Herramientas de coeficientes de curvas de rendimiento

Hay varias herramientas para configurar curvas de rendimiento utilizables en simulaciones DesignBuilder EnergyPlus a partir de fichas de fabricantes:

• Generador de curvas de DesignBuilder: Se accede desde el panel de información del cuadro Curvas.

• Utilidades de generación de curvas VRF: Hojas de cálculo especializadas para generar curvas EnergyPlus que permitan simular con precisión sistemas de flujo de refrigerante variable (VRF).

• Herramienta de ajuste de curvas EnergyPlus: Genera coeficientes de curvas de rendimiento para cualquier equipo HVAC modelado con curvas Biquadratic, Cubic o Quadratic a partir de fichas de fabricantes de equipos HVAC.

• Herramienta de coeficientes de curvas de rendimiento de enfriadoras: Genera coeficientes de curvas de rendimiento para enfriadoras y otros equipos HVAC modelados con curvas Biquadratic, Cubic o Quadratic a partir de fichas de fabricantes.

• Herramienta de ajuste de curvas de almacenamiento de hielo: Ayuda a generar coeficientes de curvas para ciclos de carga y descarga del almacenamiento térmico de hielo.
  

Todas estas utilidades gratuitas generan coeficientes de curvas de rendimiento para equipos HVAC modelados en DesignBuilder/EnergyPlus. Permiten introducir datos de rendimiento en distintas condiciones y generar automáticamente los coeficientes polinómicos para simular los equipos. Se utilizan habitualmente para enfriadoras, bombas de calor, baterías DX, ventiladores, bombas y otros equipos HVAC.

Notas sobre las herramientas «Chiller Performance Curve Coefficients» y «EnergyPlus Curve Fit»

 

Ambas herramientas EnergyPlus generan los mismos tipos de curvas (Biquadratic, Cubic y Quadratic) con principios matemáticos idénticos. Cada una está optimizada para su flujo principal, pero ambas pueden adaptarse y no se limitan estrictamente a un tipo de equipo o fluido.

 

Ambas permiten adaptar las variables independientes a las condiciones reales del equipo. Por ejemplo, pueden ajustarse etiquetas e intervalos para representar temperaturas de agua en lugar de aire y servir a sistemas agua-agua. Véase el artículo de unmet hours: https://unmethours.com/question/2059/air-source-heat-pump-curves. También pueden generarse las curvas cúbicas necesarias para modelar bombas de agua a carga parcial.

 

En esencia, las etiquetas son ejemplos ligados al propósito original de las herramientas, mientras que el ajuste matemático de curvas les da aplicación general. Puede utilizarse cualquiera de ellas u otra disponible para ajustar curvas Biquadratic, Cubic o Quadratic con independencia del equipo o fluido.

Para más información sobre todos los tipos de curvas, véase: Datos de curvas de rendimiento.

Cómo representa DesignBuilder las curvas de rendimiento

En el cuadro Curvas puede ver los datos gráficamente en la pestaña Gráfico de curva .

Al representar DesignBuilder una curva, los ejes y la leyenda dependen de si tiene una o varias variables:

Curvas de una variable (p. ej., Linear, Quadratic, Cubic, Quartic):

• Eje horizontal (X): variable independiente, p. ej., relación de carga parcial, fracción de caudal o temperatura.

• Eje vertical (salida): valor de salida de la curva, p. ej., modificador de potencia o eficiencia.

Curvas de varias variables (p. ej., Biquadratic, Bicubic):

• Eje horizontal (X): primera variable independiente, p. ej., temperatura de salida de agua refrigerada.

• Entradas de leyenda (Y, líneas de colores): segunda variable independiente mantenida constante para cada serie, p. ej., temperatura exterior o de fuente a distintos valores fijos.

• Eje vertical (salida): valor de salida, p. ej., modificador EIR o de capacidad.

La asignación depende del orden en que se introduzcan las variables independientes en la tabla de la herramienta de coeficientes.

