{"id":18660,"date":"2020-06-26T01:23:46","date_gmt":"2020-06-26T01:23:46","guid":{"rendered":"https:\/\/www.andira.org.mx\/?p=18660"},"modified":"2020-06-26T01:23:46","modified_gmt":"2020-06-26T01:23:46","slug":"climatizacion-vrf-comercial-simulada","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/andira.org.mx\/admin\/2020\/06\/26\/climatizacion-vrf-comercial-simulada\/","title":{"rendered":"Climatizaci\u00f3n VRF comercial simulada"},"content":{"rendered":"

Existen en el mercado diferentes herramientas para simular el consumo energ\u00e9tico de los edificios. Hay, sin embargo, una de alcance gratuito, de c\u00f3digo abierto y multiplataforma que puede ejecutarse casi en cualquier sistema operativo y que cuenta con una interfaz simple para hacer comparaciones de productos de diferentes fabricantes<\/p>\n

B\u00e1rbara Torregosa<\/p>\n

La metodolog\u00eda Building Information Modeling (BIM) para proyectos de edificaci\u00f3n es hoy un est\u00e1ndar en muchos pa\u00edses. El sistema de climatizaci\u00f3n y el c\u00e1lculo de la eficiencia energ\u00e9tica del edificio son una parte esencial en los proyectos inmobiliarios, por lo que es imprescindible integrarlas en el flujo de trabajo BIM.<\/p>\n

Existe tecnolog\u00eda, como la OpenBIM, que permite definir el modelo digital del inmueble, a trav\u00e9s de softwares espec\u00edficos para cada una de las especialidades que convergen en un proyecto de edificaci\u00f3n, en lugar de obligar al usuario a adaptarse a una \u00fanica plataforma BIM gen\u00e9rica. Los programas que incorporan este desarrollo tecnol\u00f3gico son capaces de comunicar sus resultados entre s\u00ed, por medio de formatos est\u00e1ndar abiertos como IFC4. Esto permite a los profesionales trabajar de manera independiente, pero manteniendo sus propios datos y herramientas de manera coordinada. De esta forma, la obra se construye progresivamente mediante la integraci\u00f3n de los resultados del trabajo de los diferentes colaboradores.<\/p>\n

\"\"Esta filosof\u00eda de trabajo abre las puertas para integrar programas que habitualmente se utilizan para el dise\u00f1o, la simulaci\u00f3n y la verificaci\u00f3n normativa de las instalaciones de climatizaci\u00f3n en el flujo BIM. Es m\u00e1s, esto significa que podemos comunicar nuestras herramientas de trabajo no s\u00f3lo con la geometr\u00eda 3D del edificio, sino que tambi\u00e9n podemos comunicarlas entre s\u00ed. As\u00ed, la definici\u00f3n completa del edificio en el software de simulaci\u00f3n energ\u00e9tica, incluyendo el sistema de climatizaci\u00f3n, resulta autom\u00e1tica.<\/p>\n

Esta capacidad cobra especial inter\u00e9s cuando se habla de la herramienta de simulaci\u00f3n de energ\u00eda que sirve para modelar el consumo (para calefacci\u00f3n, refrigeraci\u00f3n, ventilaci\u00f3n, iluminaci\u00f3n y cargas de tapones y procesos) y el uso del agua en los inmuebles: EnergyPlus. Esta innovaci\u00f3n fue dise\u00f1ada por el Departamento de Energ\u00eda de Estados Unidos (DOE), y actualmente es la herramienta de c\u00e1lculo energ\u00e9tico de mayor prestigio a nivel mundial. Se utiliza ampliamente para las certificaciones m\u00e1s exigentes, como LEED o PassivHaus, as\u00ed como para la verificaci\u00f3n del cumplimiento de la normativa en materia de eficiencia en construcciones de un gran n\u00famero de pa\u00edses.<\/p>\n

La definici\u00f3n de las caracter\u00edsticas del edificio y los sistemas de climatizaci\u00f3n es una tarea compleja, pues se necesita conocer y tratar un gran n\u00famero de datos para reproducir de manera precisa el comportamiento de los sistemas. La tecnolog\u00eda OpenBIM permite automatizar este proceso, poniendo la simulaci\u00f3n energ\u00e9tica avanzada al alcance de la mano de un amplio abanico de usuarios.<\/p>\n

