Opciones de cálculo de simulación - Solar

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Las opciones solares permiten controlar aspectos del modelo relacionados con las ganancias solares.

Incluir todos los edificios en los cálculos de sombras

Las superficies estándar de paredes, suelos y cubiertas que definen el edificio actual proyectan sombras, pero los demás edificios del emplazamiento se excluyen del análisis de forma predeterminada. Use esta opción para incluirlos como obstáculos que proyectan sombras.

Nota: no es posible simular más de 1 edificio en una misma simulación. Todas las superficies exteriores de los edificios distintos del actual se modelan como superficies de sombra. Si necesita modelar la adyacencia de otro edificio en contacto con el actual, puede utilizar la opción de adyacencia adiabática para modelar las superficies en contacto.

Nota: si uno o más de los «otros edificios» son grandes o complejos, esta opción puede generar un gran número de elementos de sombra y la simulación podría ejecutarse lentamente (aunque el edificio actual sea sencillo).

Incluir las sombras de zonas excluidas en la simulación

Cuando se excluyen zonas de las simulaciones desmarcando la casilla Incluir zona , a menudo sigue siendo necesario utilizar sus superficies para sombrear otras partes del edificio. Al marcar esta casilla se garantiza que todas las superficies del edificio se utilicen en los cálculos de sombras, incluso las excluidas.

Modelar todas las reflexiones exteriores y las sombras de la radiación solar reflejada por el suelo

Cuando se selecciona esta opción, el programa calcula la radiación solar directa y del cielo reflejada por las superficies exteriores que incide después en el edificio. También permite calcular las sombras de la radiación reflejada por el suelo debidas a obstáculos como el propio edificio y los bloques de componente.

El esquema anterior muestra la reflexión solar de varios tipos de superficie. Las flechas continuas representan radiación solar directa y las discontinuas radiación solar difusa. (a) Reflexión difusa de la radiación solar directa en la parte superior de un voladizo (punto 1 más abajo). (b) Reflexión difusa de la radiación solar del cielo en la parte superior de un voladizo (punto 1). (c) Reflexión directa especular en la fachada de un edificio vecino muy acristalado representado por una superficie de sombra vertical (punto 2).

Las superficies reflectantes se dividen en 3 categorías:

1. Superficies de sombra. Son superficies de objetos como voladizos, bloques de componente, conjuntos y planos de sombra. Estas superficies tienen una reflectancia difusa derivada de las propiedades de los materiales asociados.

2. Superficies exteriores del edificio . En este caso una parte del edificio refleja radiación solar hacia otra y viceversa. Véase el esquema siguiente. Se supone que las superficies del edificio reflejan de forma difusa si son opacas, por ejemplo las paredes, y de forma especular si son ventanas o puertas de vidrio definidas como ventanas. El programa calcula la reflectancia de las superficies opacas a partir de la absortancia solar y la absortancia visible de la capa exterior de material de la construcción de la superficie. Los valores de reflectancia de ventanas y puertas de vidrio se calculan a partir de las propiedades de reflectancia de las capas individuales de vidrio que forman la construcción de la superficie, suponiendo que no existe ningún dispositivo de sombra y considerando las reflexiones entre capas.

Reflexión solar entre superficies del edificio.

En este ejemplo, la radiación solar directa se refleja desde una sección vertical del edificio hacia una sección de cubierta. La reflexión de la ventana es especular y la de la pared es difusa.

3. La superficie del suelo. La reflexión del suelo se calcula incluso si no se utiliza la opción Modelar todas las reflexiones exteriores y las sombras de la radiación solar reflejada por el suelo . En este caso se ignoran las sombras proyectadas sobre el suelo por el propio edificio u obstáculos como edificios vecinos. Sin embargo, si se aplica esta opción:

Se tienen en cuenta las sombras de la radiación reflejada por el suelo producidas por lamas, bloques de componente, etc., y

Las sombras del edificio afectan a la reflexión de la radiación solar directa desde el suelo. La reflexión directa a difusa del suelo hacia el edificio se produce solo en las áreas soleadas A y C, no en el área sombreada B.

Distribución solar

Esta opción determina cómo trata EnergyPlus la radiación solar directa y la reflectancia de las superficies exteriores que inciden sobre el edificio y finalmente entran en la zona. Hay 3 opciones:

1-Sombras mínimas - En este caso no hay sombras exteriores salvo las de las jambas de ventanas y puertas. Se supone que toda la radiación solar directa que entra en la zona incide sobre el suelo, donde se absorbe según su absortancia solar. La parte reflejada por el suelo se añade a la radiación difusa transmitida, que se supone distribuida uniformemente por todas las superficies interiores. Si la zona no tiene suelo, la radiación solar directa incidente se absorbe en todas las superficies interiores según su absortancia. Después se aplica el balance térmico de zona a cada superficie y al aire de la zona, tratando la radiación absorbida como un flujo sobre la superficie.

