información sobre estas herramientas antiguas.

 

La gestión de las condiciones de contorno de temperatura se define en la pestaña Temperaturas no perturbadas del terreno del cuadro de diálogo de dominio de terreno. Los cálculos usan datos meteorológicos horarios y propiedades del suelo. Las temperaturas mensuales, profundas y superficiales descritas abajo no se usan en estas simulaciones.

 

Selecciona la opción 3-Dominio de terreno para activar el modelo de dominio de terreno. Aparece una opción para indicar el número de objetos que se utilizarán; se mostrarán tantos como se introduzcan, como se ve abajo.

 

 

Normalmente tendrás que crear nuevos objetos de dominio de terreno para definir las condiciones exactas del modelo.

Nota: Los dominios de terreno no se usan en cálculos de diseño de calefacción ni refrigeración. En ese caso, las superficies adyacentes al terreno y asignadas a objetos de dominio de terreno utilizan las Temperaturas mensuales del terreno en el otro lado.

Nota: Debes conectar los dominios definidos y seleccionados a las superficies adyacentes al terreno para completar la definición. Las superficies de muros enterrados pueden seleccionarse como sótanos, y cualquier suelo en contacto con el terreno puede definirse como losa o sótano.

Consejo: La conexión entre dominio y superficie puede ajustarse en los niveles de edificio, bloque, zona y superficie. Hacerlo en edificio, bloque o zona permite asociar rápidamente varias superficies adyacentes a un dominio.

Método Kiva Full

 

Kiva permite modelar el terreno con detalle introduciendo pocos datos. La opción Kiva Full proporciona acceso a todas las capacidades Kiva de EnergyPlus para simular con precisión el terreno, las cimentaciones, el aislamiento y sus adyacencias. Mejora el método de dominio de terreno en precisión, flexibilidad y velocidad. Las temperaturas mensuales, profundas y superficiales descritas abajo no se usan en simulaciones Kiva.

 

DesignBuilder calcula automáticamente la proporción del perímetro del suelo expuesta al exterior a partir de las adyacencias de las superficies del modelo.

 

Cuando se selecciona la opción 4-Kiva Full como método de modelado del terreno también debes seleccionar aquí, en el nivel de emplazamiento, los ajustes de Kiva foundation . Además, cada superficie adyacente al terreno tiene una opción para definir su adyacencia a una Kiva foundation. Normalmente debes activarla y seleccionar la cimentación Kiva adecuada.

ajustes de Kiva foundation

Selecciona la opción ajustes de Kiva foundation que define las propiedades térmicas y superficiales del suelo, la extensión del dominio y algunas opciones de cálculo.

Superficie

Textura del terreno

Selecciona la textura que representará el terreno en la vista renderizada de la pantalla Visualización .

Reflectancia solar y visible de la superficie

Número decimal entre 0.0 y 1.0 que caracteriza la reflectividad media anual del terreno. Se utiliza para calcular la radiación solar reflejada por el terreno. Esta fracción se usa en la siguiente ecuación:

GroundReflectedSolar = (BeamSolar x COS(SunZenithAngle) + DiffuseSolar) x GroundReflectance

Reproducido del IBPSA BEM Book.

Nota importante: La reflexión del terreno siempre se calcula, aunque no esté seleccionada la opción Modelar todas las reflexiones exteriores y la sombra sobre la radiación solar reflejada por el terreno . En ese caso se considera que el plano del terreno no tiene obstáculos: se ignora la sombra que proyectan el edificio o los bloques componentes. Es decir, la sombra sobre la radiación reflejada por el terreno solo se tiene en cuenta si se activa la opción Modelar todas las reflexiones exteriores y la sombra sobre la radiación solar reflejada por el terreno .

La reflectancia del terreno también se utiliza para cuantificar la reflexión de luz visible en los cálculos de Iluminación natural .

A continuación se muestran valores típicos de reflectancia de varios tipos de superficie.

Reflectancia del terreno de superficies en primer plano de ASHRAE 2009 HOF. Fuente: adaptado de Thevenard y Haddad (2006).

La reflectancia predeterminada del terreno es 0.2.

Modificador de radiación solar reflejada por nieve

Número entre 0.0 y 10.0 que modifica la reflectancia básica del terreno cuando está nevado. El valor de GroundReflectanceUsed (abajo) debe ser <=1.

