La modelización de sistemas energéticos
El
diseño de instalaciones energéticas se ha vuelto sencillo en los
últimos años por la profusión de herramientas que ayudan al proyectista.
El cálculo fácil de proyectos complejos es hoy en día una realidad.
Pero cuando es necesario desviarse del diseño convencional comienzan los
problemas y aparecen fallos o rendimientos no esperados. El
conocimiento de los métodos para estimar el uso de la energía resulta
vital para entender los modelos que nos permiten entender los sistemas
energéticos y en consecuencia optimizar los diseños. Estos métodos son
especialmente interesantes para establecer las líneas generales y
calcular los ahorros que podemos conseguir reacondicionando instalaciones existentes.
En
este artículo nos vamos a centrar en explicar en los métodos existentes
para la modelización de sistemas energéticos. Nos centramos
especialmente en los métodos destinados al estudio de los sistemas HVAC
(calefacción, ventilación y aire acondicionado).
CONSIDERACIONES GENERALES
Modelos y aproximaciones
Un modelo matemático es la descripción del comportamiento de un sistema, y puede hacerse a partir de tres componentes:
1. Variables de entrada: Son las que actúan en el sistema. Hay de dos tipos: controlables por el experimentador, y no controlables (ej. clima).
2. Estructura y parámetros/propiedades del sistema: Proporcionan la descripción física necesaria del sistema (ej. masa térmica o propiedades mecánicas de los elementos).
3. Variables de salida (respuesta
o salida dependiente): Describe la reacción del sistema a las variables
de entrada. El uso de la energía es a menudo una variable de respuesta.
La
ciencia de modelización matemática aplicada a los sistemas físicos
implica la determinación de un tercer componente de un sistema cuando se
han especificado los otros dos componentes.
Aproximación clásica
– El objetivo es predecir las variables de salida de un modelo
especificado con estructura y parámetros conocidos cuando están sujetos a
variables de entrada especificadas. Para asegurar exactitud, los
modelos tienden a llegar a ser cada vez más complejos, algo asumible con
la llegada de los poderosos computadores actuales. Esta aproximación
presume un conocimiento detallado no solamente de los fenómenos
naturales que afectan al comportamiento del sistema sino también de la
magnitud de las interacciones (ej. masa térmica efectiva, coeficientes
de transferencia de masa y calor, etc.). La principal ventaja de esta
aproximación es que el sistema no necesita ser físicamente construido
para predecir su comportamiento. Esta aproximación es ideal en la etapa
de diseño preliminar y etapa de análisis.
La
modelización clásica del uso de la energía comienza con una descripción
física del sistema del edificio o componente de interés. Por ejemplo,
la geometría del edificio, localización geográfica, características
físicas (ej. material y espesor de la pared), tipo de equipo y
planificación de la operación, sistema HVAC, perfil de carga del
edificio, equipo de planta, etc. El uso de energía promedio y pico del
edificio puede predecirse o simularse por el modelo. El beneficio
primario de este método se basa en los principios de ingeniería
convencionales, y en consecuencia ha ganado aceptación entre los
profesionales. Software típico como BLAST, DOE-2 y EnergyPlus se basan
en esta aproximación.
Aproximación inversa
– En este caso, las variables de entrada y salida se conocen y miden, y
el objetivo es determinar una descripción matemática del sistema y
estimar los parámetros del sistema. Este modelo es relevante cuando el
sistema ya está construido y los datos de rendimiento actual están
disponibles para el desarrollo y/o identificación del modelo. Pueden
usarse dos tipos de datos de rendimiento: no intrusivos e intrusivos.
Los datos intrusivos se consiguen bajo condiciones de experimentos
planificados en el sistema para obtener la respuesta del sistema bajo un
amplio rango condiciones de rendimiento del sistema que ocurriría bajo
operaciones del sistema normal. Estos datos de rendimiento permiten una
especificación e identificación del modelo más exacto. Cuando las
restricciones a la operación del sistema no permiten que se realicen
tales tests, el modelo debe identificarse como datos no intrusivos
obtenidos bajo operaciones normales.
