Opciones del modelo HVAC

Pestaña Datos del cuadro de diálogo Opciones del modelo .

Nivel de detalle del modelo HVAC

Los sistemas HVAC se pueden definir en DesignBuilder con 2 niveles de detalle distintos:

HVAC Simple en el que el sistema de calefacción/refrigeración se simula mediante el método básico de EnergyPlus ZoneHVAC:IdealLoadsAirSystem . Este suministra aire caliente/frío para satisfacer las cargas de calefacción y refrigeración. Consulta los temas Calefacción y Refrigeración para obtener más información sobre cómo definir las condiciones del aire de impulsión. Las cargas de ventilación mecánica se calculan localmente para cada zona. Con HVAC Simple, el consumo de combustible para la generación de calor (normalmente mediante una caldera o bomba de calor) y el consumo de la enfriadora se calculan a partir de las cargas de calefacción y refrigeración de las zonas mediante un posprocesado con factores sencillos de rendimiento estacional.

Consulta también: Datos de HVAC Simple — tutorial

HVAC Detallado en el que el sistema HVAC se modela con todo detalle mediante componentes de aire y agua de EnergyPlus conectados en un esquema (como el que se muestra a continuación). En este caso, se accede a los datos HVAC haciendo clic en el nodo <HVAC System> del navegador. Este método requiere más trabajo para definir el modelo HVAC y un mayor conocimiento de los sistemas HVAC que la opción HVAC Simple.

Datos de actividad para HVAC Detallado

Al utilizar HVAC Detallado, esta opción controla cómo se definen las consignas de temperatura y humedad de las zonas, así como las necesidades de ventilación y el consumo de agua caliente. Hay dos opciones disponibles:

1-Datos de HVAC Simple en la que las consignas de temperatura y humedad de las zonas, las necesidades de ventilación y las tasas de consumo de agua caliente para la simulación se toman de las pestañas Actividad y HVAC de los datos del modelo. La ventaja es que normalmente los datos HVAC relacionados con la actividad ya estarán configurados a partir de la actividad seleccionada, por lo que a) se necesita menos trabajo para definir las consignas y otros parámetros y b) los resultados serán más comparables con los de simulaciones anteriores de HVAC sencillo y HVAC Detallado. Como contrapartida, se pierde cierta flexibilidad en las consignas: solo pueden utilizarse 2 consignas de temperatura por zona, la temperatura de consigna y la de consigna reducida.

2-Datos de HVAC Detallado en la que los datos HVAC relacionados con la actividad se introducen en los cuadros de diálogo de HVAC Detallado. Esta opción ofrece más flexibilidad, pero exige más trabajo para configurar las consignas y otros parámetros, especialmente en modelos grandes. Por ejemplo, permite definir distintos valores de consigna de calefacción y refrigeración mediante horarios para diferentes momentos del día o del año. También permite aplicar consignas diferentes a los techos refrigerantes y a otros equipos de refrigeración, así como a los suelos radiantes de calefacción.

Las tablas siguientes indican dónde se introduce cada dato HVAC relacionado con la actividad en las 2 opciones.

1-Datos de HVAC Simple

Pestaña Actividad - Consignas, caudales de aire exterior y consumo de ACS	Pestaña HVAC - Programación de consignas / Funcionamiento
Temperaturas de consigna y consigna reducida de calefacción	Programación de funcionamiento de calefacción
Temperaturas de consigna y consigna reducida de refrigeración	Programación de funcionamiento de refrigeración
Consigna de humidificación	Programación de funcionamiento de ACS
Consigna de deshumidificación
Aire exterior mínimo por persona
Aire exterior mínimo por superficie de suelo
Tasa de consumo de ACS por superficie de suelo

2-Datos de HVAC Detallado

Cuadro de diálogo Zona HVAC	Cuadro de diálogo Punto de consumo de agua	Cuadro de diálogo Suelo radiante de calefacción	Cuadro de diálogo Techo refrigerante
Programaciones de consigna de calefacción	Programación de fracción de caudal	Programaciones de consigna de calefacción	Programaciones de consigna de refrigeración
Programaciones de consigna de refrigeración	Caudal máximo
Programaciones de consigna de humidificación
Programaciones de consigna de deshumidificación
Aire exterior mínimo por persona
Aire exterior mínimo por superficie de suelo

Nota: Las tablas anteriores resumen dónde se definen las consignas, el aire exterior, los horarios y otros parámetros para las 2 opciones de datos de actividad de HVAC Detallado. En los cálculos de dimensionamiento de calefacción y refrigeración las consignas de humedad y temperatura y las necesidades de ventilación proceden de las pestañas Actividad y HVAC, tal como se describe en la tabla 1-HVAC Simple , independientemente de la configuración de Datos de actividad para HVAC Detallado .