Simulaci\u00f3n de equipos comerciales VRF<\/strong>
\nCuando se dise\u00f1a y dimensiona una instalaci\u00f3n de climatizaci\u00f3n es muy frecuente utilizar las caracter\u00edsticas de los equipos comerciales que se pretenden instalar en el edificio. La integraci\u00f3n de estos sistemas en un software de simulaci\u00f3n energ\u00e9tica basado en EnergyPlus permite reproducir su comportamiento con gran exactitud y facilita la comparaci\u00f3n entre los productos de diferentes fabricantes. Con la tecnolog\u00eda OpenBIM es posible exportar la instalaci\u00f3n dise\u00f1ada con equipos comerciales a un software de estas caracter\u00edsticas, lo que simplifica enormemente la selecci\u00f3n del sistema HVAC m\u00e1s adecuado para maximizar la eficiencia energ\u00e9tica.<\/p>\n

Para simular los procesos de climatizaci\u00f3n con esta herramienta es necesario conocer las curvas de comportamiento de los equipos. \u00c9stas determinan sus prestaciones en condiciones de trabajo diferentes a las nominales que se utilizan para el dise\u00f1o. Dicha informaci\u00f3n es clave para conocer el consumo anual de sistemas de bomba de calor de alta eficiencia energ\u00e9tica, como los sistemas de caudal de refrigerante variable (VRF).<\/p>\n

Los equipos VRF han demostrado producir un ahorro de energ\u00eda considerable en comparaci\u00f3n con los sistemas de climatizaci\u00f3n convencionales, para aplicaciones como edificios de oficinas u hoteles. Una de las razones es su capacidad para trabajar de forma continua y eficiente incluso a bajas cargas parciales, lo cual es una situaci\u00f3n muy frecuente en dichas aplicaciones. En consecuencia, una elevada eficiencia de los sistemas VRF a cargas parciales puede ser una ventaja competitiva para los fabricantes.<\/p>\n

\"\"La exactitud en la obtenci\u00f3n de las curvas de comportamiento es crucial para simular de manera fiable el consumo de las instalaciones VRF a lo largo del a\u00f1o, y, por lo tanto, para comparar el desempe\u00f1o de los productos de distintos fabricantes en un edificio concreto.<\/p>\n

En la documentaci\u00f3n que ofrecen los fabricantes es posible encontrar tablas y gr\u00e1ficas acerca de las prestaciones de las unidades VRF en diferentes condiciones de trabajo que afectan su rendimiento, tanto para refrigeraci\u00f3n como para calefacci\u00f3n: temperaturas de trabajo interior y exterior, grado de carga parcial del compresor, ratio de conexi\u00f3n entre las unidades interiores y exteriores, longitud de las tuber\u00edas de refrigerante, etc\u00e9tera. EnergyPlus permite considerar la influencia de estos factores en la simulaci\u00f3n. Para ello, es necesario calcular una curva de comportamiento para cada una de estas variables.<\/p>\n

Sin embargo, al analizar los datos ofrecidos por los fabricantes, se observa que el EER (Energy Efficiency Ratio) y el COP (Coefficient Of Performance) de los equipos dependen de las temperaturas de trabajo, as\u00ed como del grado de carga parcial al mismo tiempo. El EER (tambi\u00e9n llamado COP de refrigeraci\u00f3n) es el cociente de la potencia frigor\u00edfica entre la potencia el\u00e9ctrica consumida en refrigeraci\u00f3n. Mientras que el COP representa el cociente de la potencia calor\u00edfica entre la potencia el\u00e9ctrica consumida en calefacci\u00f3n. Ambos t\u00e9rminos indican la eficiencia de las bombas de calor.<\/p>\n

Por ejemplo, en las hojas de datos de unidades VRF observamos que el EER aumenta cuando el sistema trabaja al 50 por ciento de su capacidad respecto al EER a plena carga. Pero la mejora que se observa con una temperatura de trabajo exterior de 35 \u00baC es superior a la que sucede con una temperatura exterior de 20 \u00baC.<\/p>\n

\"\"En la reciente \u201c2017 ASHRAE Building Performance Analysis Conference\u201d, se present\u00f3 una metodolog\u00eda para obtener las curvas de comportamiento de los sistemas de VRF que considera en este efecto combinado. As\u00ed, en lugar de calcular una curva de comportamiento aislada para cada efecto, se ajustaron las ecuaciones utilizadas por el motor de c\u00e1lculo directamente a los datos del fabricante.<\/p>\n

Con este m\u00e9todo es posible reproducir los datos de cat\u00e1logo con gran precisi\u00f3n. El margen de error m\u00e1ximo en la predicci\u00f3n del EER se reduce 7.6 por ciento frente al 21.7 que se obtiene con el procedimiento de trabajo habitual. Esto supone una diferencia en la predicci\u00f3n del consumo de energ\u00eda anual para refrigeraci\u00f3n de hasta 6.4 por ciento en un edificio de oficinas. En cuanto a la predicci\u00f3n del COP, el margen de error m\u00e1ximo disminuye de 12.2 a 6.8 por ciento, lo que mejora la simulaci\u00f3n a cargas parciales con temperaturas exteriores altas.<\/p>\n