La
modelización de datos a menudo permite la identificación de modelos del
sistema que no sólo son más simples de usar sino también son
predictores más exactos del rendimiento del sistema futuro que los
modelos convencionales.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MODELOS
Modelos convencionales
Aunque
los procedimientos para estimar los requerimientos de energía varían
considerablemente en su grado de complejidad, todos tienen tres
elementos comunes: cálculo de (1) carga de espacio, (2) carga de equipo
secundaria, y (3) requerimientos de energía del equipo, y (3)
requerimientos de energía de equipos primarios. Los equipos secundarios
son los que distribuyen calor, frío o ventilación, mientras que los
equipos primarios se refieren a los equipos de planta central que
convierten combustible o energía eléctrica para calentar o enfriar.
El
primer paso para calcular los requerimientos de energía es determinar
la carga del espacio, que si hablamos por ejemplo de HVAC es la cantidad
de energía que debe añadirse o extraerse de un espacio para mantener
las condiciones deseadas.
El
segundo paso es trasladar la carga del especio a una carga en el equipo
secundario. Esto puede ser por ejemplo una estimación simple de
pérdidas o ganancias en tuberías o una simulación horaria, tal como la
utilizada en volumen de aire variable con enfriamiento de aire. Este
paso debe incluir los cálculos de todas las formas de energía requeridas
por el sistema secundario (ej. energía eléctrica para enfriar agua).
El
tercer paso calcula el combustible y la energía requerida por el equipo
primario para cumplir estas cargas y la demanda pico. Esto considera
las eficiencias de los equipos y las características de carga parcial. A
menudo es necesario mantener diferentes formas de energía, tales como
electricidad, gas natural o gasóleo.
Mediante
un análisis de energía podemos obtener datos intermedios, tales como
tiempo de uso de energía y máxima demanda, y también podemos estimar con
exactitud los cargos de la compañía eléctrica. Aunque no son partes de
los cálculos de energía, los costes de equipos de capital estimados
también serán incluidos.
Pero
en los sistemas energéticos pueden ocurrir interacciones complejas que a
menudo son inesperadas entre sistemas o entre varios modos de
transferencia de calor. Por ejemplo, los paneles de calefacción radiante
afectan las cargas del espacio elevando la temperatura radiante media
del espacio.
Modelos a partir de datos
Data-driven model cumple los requerimientos de una forma muy diferente al modelo convencional forward model.
Este modelo puede contener solamente un número relativamente pequeño de
parámetros debido a la información a menudo repetitiva contenida en los
datos de rendimiento. Se trata por tanto de un modelo mucho más simple
que contiene menos términos representativos de parámetros agregados o
macroscópicos (ej. coeficientes de pérdida de calor en edificios y
constante de tiempo). Debido a que los parámetros del modelo se deducen
del rendimiento actual de los edificios, es mucho más exacto predecir el
comportamiento del sistema futuro bajo ciertas circunstancias
específicas. La colección de datos de rendimiento y la formulación del
modelo necesita ser apropiadamente evaluada para las circunstancias
específicas, lo cual a menudo requiere un alto nivel de pericia.
Para
comprender mejor el uso de estos modelos, debemos entender algunas
cuestiones que el profesional puede preguntarse sobre un edificio
existente con consumo de energía conocido:
· ¿Cómo se compara el consumo con las predicciones de diseño?
· ¿Cómo cambia el consumo al variar niveles de termostatos, tasas de ventilación, niveles de iluminación interior, etc.?
· ¿Cuánta
energía puede ahorrarse trabajando con sistemas como volumen variable o
cambios en las configuraciones de sistemas existentes?
· ¿Podemos verificar el ahorro conseguido mediante un proyecto de reacondicionamiento?
· ¿Cómo podemos detectar fallos en los equipos y optimizarlos?