Modo pasivo (desactivar sistema HVAC detallado)

Esta opción permite ejecutar de forma rápida y sencilla simulaciones sin que funcione el sistema HVAC, sin necesidad de eliminarlo del modelo.

Especificación de detalles de HVAC Simple/Diseño

Al utilizar HVAC Simple, puedes elegir si deseas especificar algunos detalles básicos del sistema. Al activar esta opción podrás definir:

Tipo de sistema (convectivo o convectivo/radiante).
Temperaturas del aire de impulsión para la simulación.
Datos auxiliares de HVAC (más abajo).
Método de ventilación mecánica.
Control de humedad, recuperación de calor y economizador (más abajo).

Esta opción puede desactivarse en las primeras fases del diseño arquitectónico para simplificar la introducción de datos HVAC. Si se desactiva, se supone que toda la calefacción o refrigeración es exclusivamente convectiva.

Esta opción también está disponible al utilizar HVAC Detallado, con un efecto similar al de HVAC Simple, aunque en este caso se aplica a los datos de la pestaña HVAC utilizados únicamente en los cálculos de dimensionamiento de calefacción y refrigeración. Al utilizar HVAC Detallado, solo debes desmarcarla si no tienes previsto realizar esos cálculos.

Cálculo de energía auxiliar - HVAC Simple

Al utilizar HVAC Simple y optar por especificar los detalles de HVAC Simple (véase más arriba), existen 3 opciones para modelar los ventiladores, las bombas y otros consumos de energía auxiliar asociados al sistema HVAC:

0-Ninguno - No se calcula la energía auxiliar. Esta opción se utiliza normalmente en las primeras fases del diseño, cuando puede no ser necesario modelar el sistema HVAC.
1-NCM - Esta opción modela la energía auxiliar como un consumo energético anual fijo por superficie de suelo, con valores predeterminados almacenados en las plantillas HVAC y procedentes del NCM del Reino Unido.
2-Auxiliares por separado - Esta opción permite utilizar el cálculo de consumo energético de ventiladores de EnergyPlus y un planteamiento sencillo basado en W/m2 + horario para modelar bombas y equipos de control.

Método de ventilación mecánica - HVAC Simple

Este ajuste define cómo se trata la ventilación mecánica en las simulaciones con HVAC Simple y en los cálculos de dimensionamiento de refrigeración. Las opciones son:

1-Ventilación de la zona - La ventilación mecánica se modela mediante datos de EnergyPlus ZoneVentilation:DesignFlowRate separados del sistema HVAC principal. Esta opción incluye el consumo energético de los ventiladores y su aportación de calor en el balance térmico de la zona. No permite control de humedad, economizador ni recuperación de calor. La calefacción radiante/convectiva sí es posible con esta opción. En los resultados del balance térmico, las cargas del aire exterior de ventilación mecánica se muestran separadas de las cargas de calefacción y refrigeración del sistema HVAC.
2-Cargas ideales - La ventilación mecánica se modela mediante los datos de EnergyPlus ZoneHVAC:IdealLoadsAirSystem junto con el sistema de calefacción/refrigeración. En este caso se pueden incluir los efectos de la recuperación de calor, el economizador, la humidificación y la deshumidificación. No se incluyen en la simulación ni el consumo de los ventiladores ni el calor que aportan. Selecciona esta opción si necesitas control de humedad en el dimensionamiento de refrigeración o simulación de ventilación natural calculada. La calefacción radiante/convectiva no es posible con esta opción. Si se selecciona, las cargas del aire exterior de ventilación mecánica se muestran junto con las cargas de calefacción y refrigeración del sistema HVAC en el balance térmico.

Nota: HVAC Simple, combinado con el método 1-Ventilación de la zona y la ventilación natural calculada, no permite modelar la ventilación mecánica. Para combinar ventilación natural calculada y ventilación mecánica en una simulación con HVAC Simple, debes utilizar el método 2-Cargas ideales .

Dimensionamiento HVAC (dimensionamiento automático)

Con HVAC Simple, DesignBuilder puede calcular automáticamente la potencia de calefacción y refrigeración de cada zona a partir de los resultados de los cálculos de dimensionamiento. La opción de dimensionamiento HVAC del modelo permite controlar cómo se definen las potencias de calefacción y refrigeración . Selecciona una de las opciones:

1-Adecuado
2-Manual
3-Autodimensionado
4-Autodimensionado si no se ha establecido

Estas opciones de dimensionamiento HVAC se describen a continuación.

Nota: En los cálculos de dimensionamiento de calefacción y refrigeración siempre se satisfacen las cargas; por tanto, esta opción no se aplica a dichos cálculos, sino únicamente a las simulaciones.