Ventajas de simular equipos VRF comerciales<\/strong>
\nLas curvas por defecto que se comparan son las que ofrece EnergyPlus para la simulaci\u00f3n de sistemas VRF. Ante la ausencia de informaci\u00f3n sobre un sistema concreto, o bien ante el desconocimiento de la metodolog\u00eda de c\u00e1lculo de las curvas de comportamiento; con esta opci\u00f3n un usuario podr\u00eda simular de manera relativamente simple este tipo de sistema.<\/p>\n

Sin embargo, el potencial de ahorro energ\u00e9tico de los equipos VRF se debe, en gran medida, a su elevada eficiencia en condiciones de funcionamiento distintas a las de dise\u00f1o, que son las m\u00e1s frecuentes a lo largo del a\u00f1o. Esto hace que utilizar las curvas de comportamiento reales sea muy relevante para la calificaci\u00f3n energ\u00e9tica de edificaciones con equipos VRF.<\/p>\n

\"\"Para comprobar la importancia de las curvas de comportamiento en el consumo de energ\u00eda de los sistemas VRF, se ha simulado un inmueble de oficinas de 441.1 metros cuadrados en Atlanta, EEUU, con un sistema de climatizaci\u00f3n comercial de este tipo. Tras el c\u00e1lculo de cargas t\u00e9rmicas y atendiendo a las limitaciones en la longitud de tuber\u00edas de refrigerante del fabricante, se seleccion\u00f3 un equipo exterior de 22.4 kW de refrigeraci\u00f3n conectada a 4 unidades interiores para atender la demanda de la planta baja, y otra unidad exterior de 28 kW conectada a 11 unidades interiores distribuidas en el resto de los pisos. Seg\u00fan el cat\u00e1logo comercial, la unidad exterior que atiende a la planta baja presenta un EER de 4.04 y un COP de 4.52 en condiciones nominales, mientras que la que atiende al resto del edificio tiene un EER de 3.64 y un COP de 4.25.<\/p>\n

El sistema descrito se simul\u00f3 con EnergyPlus utilizando dos conjuntos de curvas de comportamiento distintos: por un lado, las curvas por defecto que ofrece la plataforma para sistemas VRF, y por otro, sus curvas de comportamiento reales, esto es, basadas en los datos del fabricante. En ambas simulaciones se utilizaron los mismos datos de EER y COP nominales.<\/p>\n

\"\"Los resultados muestran que el consumo el\u00e9ctrico calculado para refrigeraci\u00f3n es un 28.7 por ciento menor cuando se utilizan las curvas reales de este sistema comercial, frente a utilizar las curvas por defecto de EnergyPlus. El consumo el\u00e9ctrico para calefacci\u00f3n tambi\u00e9n disminuye 35.6 por ciento (gr\u00e1fica 1).<\/p>\n

En conclusi\u00f3n, la simulaci\u00f3n energ\u00e9tica de sistemas de climatizaci\u00f3n VRF comerciales permite reproducir de forma fiable su comportamiento, siempre y cuando se utilicen en los c\u00e1lculos los datos que certifica el fabricante. Con esto es posible comparar adecuadamente el consumo de esos sistemas y revelar todo su potencial de ahorro energ\u00e9tico. Dado que es una tarea altamente especializada y espec\u00edfica, resulta de gran ayuda el uso de softwares de simulaci\u00f3n energ\u00e9tica con motor EnergyPlus que contengan los datos de los fabricantes. La integraci\u00f3n de estos programas en el flujo de trabajo OpenBIM simplifica enormemente esta tarea, ya que facilita importar autom\u00e1ticamente los sistemas de climatizaci\u00f3n integrados en el modelo 3D del edificio, poniendo la simulaci\u00f3n energ\u00e9tica con EnergyPlus al alcance de todos los usuarios.<\/p>\n

B\u00e1rbara Torregrosa<\/strong>
\nIngeniero de Desarrollo en CYPE Ingenieros, cuenta con un doctorado en Ingenier\u00eda Industrial y es especialista en el modelado de sistemas de climatizaci\u00f3n aplicados a la simulaci\u00f3n energ\u00e9tica de edificios. CYPE es una compa\u00f1\u00eda con m\u00e1s de 30 a\u00f1os de experiencia en el desarrollo de software t\u00e9cnico para los profesionales de la Arquitectura, Ingenier\u00eda y Construcci\u00f3n.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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