Por ejemplo, al utilizar el generador de curvas de DesignBuilder:

• Columna x (primera variable) → eje horizontal (X)

• Columna y (segunda variable) → leyenda (Y)

Nota: Cambiar los intervalos mínimo y máximo de X e Y en el editor de curvas no cambia la asignación al eje o a la leyenda; solo cambia el intervalo evaluado.

Ejemplo: curva modificadora EIR de enfriadora por temperatura (bicuadrática)

Para una curva típica de modificación de la relación de entrada de energía (EIR) de una enfriadora en función de dos temperaturas, considere datos de rendimiento a varias temperaturas de salida de agua refrigerada y de entrada de agua del condensador. Esta sección muestra el gráfico en DesignBuilder y la validación de coeficientes entre las herramientas Generador de curvas y Coeficientes de curvas de rendimiento de enfriadoras .

Para modelar el rendimiento EIR de una enfriadora debes recoger cómo cambia su eficiencia con:

• Primera variable independiente (x): temperatura de impulsión/salida de agua (CWS)

• Segunda variable independiente (y): temperatura de entrada de agua del condensador (ECT)

• Value (z) = EIR = 1/COP

Modificador EIR en función de la temperatura: z = C₁ + C₂ · x + C₃ · x² + C₄ · y + C₅ · y² + C₆ · x · y

Recoja datos de rendimiento para varias combinaciones de temperaturas e introdúzcalos en la herramienta de curvas (p. ej., Curve Generator o Chiller_PerformanceCurve_Coefficients) junto con los valores EIR normalizados correspondientes respecto a las condiciones nominales.

Nota: Las herramientas requieren normalizar los datos dividiendo el valor de rendimiento de cada condición por el de referencia o nominal (p. ej., EIR real / EIR nominal). Esto garantiza que la curva resultante tenga valor 1.0 en condiciones de referencia, como espera DesignBuilder/EnergyPlus. En Generador de curvas puede hacerse introduciendo el valor de referencia en el campo Normalizar por .

Generar curvas con el generador de curvas

1. Abra la herramienta Generador de curvas en DesignBuilder desde el panel de información del cuadro Curvas .

2. Seleccione BiQuadratic en la lista Categoría de curva .

3. En la tabla de datos introduzca:

   • Columna x: temperaturas de salida de agua refrigerada (p. ej., 5, 7, 10, 15, 18°C)

   • Columna y: temperaturas de entrada de agua del condensador (p. ej., 25, 30, 35, 40, 45°C)

   • Columna Value: valores EIR correspondientes a cada combinación x, y

4. En Normalize by campo, introduce el valor EIR de referencia (por ejemplo, si COP = 2.71 en condiciones nominales, entonces EIR = 1/2.71 = 0.369 para la referencia)

5. Haga clic en el botón Calcular para generar los coeficientes

6. El panel derecho muestra:

   • Seis coeficientes bicuadráticos (c1 a c6), correspondientes a la ecuación:
     z = c1 + c2· x + c3· x² + c4· y + c5· y² + c6· x· y

   • Los valores mínimo y máximo de x e y según el intervalo de datos de entrada

   • Valor R² de bondad de ajuste

7. Haga clic en Copiar a DB para preparar el pegado de coeficientes al editor de curvas de DesignBuilder, o Guardar archivo de curva para introducirlos más tarde, o Copiar al portapapeles para pegarlos en una hoja de cálculo.

Generar curvas con la herramienta de coeficientes de enfriadoras

1. Abra la herramienta de hoja de cálculo Coeficientes de curvas de rendimiento de enfriadoras .

2. En la tabla de rendimiento introduzca:

   • CAP_NOM (kW): potencia nominal

   • CAP (kW): potencia real en cada condición

   • CWS (°C): temperaturas de salida de agua refrigerada (p. ej., 5, 7, 10, 15, 18°C)

   • ECT (°C): temperaturas de entrada de agua del condensador (p. ej., 25, 30, 35, 40, 45°C)