Suficiente

Con esta opción, los equipos HVAC se modelan con potencia ilimitada, de modo que pueden satisfacer cualquier demanda de calefacción o refrigeración y mantener siempre las temperaturas de consigna. Puede producir picos muy elevados de suministro de calefacción y refrigeración a las zonas, sobreestimar considerablemente su consumo energético y subestimar las horas de disconfort.

Manual

Las potencias de calefacción y refrigeración deben introducirse manualmente en la pestaña HVAC de los datos del modelo. Selecciona esta opción si dispones de valores concretos que deseas utilizar y no quieres que se sobrescriban al cambiar los datos o las opciones del modelo.

Dimensionar automáticamente

Es la opción predeterminada: las potencias de calefacción y refrigeración se calculan siempre antes de cada simulación y no se muestran sus campos en los datos del modelo. Con HVAC Simple, los cálculos de dimensionamiento necesarios se realizan antes de la simulación, dentro de la misma ejecución de EnergyPlus, para obtener las potencias requeridas.

El método de cálculo del dimensionamiento automático se define mediante la opción del modelo Método de dimensionamiento automático de HVAC Simple que se describe a continuación.

Dimensionar automáticamente si no se ha definido

En este caso, las potencias de calefacción y refrigeración se dimensionan automáticamente y se cargan en los datos del modelo después de las simulaciones de dimensionamiento de calefacción y refrigeración de DesignBuilder. Si no hay datos de potencia antes de una simulación, se generan automáticamente mediante esos cálculos y se escriben en los datos HVAC del modelo.

Ten en cuenta que, al utilizar la opción 4-Autodimensionado si no se ha establecido , los datos de potencia de calefacción/refrigeración de las zonas no se tratan como los demás resultados calculados. En general, estos se eliminan al editar el modelo del edificio, pero esto no ocurre con los datos de potencia de las zonas. Solo se actualizan cuando:

No hay datos de potencia de calefacción/refrigeración (el valor está vacío o es cero con la calefacción/refrigeración activada) y se solicita una simulación. En ese caso se realizan los cálculos de dimensionamiento correspondientes para completar las potencias antes de simular.
Se ejecuta el cálculo de dimensionamiento correspondiente haciendo clic en la pestaña de dimensionamiento de calefacción/refrigeración.
Cambian las opciones del modelo o se edita la geometría, por ejemplo al eliminar, añadir o modificar un objeto. En este caso, todas las potencias HVAC de las zonas se restablecen a cero.

Si quieres mantener siempre actualizada la potencia de calefacción según el modelo y no necesitas utilizar valores específicos, normalmente debes usar la opción predeterminada 3-Autodimensionado . Esto hará que EnergyPlus ejecute el dimensionamiento automático antes de cada simulación.

Consejo: Al utilizar 4-Autodimensionado si no se ha establecido, puedes modificar manualmente las potencias de calefacción y refrigeración en la pestaña HVAC, pero debes recordar que se restablecen a cero si cambian las opciones o la geometría del modelo. Para evitarlo, una vez establecidas las potencias necesarias, configura Dimensionado de HVAC como 2-Manual.

Método de autodimensionado de HVAC Simple

Al utilizar HVAC Simple con la opción 3-Autodimensionado , hay 2 formas de realizar los cálculos de dimensionamiento automático HVAC:

1-EnergyPlus en la que las simulaciones previas de dimensionamiento automático de EnergyPlus se realizan como parte de la simulación principal, mediante la función incorporada de EnergyPlus, del mismo modo que con HVAC Detallado. Es la opción predeterminada.
2-DesignBuilder, en la que primero se ejecutan los cálculos de dimensionamiento de calefacción y dimensionamiento de refrigeración para dimensionar los equipos de calefacción y refrigeración que se utilizarán en la simulación principal. Esta opción implica 3 simulaciones independientes del edificio: 2 para los cálculos de dimensionamiento automático y 1 para la simulación principal.

La 1-EnergyPlus es la opción recomendada por ser la forma más rápida de realizar el dimensionamiento automático. Los tiempos de simulación suelen ser mucho menores, especialmente en periodos cortos. No obstante, una ventaja de la opción alternativa 2-DesignBuilder es que proporciona los resultados de las 2 simulaciones de dimensionamiento automático en las pantallas de dimensionamiento de calefacción y dimensionamiento de refrigeración . Estos resultados son coherentes con el tamaño de los equipos utilizados en la simulación.

Con la opción 1-EnergyPlus los resultados del dimensionamiento automático se generan en los archivos de salida de hoja de cálculo de EnergyPlus:

epluszsz.csv para los resultados de las zonas y
eplusssz.csv para los resultados del sistema.

Es probable que existan pequeñas diferencias entre los resultados de dimensionamiento de las zonas obtenidos con los 2 métodos, como se explica a continuación.