ELIGIENDO UN MÉTODO DE ANÁLISIS
El
paso más importante para seleccionar un método de análisis de energía
es acoplar las capacidades del método con los requerimientos del
proyecto. El método debe ser capaz de evaluar todas las opciones de
diseño con suficiente exactitud para tomar las decisiones correctas. Se
aplican generalmente los siguientes factores:
· Exactitud:
El método será lo suficiente exacto como para permitir la elección
correcta. Debido a que muchos parámetros están implicados en la
estimación de energía, una predicción absolutamente exacta no es
posible.
· Sensibilidad:
El método sería sensible a las opciones de diseño que se están
considerando. La diferencia en el uso de la energía entre dos elecciones
debe ser adecuadamente reflejada.
· Versatilidad:
El método permitiría un análisis de todas las opciones bajo
consideración. Cuando diferentes métodos deben ser usados para
considerar distintas opciones, no puede realizarse una estimación exacta
de la energía diferencial.
· Velocidad y coste:
El tiempo total (recopilación de datos, preparación, cálculos, y
análisis de resultados) hará que el análisis sea apropiado a los
beneficios potenciales ganados. Con mayor velocidad, pueden considerarse
más opciones en un momento dado. El coste del análisis es en gran
medida determinado por el tiempo total del análisis.
· Reproducibilidad: El método no permitirá elecciones vagamente definidas que hagan que diferentes analistas obtengan resultados diferentes.
· Facilidad de uso: Esto afecta tanto a la economía como al análisis y reproducibilidad de resultados.
MODELIZACIÓN DE CARGAS Y COMPONENTES
Cálculo de las cargas sensibles del espacio
El
cálculo de la carga sensible del espacio instantáneo es un paso clave a
cualquier simulación de la energía de un edificio. Para estos cálculos
se usan métodos de balance térmico y factor de ponderación. Un tercer
método, el método de red térmica no se usa mucho pero es prometedor.
La
carga sensible del espacio instantáneo es la tasa de flujo de calor que
entra en la masa de aire del espacio. La cantidad, a veces llamada la
carga de enfriamiento, difiere de la ganancia de calor, que usualmente
contiene un componente radiactivo a través del aire y es absorbido por
otra superficie dura. La carga sensible del espacio instantáneo es
enteramente convectiva; incluso cargas desde equipos internos, luz, y
entrada de aire por convección de la superficie que ha absorbido el
componente de energía emitida de estas fuentes. Sin embargo, se harán
algunos ajustes cuando los sistemas de calefacción y enfriamiento
radiante son evaluados porque algunas cargas del espacio se compensan
directamente por transferencia radiante sin transferencia convectiva a
la masa de aire. Sin embargo, la
masa térmica (capacidad de calor) del aire en sí mismo es ignorado en
el análisis, así que se asume que está en equilibrio térmico. Bajo estas
asunciones, la carga sensible del espacio y la retirada de calor son
iguales en magnitud pero en signo opuesto.
Los
métodos del factor de ponderación y equilibrio térmico usan funciones
de transferencia por conducción (o sus equivalentes) para calcular la
ganancia o pérdida de calor por transmisión. La principal diferencia
está en los métodos usados para calcular la transferencia de calor
interna en la habitación.
Método de equilibrio térmico
Su
desarrollo depende de la primera ley de la termodinámica y los
principios del álgebra de matrices. Requiere menos asunciones que el
método de factores ponderados, pero es más flexible. Sin embargo
requiere más cálculos en cada punto en el proceso de simulación, por lo
que requiere más tiempo de computación. Los factores de peso usados son
determinados con el procedimiento de equilibrio térmico. Aunque no es
necesario, se usa comúnmente linealización para simplificar la
formulación de transferencia radiativa.
El
método de equilibrio térmico permite calcular las cargas de
enfriamiento y calentamiento sensible instantáneo neto en la masa de
aire del espacio.