2-Exterior completo - en este caso se calculan los patrones de sombra en superficies exteriores causados por elementos de sombra independientes, alas, voladizos y superficies exteriores de todas las zonas. Como en Sombras mínimas, también se calculan las sombras de jambas de ventanas y puertas. La radiación solar directa que entra en la zona se trata como en «Sombras mínimas»: se supone que incide sobre el suelo, donde se absorbe según su absortancia solar. La parte reflejada se añade a la radiación difusa transmitida, distribuida entre las superficies interiores según los factores de visión. Si la zona no tiene suelo, la radiación directa incidente se absorbe en todas las superficies interiores según su absortancia.

Nota: Si utiliza 2-Exterior completo , asegúrese de que todas las zonas tengan suelo. Si el modelo contiene zonas de forma irregular sin suelo, la simulación de EnergyPlus puede volverse inestable porque no tendrá una superficie a la que asignar las ganancias solares.

3-Interior y exterior completos - es igual que Exterior completo , salvo que, en lugar de suponer que toda la radiación solar directa transmitida incide sobre el suelo, el programa calcula la cantidad que incide en cada superficie de la zona, incluidos suelo, paredes y ventanas, proyectando los rayos solares a través de las ventanas exteriores y teniendo en cuenta las superficies exteriores de sombra y los dispositivos de sombra de las ventanas. Si utiliza esta opción, asegúrese de que las superficies de la zona encierren completamente un espacio; es decir, que todos los bloques sean volúmenes cerrados.

Además, salvo que utilice el 2-Recuento de píxeles método de cálculo de sombras, asegúrese de que todas las zonas del modelo sean convexas al utilizar esta opción.. A continuación se muestran ejemplos de zonas convexas y no convexas. Una zona en L es un ejemplo habitual de zona no convexa. Una definición formal de convexidad es que cualquier línea recta que atraviesa la zona corta como máximo dos superficies. Otra definición es que una zona es convexa si cada superficie puede «ver» todas las demás, sin superficies ocultas detrás de una esquina.

Si no se cumplen los requisitos anteriores, utilice Exterior completo en su lugar.

Si utiliza 3-Interior y exterior completos , el programa también calcula qué parte de la radiación directa que incide en el interior de una ventana exterior desde otras ventanas de la zona es absorbida por la ventana, qué parte se refleja de nuevo hacia la zona y qué parte se transmite al exterior. En este cálculo se tiene en cuenta el efecto de los dispositivos de sombra, si existen.

Nota: Debe utilizar 3-Interior y exterior completos para tener en cuenta la transmisión directa de radiación solar y luz a través de ventanas interiores.

Comprobar zonas no convexas

Cuando la distribución solar seleccionada es 3-Interior y exterior completos (más arriba), puede elegir si DesignBuilder comprobará las zonas no convexas. La comprobación de DesignBuilder es muy estricta, mientras que la de EnergyPlus lo es menos. En general, EnergyPlus tolera un pequeño grado de geometría no convexa. Esta opción está activada de forma predeterminada y se realiza la comprobación estricta de DesignBuilder, pero si las zonas son solo ligeramente no convexas puede desactivarla y permitir que EnergyPlus continúe los cálculos. Es probable que reciba el mensaje de error 2 si desactiva esta opción y hay zonas no convexas.

Una causa frecuente de que la comprobación estricta de DesignBuilder marque una zona como no convexa aunque a primera vista parezca convexa es el uso de geometría de conexión de bloques. En el ejemplo anterior de una zona de cámara de fachada de doble piel (DSF), al ampliar mucho la esquina de un conjunto de superficies de conexión de bloques , puede verse que estas superficies producen ángulos obtusos en la geometría de la zona y, por tanto, una geometría ligeramente no convexa. Este es el tipo de pequeñas desviaciones de la convexidad que la comprobación de DesignBuilder rechaza y la de EnergyPlus acepta. En este caso se puede desactivar la comprobación para permitir que EnergyPlus continúe los cálculos.

Cálculos de sombras

Las opciones de cálculo de sombras controlan algunos detalles de los modelos solares, de sombras y de iluminación natural de EnergyPlus. Hay dos métodos básicos. Para acelerar los cálculos, los cálculos de sombras, como la posición del sol, para el método predeterminado 1-Promedio durante los días de la frecuencia se realizan durante un periodo de días definido por el intervalo de sombras.

