Análisis de incertidumbre y sensibilidad - Tutorial básico

Este tutorial te ayudará a aprender los conceptos básicos para ejecutar un estudio de incertidumbre y sensibilidad en DesignBuilder en unos sencillos pasos.

Paso 1 - Crear un modelo base

Crea un archivo nuevo situado en London Gatwick y añade al emplazamiento un edificio con un bloque rectangular sencillo de 30m x 20m, como se muestra abajo. Usa las opciones de modelo y plantillas predeterminadas. DesignBuilder utiliza por defecto un sistema HVAC Simple de ventiloconvectores. Para este ejemplo, asegúrate de seleccionar calefacción y refrigeración sin ventilación natural, como en un modelo nuevo con un sistema HVAC de FCU seleccionado.

Paso 2 - Ejecutar una simulación estándar

Haz clic en la pestaña Simulación y ejecuta una simulación anual base. Como el modelo es sencillo, puedes seleccionar resultados horarios. Selecciona también resultados mensuales, necesarios para la optimización.

Comprueba los resultados horarios del período y asegúrate de que el modelo se comporta como esperas, incluidas temperaturas, períodos de funcionamiento, etc. Si no, corrige el modelo y repite el paso hasta que los resultados sean satisfactorios. Los resultados mensuales deberían parecerse a la captura siguiente.

Paso 3 - Definir el problema en el diálogo de ajustes de incertidumbre y sensibilidad

Cuando entiendas bien el funcionamiento del modelo base, puedes iniciar el análisis de incertidumbre y sensibilidad. Para ello haz clic en la pestaña Optimización + UA/SA de la pantalla Simulación. Como aún no tienes resultados, la Ajustes paramétricos .

Tipo de análisis

Cambia el tipo de análisis a 3-Incertidumbre/sensibilidad.

Esto configura las demás pestañas del diálogo y permite definir el problema: qué deseas obtener del estudio de incertidumbre y sensibilidad. Usa estos ajustes para el ejemplo sencillo, que pretende identificar:

La incertidumbre del consumo de energía de calefacción y refrigeración de planta del edificio debida a la incertidumbre de varias entradas.
El conjunto de entradas más influyente en el consumo de energía de calefacción y refrigeración de planta.

Salida

No hay salidas predefinidas. Añade una con la herramienta «Añadir salida» y el diálogo «Editar salidas de análisis». Añade los KPI «Calefacción de planta» y «Refrigeración de planta». El procedimiento se muestra abajo.

Diálogo final de salida de análisis de calefacción de planta:

Diálogo final de salida de análisis de refrigeración de planta:

Tabla final de salidas

Variables de diseño

Ve a la pestaña Variables de diseño. Hay tres variables predefinidas. Permite variar WWR y las consignas de calefacción y refrigeración como muestra la captura. En este caso las variaciones se hacen a nivel de edificio, como muestra la columna Objetos de destino.

Paso 4 - Abrir el diálogo Opciones de cálculo

Después de confirmar las opciones de análisis de incertidumbre y sensibilidad, abre Opciones de cálculo. Comprueba que el número de ejecuciones sea 200.

Paso 5 - Iniciar el análisis de incertidumbre y sensibilidad

Cuando hayas revisado las opciones, pulsa el botón Iniciar en la esquina inferior derecha. El proceso ejecutará muchas simulaciones. Con los ajustes recomendados habrá 200 ejecuciones, representadas en lotes de 20 al terminar cada lote. ¡Eso supone 10 lotes! Para este modelo sencillo, ejecutarlos en paralelo con el gestor de simulación no debería llevar mucho tiempo. Si el tiempo es un problema, suele convenir empezar con menos ejecuciones.

Cuando terminen todas las ejecuciones aparece un aviso. Pulsa Aceptar para cerrarlo y después pulsa Cerrar para volver a la pestaña Optimización +UA/SA de la pantalla Simulación y analizar los resultados.

Paso 6 - Analizar los resultados

Resultados del análisis de incertidumbre

Resultados de calefacción de planta:

Para visualizar los resultados de Refrigeración de planta , cambia Salida seleccionada a 2-Refrigeración de planta.

Resultado de refrigeración de planta:

Mantén el tipo de análisis predeterminado 1-Análisis de incertidumbre en el panel Opciones de visualización para ver primero los resultados UA. El histograma y las estadísticas del panel derecho del gráfico deberían mostrar que:

El valor medio de calefacción de planta es 8732 kWh con desviación estándar de ±1594 kWh y el de refrigeración de planta es 35664 kWh con desviación estándar de ±5805 kWh. Para estas entradas, la calefacción total tiene mayor variabilidad que la refrigeración, pues su intervalo intercuartílico es más amplio.

Resultados del análisis de sensibilidad

Para visualizar los resultados de sensibilidad, cambia el tipo de análisis del panel Opciones de visualización a 2-Análisis de sensibilidad:

Resultado de calefacción de planta:

Resultado de refrigeración de planta:

Los resultados de sensibilidad se muestran por defecto en orden decreciente de importancia, con la variable más importante a la izquierda. El valor en negro y negrita sobre cada barra es el coeficiente de regresión estandarizado (SRC), que indica la importancia relativa de cada entrada. Deberías ver que el valor p (número verde a la derecha del SRC) es <0.05 para todas las entradas, lo que indica alta confianza en los resultados de cada variable.

Para la calefacción de planta, entre las tres entradas, la consigna de calefacción es la más importante y aumentarla incrementa el consumo de calefacción. Para mejorar el comportamiento energético conviene reducirla antes que WWR. El aumento de WWR reduce el comportamiento térmico global de la envolvente (el vidrio tiene mayor valor U que los muros), pero también permite más ganancias solares, reduciendo su efecto neto negativo. Como cabía esperar, la consigna de refrigeración apenas afecta a la calefacción de planta.

Para la refrigeración de planta, el efecto combinado de menor rendimiento de la envolvente y mayores ganancias solares por un WWR más alto hace que sea el factor más influyente en el aumento del consumo de refrigeración, incluso más que su consigna. El SRC negativo de la consigna de refrigeración confirma su relación inversa con la refrigeración de planta. El SRC muy bajo de la consigna de calefacción confirma su escaso efecto en ella.

Nota: Los resultados de sensibilidad por regresión de las dos salidas son análisis independientes que consideran la importancia relativa de las entradas para una salida cada vez. Deben analizarse por separado y no compararse entre sí. Por ejemplo, no es adecuado interpretar que WWR influye más en refrigeración que en calefacción de planta o que reducir WWR reducirá la energía total de acondicionamiento. Para ello debe hacerse un análisis independiente del consumo total.