   • UNIT RATE (kW): potencia de entrada

   • EIR nominal: EIR en condiciones nominales

3. La hoja calcula las métricas EIR(Normalized), EIR(Normalized EIR_predicted), COP y EIR.

4. En la tabla «Coefficients for the Energy Input Ratio Function of Temperature curve (EIRFT)» la herramienta muestra:

   • Los coeficientes calculados identificados como (a, b, c, d, e, f), correspondientes a la forma bicuadrática estándar de la ecuación:
     z = a + b · x + c · x² + d · y + e · y² + f · x · y

   • Valor R² de bondad de ajuste

   • Otras medidas estadísticas de la regresión

Introducir coeficientes en DesignBuilder y ver el gráfico

Una vez generados los coeficientes con cualquiera de las herramientas, debe introducirlos en DesignBuilder para utilizarlos en la simulación:

1. Vaya al sistema HVAC Detallado

2. Seleccione el componente HVAC (p. ej., enfriadora, bombas de calor de circuito de planta)

3. Vaya a la sección Curvas de rendimiento

4. Copie una curva existente o añada una nueva.

5. Edite la curva para introducir los coeficientes de rendimiento

6. Haga clic en la pestaña Gráfico de curva para visualizarla

    

Ejemplo «Energy Input Ratio Modifier Function of Temperature Curve»:

• Copie una curva existente o añada una nueva y llámela «Example EIR Modifier Function of Temperature Curve»

• Abra el editor de curvas

• En el editor, elija el tipo adecuado (p. ej., Bi-Quadratic) e introduzca o pegue los coeficientes

• Establezca el intervalo de la curva para que coincida con xmin, xmax, ymin, ymax de las herramientas de coeficientes

En DesignBuilder, la pestaña Gráfico de curva muestra:

• Eje horizontal: temperaturas de impulsión de agua (p. ej., de 5°C a 18°C como temperatura de salida)

• Leyenda: temperatura exterior o del condensador mantenida constante para cada curva (por ejemplo, Y=25, Y=30, Y=35, Y=40, Y=45 representan el agua de entrada al condensador)

• Eje vertical: salida de la curva, p. ej., valor del modificador EIR

Cada línea de color muestra el multiplicador (por ejemplo, el multiplicador EIR) a distintas temperaturas del agua de salida mientras se mantiene constante la temperatura del agua de entrada al condensador. Por ejemplo, la línea verde (Y=25°C) muestra cómo varía EIR cuando la temperatura de salida del agua fría cambia de 5°C a 18°C y la temperatura del condensador es 25°C.

Comprobaciones importantes al usar herramientas de coeficientes

Para generar curvas precisas, verifique siempre:

1. Orden de columnas y asignación de ejes

    

   Asegúrese de que cada variable independiente se asigna al eje correcto. El orden de las columnas determina su posición en el gráfico:

    

   • Compruebe que la primera variable corresponde al eje horizontal

   • Compruebe que la segunda corresponde a la leyenda

   • Consulte la documentación de DesignBuilder o la EnergyPlus Input/Output Reference para confirmar el orden esperado en su tipo de curva

      

2. Valor de normalización

    

   Introduzca el valor de referencia correcto para normalizar la salida. Es esencial para que la curva valga 1.0 en condiciones de referencia. Depende del tipo de curva y del equipo modelado.

   Por qué importa: Un valor de normalización incorrecto hará que la curva no sea 1.0 en condiciones de referencia y causará errores o predicciones incorrectas. DesignBuilder/EnergyPlus utiliza la salida 1.0 como base para escalar el rendimiento durante la simulación. El valor de referencia concreto, p. ej., potencia nominal o EIR de referencia, debe determinarse según los datos y el tipo de curva.

Información adicional

Para más información, consulte:

1. Datos de curvas de rendimiento - Información general sobre curvas de rendimiento y el generador

2. Bomba de calor - Refrigeración / Bomba de calor - Calefacción - Aplicación de curvas de rendimiento para bombas de calor

3. Descripción técnica de Chiller:Electric:EIR - Descripción técnica detallada del modelo EIR de enfriadora y sus curvas

4. Documentación EnergyPlus - Desde aquí puede descargar la documentación de EnergyPlus

5. Artículo de Unmet Hours: determinar curvas COP en DesignBuilder para una ASHP - Debate de la comunidad sobre generación y validación de curvas de bombas de calor