GroundReflectanceUsed  = GroundReflectance x ModifierSnow

Durante las simulaciones el terreno se considera cubierto de nieve cuando SnowDepth en el archivo meteorológico horario es > 0.

Del IBPSA BEM Book:

El modificador predeterminado es 2 tanto para radiación solar como para luz natural, lo que da una reflectancia total predeterminada del terreno cubierto de nieve de 0.2 x 2 = 0.4, adecuada para un emplazamiento urbano típico.

Modificador de luz natural reflejada por nieve

Número entre 0.0 y 10.0 que modifica la reflectancia básica del terreno cuando está nevado. El valor de DaylightingGroundReflectanceUsed (abajo) debe ser <=1.

DaylightingGroundReflectanceUsed  = GroundReflectance x ModifierSnow

Durante las simulaciones el terreno se considera cubierto de nieve cuando SnowDepth en el archivo meteorológico horario es > 0.  

Temperaturas mensuales del terreno

Hay 12 campos para representar la temperatura media del terreno de cada mes. Estas temperaturas se usan como temperatura exterior de las superficies adyacentes al terreno.

La profundidad a la que se aplican depende del espesor del cerramiento de terreno añadido al cerramiento principal de suelo o muro.

Precaución: En general no es apropiado utilizar las temperaturas «no perturbadas» calculadas por el conversor meteorológico y facilitadas en la cabecera de los archivos horarios EnergyPlus: son demasiado extremas para el suelo bajo edificios acondicionados habituales. Un valor predeterminado razonable de 2°C menos que la temperatura interior media mensual del edificio es adecuado para edificios grandes. En edificios más pequeños, las temperaturas del terreno estarán entre ese valor y las temperaturas no perturbadas.

Encontrarás más información para determinar temperaturas adecuadas del terreno en Modelado del terreno y en el documento EnergyPlus Auxiliary Programs.

Temperaturas profundas del terreno

Hay 12 campos para representar la temperatura mensual del terreno profundo no perturbado. Se utilizan cuando la opción 1-Profunda Temperatura de referencia del terreno se emplea en un gestor de consigna 15-Seguir temperatura del terreno .

Consejo: Las temperaturas profundas no perturbadas suelen obtenerse de la cabecera del archivo meteorológico epw.

Temperaturas superficiales del terreno

Hay 12 campos para representar la temperatura mensual del terreno superficial no perturbado. Se utilizan cuando la opción 2-Superficial Temperatura de referencia del terreno se emplea en un gestor de consigna 15-Seguir temperatura del terreno .

Consejo: Las temperaturas superficiales no perturbadas suelen obtenerse de la cabecera del archivo meteorológico epw.

Temperaturas del terreno FCFactor

Los códigos y normas como ASHRAE 90.1, 90.2 y California Title 24 exigen que los cerramientos de muros enterrados y losas sobre el terreno o suelos enterrados no superen ciertos valores máximos de factores C y F, que no especifican los materiales de cada capa. Con la definición habitual por capas habría que crear un cerramiento de muro o suelo equivalente que reproduzca el comportamiento térmico, como masa y factor U, y utilizar las herramientas Basement y Slabs de EnergyPlus para generar las temperaturas mensuales del terreno.

Se ofrece por ello un método simplificado para crear cerramientos equivalentes y modelar la transferencia térmica por muros enterrados y suelos en cálculos de cumplimiento. Crea cerramientos basados en el factor C o F definido por el usuario, con dos capas: hormigón de 0.15 m con masa térmica y aislamiento ficticio sin masa térmica. EnergyPlus lo realiza internamente; el usuario solo define los valores C-factor o F-factor.

Hay 2 formas de definir las temperaturas utilizadas en los cálculos F-factor y C-factor mediante el ajuste de la fuente FCFactorMethod:

• 1-Archivo meteorológico horario , donde los valores mensuales proceden de la cabecera del archivo horario .epw seleccionado. La cabecera debe incluir al menos un conjunto de temperaturas mensuales. DesignBuilder lee el primero, que por convenio es el más próximo a la superficie.
• 2-Datos del modelo , donde las 12 temperaturas mensuales se definen abajo.