Método de cálculo de sombras (solo simulación)

Este ajuste es importante para determinar la cantidad de sol que entra en el edificio y, por tanto, la carga de refrigeración o calefacción necesaria para mantenerlo. Aunque se denomina cálculo de «sombras», en realidad determina la posición del sol para un día concreto de la simulación; cada día de diseño usa la fecha del objeto de día de diseño. Aunque el archivo climático contiene la cantidad de radiación solar, el cálculo interno de la posición del sol determina cómo afecta a las distintas partes del edificio. De forma predeterminada, los cálculos se realizan cada 20 días (según el ajuste de intervalo de sombras) durante el periodo climático; se elige una posición solar media y los factores solares, como las áreas soleadas de las superficies, permanecen iguales durante ese número de días. Para cálculos más integrados necesarios para controlar ventanas o sombras dinámicas, por ejemplo SageGlass, existe un segundo método que realiza cálculos solares en cada paso de zona.

Elija entre:

1-Promedio durante los días de la frecuencia, el método predeterminado y más rápido.
2-Frecuencia por paso de tiempo, un método más detallado y lento que debe utilizarse para modelar acristalamientos dinámicos como SageGlass y superficies de sombra.

Intervalo de sombras (solo simulación)

Este campo numérico define el intervalo en días entre cálculos de sombras. Solo se aplica si se utiliza 1-Promedio durante los días de la frecuencia Método de cálculo de sombras . Permite sincronizar los cálculos de sombras con los cambios de los dispositivos de sombra. El valor predeterminado de 20 días por periodo es el número medio de días entre cambios significativos de los ángulos de posición solar. Para estos cálculos también se utilizan los promedios de los ángulos solares, la posición y la ecuación del tiempo durante el periodo.

Introduzca el número de días (1-365) cubiertos por cada cálculo de sombras.

Introduzca 1 si desea calcular las sombras cada día, con mayor detalle pero cálculos más lentos.

Método de cálculo de sombras

Elija entre el método de recorte de polígonos basado en CPU y el método de recuento de píxeles basado en GPU. Las opciones son:

1-Recorte de polígonos es la opción predeterminada, en la que las sombras se calculan en la CPU.
2-Recuento de píxeles calcula las sombras utilizando el hardware de la GPU si está disponible. Si no hay hardware GPU ni emulación GPU, se mostrará una advertencia y EnergyPlus volverá al recorte de polígonos. A diferencia del recorte de polígonos, el recuento de píxeles no presenta limitaciones relacionadas con la concavidad de las zonas al utilizar la opción 3-Interior y exterior completos Distribución solar (es decir, admite por igual zonas cóncavas y convexas). El recuento de píxeles requiere cierto coste adicional para transferir instrucciones entre la CPU y la GPU. Con un número reducido de superficies de sombra, menos de aproximadamente 200 para la mayoría de los equipos, el recorte de polígonos requiere menos tiempo que el recuento de píxeles. Sin embargo, el tiempo de este último escala mucho mejor con un número mayor de superficies.

Nota importante: Al utilizar el Gestor de simulaciones para ejecutar las simulaciones, no resulta sencillo asignar un adaptador gráfico específico a EnergyPlus porque el programa que ejecuta la simulación se configura dinámicamente y no puede seleccionarse en el cuadro de configuración gráfica de Windows. Téngalo en cuenta si intenta utilizar el método 2-Recuento de píxeles y compruebe si el archivo de errores de EnergyPlus indica que se utilizó el recorte de polígonos en su lugar.

Algoritmo de modelado de radiación difusa del cielo (solo simulación)

Hay dos opciones disponibles:

1-Modelado simple de radiación difusa del cielo, la opción predeterminada, realiza un único cálculo de las propiedades de radiación difusa del cielo.
2-Modelado detallado de radiación difusa del cielo, el ajuste necesario si hay superficies de sombra cuya transmitancia cambia durante el año, es decir, que no son siempre opacas ni siempre transparentes. El programa comprueba si puede ser el caso y selecciona automáticamente esta opción si la transmitancia de sombra varía. Al seleccionar esta opción se genera una advertencia si el intervalo de sombras (más arriba) es > 1. En general, y teniendo en cuenta la descripción del campo anterior, si se utilizan superficies de sombra con la propiedad de transmitancia, procure sincronizar este cálculo con los cambios programados de transmitancia, si los hay, o utilice 1, que será más preciso pero requerirá más tiempo de cálculo.

Este campo solo se aplica a 1-Promedio durante los días de la frecuencia del método de cálculo de sombras. Cuando se utiliza el método 2-Frecuencia por paso de tiempo , siempre se utiliza la opción 2-Modelado detallado de radiación difusa del cielo .