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Imagen de Carlos J. de Pedro

Para el cálculo de la demanda energética de un edificio usaremos un sistema definido a través de una plantilla, en la clase HVAC Templates. El objeto que describe este sistema es el HVACTemplate:Zone:IdealLoadsAirSystem, y se trata de un sistema de aire ideal que cubre totalmente las demandas de calefacción y refrigeración sin gasto de combustible (un sistema VRV con temperatura y humedad variable y rendimiento 100 %). Ésta es la forma más sencilla de definir un sistema para una zona, y nos resulta muy útil para el cálculo de la demanda ya que no requiere la descripción de los circuitos de aire y agua u otros componentes adicionales.

La información mínima que requiere la plantilla es el nombre de la zona a la que sirve el sistema. Si se pretenden analizar las demandas de calefacción y refrigeración en el conjunto del edificio es necesario asignar un sistema para cada zona. Asimismo, si la intención es dimensionar la climatización, o simplemente estudiar el comportaniento energético del edificio, es necesario asociar un termostato a cada sistema (que puede ser el mismo), de modo que éstos no evolucionen libremente, y nos permitan determinar las demandas para mantener al edificio dentro de un rango deseado.

El sistema puede responder a las cargas con una capacidad finita o infinita, según se especifique. El usuario puede definir calendarios de funcionamiento para calefacción y refrigeración, limitar las temperaturas de entrada del aire, su humedad o el caudal de aire exterior, y especificar una recuperación de calor y un economizador. Como vemos en esta primera aproximación a los sistemas, Energy Plus se caracteriza por su versatilidad en la definición de los mismos, aún con el uso de plantillas que facilitan la introducción de datos.

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Objeto IdealLoadsAirSystem en la clase HVAC Templates

Las plantillas son una forma simplificada de describir sistemas y equipos, reduciendo el número de campos que Energy Plus solicita al usuario. Aunque la interfaz para la introducción de datos se simplifica, internamente Energy Plus expande el objeto y predefine todos los campos necesarios para lanzar la simulación. Para conocer qué hay detrás de una plantilla se puede consultar el archivo *.EXPIDF.

En el caso que nos ocupa, el sistema ideal se expande creando objetos en la clase Zone HVAC Forced Air Units. Como es lógico, desaparece la plantilla HVACTemplate:Zone:IdealLoadsAirSystem, y la sustituyen objetos como ZoneHVAC:IdealLoadsAirSystem, ZoneHVAC:EquipmentList, y ZoneHVAC:EquipmenConnection.

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Objeto ZoneHVAC:IdealLoadsAirSystem

Comparando las dos imágenes anteriores se observa que Energy Plus ha definido en el archivo EXPIDF todo aquello que no se indicó en el archivo IDF a través de la plantilla. Analizando este objeto se observa que el sistema de aire ideal trabaja con unos límites máximos de temperatura y humedad específica en invierno (50 ºC y 0,0156 kg agua/kg as) que permiten la introducción de aire caliente y muy seco (humedad relativa de casi el 0 %), y unos límites mínimos en verano (13 ºC y 0,0077 kg agua/kg as) que permiten introducir aire frío y seco o húmedo en verano.

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Como se ha comentado en la introducción, la descripción básica del objeto requiere del nombre del mismo y de la selección del termostato con el que se asocia. El termostato puede ser referido por multitud de otros objetos, como HVACTemplate:Zone:FanCoil, HVACTemplate:Zone:Unitary, o HVACTemplate:Zone:VAV. Utilizando la plantilla HVACTemplate:Thermostat, se tiene:

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El comportamiento del sistema puede seguir una constante o un calendario (sólo se ha de rellenar uno de los campos en la definición).

Por último, para visualizar los resultados de la simulación se han de añadir los objetos.... En la sección .... aparece la calefacción, y en la sección...

All of the ZoneHVAC:IdealLoadsAirSystem loads and energy use are reported for Sensible Heating, Latent Heating, Total Heating, Sensible Cooling, Latent Cooling, and Total Cooling. To explain the relationship between the various outputs, Total Cooling Energy will be used.
Zone Ideal Loads Supply Air Total Cooling Energy is the district cooling energy consumed by the ideal loads system “cooling coil” to cool and dehumidify the supply air.
Zone Ideal Loads Zone Total Cooling Energy is the total (sensible plus latent) cooling energy delivered to the zone. If there is no outdoor air, then Zone Ideal Loads Supply Air Total Cooling Energy = Zone Ideal Loads Zone Total Cooling Energy.
Zone Ideal Loads Outdoor Air Total Cooling Energy is the total (sensible plus latent) cooling energy required to cool the outdoor air to the zone exhaust air temperature and humidity ratio.
Zone Ideal Loads Heat Recovery Total Cooling Energy is the total (sensible plus latent) cooling energy supplied by heat recovery. This offsets a portion of the Zone Ideal Loads Outdoor Air Total Cooling Energy.

Zone Ideal Loads Supply Air Total Cooling Energy + Zone Ideal Loads Heat Recovery Total Cooling Energy = Zone Ideal Loads Zone Total Cooling Energy+ Zone Ideal Loads Outdoor Air Total Cooling Energy

Poniendo en práctica los conocimientos adquiridos, veamos la demanda de la vivienda que estamos desarrollando. Definiendo el termostato según la imagen anterior, los calendarios para calefacción y refrigeración quedan como sigue:

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El calendario de tipo temperatura se sitúa entre los límites de -60 y 200 ºC, y es de tipo contínuo (definido en ScheduleTypeLimits).

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Asociando el sistema ideal y el termostato a cada zona se obtienen las siguientes demandas:

 

 

 

 

 

Veamos qué ocurre si estudiamos el edificio considerando sólo dos zonas, una en la planta superior y otra en la inferior:

 

 

 

 

 

Se puede observar que...


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