Método del factor ponderado
El
método del factor ponderado de calcular la carga sensible de un espacio
es un compromiso entre métodos más simples (ej. cálculos de estado
estacionario) que ignoran la capacidad de la masa del edificio de
almacenar energía, y métodos más complejos (ej. cálculos de equilibro
energético completos). Con este método, la ganancia de calor del espacio
a una temperatura constante está determinada por la descripción física
del edificio, condiciones climáticas ambientales, y perfiles de carga
interna. Junto con las características y disponibilidad de los sistemas
de calentamiento y enfriamiento para los edificios, la ganancia de calor
en el espacio se usa para calcular las temperaturas del aire y las
tasas de extracción de calor. Esta discusión es en términos de ganancia
de calor, cargas de enfriamiento, y tasas de extracción de calor. Las
pérdidas de calor, cargas de calentamiento, y tasas de adición de calor
son simplemente términos diferentes por la misma cuestión, dependiendo
de la dirección del caudal de calor.
Los
factores de ponderación representan funciones Z-transfer. La
Z-transform es un método para solventar ecuaciones diferenciales con
datos discretos. Se usan dos grupos de factores de ponderación: ganancia
térmica y temperatura del aire.
Los factores de ponderación de ganancia térmica representan
funciones de transferencia que relacionan la carga de enfriamiento del
espacio a ganancias de calor instantánea. Se calculan una serie de
factores de ponderación para cada grupo de fuentes de calor que difieren
significativamente en la (1) cantidades relativas de energía
apareciendo energía como convección al aire respecto a radiación, y (2)
distribución de intensidades de energía en superficies diferentes.
Los factores de ponderación de la temperatura del aire
representan una función de transferencia que relaciona la temperatura
del aire a la carga de energía neta de la habitación. Los factores de
ponderación para una fuente de calor particular se determinan por la
introducción de un pulso unitario de energía desde a fuente en la red de
la habitación. La red se
configura con una serie de ecuaciones que representan el balance térmico
de la habitación. En cada intervalo de tiempo (intervalos de una hora),
incluyendo la introducción inicial, el caudal de energía al aire de la
habitación representa la cantidad del pulso que llega a ser una carga de
enfriamiento. De esa forma, puede generarse una larga secuencia de
cargas de enfriamiento, de las cuales se calculan los pesos de
ponderación. De esa forma, se generan una larga secuencia de cargas de
enfriamiento, en la que se calculan los factores de peso.
Se
utiliza un proceso en dos pasos para determinar la temperatura del aire
y la tasa de extracción de una zona de edificio o habitación para una
serie de condiciones dadas. En primer lugar, la temperatura del aire de
la habitación se asume sea fija a un valor de referencia, usualmente la
temperatura del aire promedio esperada para la habitación sobre el
periodo de simulación. La ganancia de calor instantánea se calcula
basándose en esta temperatura de aire constante. Se consideran varios
tipos de ganancia de calor. Algunos, tales como la energía solar
entrando a través de una ventana o la energía de iluminación, personas, o
equipos, son independientes de la temperatura de referencia. Otros,
tales como los conductores a través de las paredes, dependen
directamente de la temperatura de referencia.
Una
carga de enfriamiento sensible del espacio para la habitación, se
define como la tasa a la que la energía se elimina de la habitación para
mantener el valor de referencia de la temperatura de aire, calculado
para cada tipo de ganancia de calor instantánea porque algo de energía
es absorbida por paredes y muebles y almacenado para más tarde ser
liberado en el aire.
Los
factores de ponderación son una serie de parámetros que determinan
cuanta energía que entra en una habitación es almacenada y con cuanta
rapidez la energía almacenada se libera posteriormente. Matemáticamente,
los factores ponderados son una función Z-transfer relativa a la
ganancia de calor a la carga de enfriamiento.
Los
factores ponderados difieren por distintas fuentes de ganancia térmica
debido a las cantidades relativas de energía convectiva y radiativa
dejando varias fuentes diferentes y debido a que la distribución de
energía radiativa puede diferir. Los factores ponderados de ganancia de
calor también difieren entre habitaciones porque la construcción de
habitaciones afecta la cantidad de energía entrante almacenada por las
paredes o muebles y la tasa a la que se libera.
En
el segundo paso, se usa la carga de enfriamiento total para calcular la
tasa de extracción de calor actual y la temperatura del aire. La tasa
de extracción de calor actual difiere de la carga de enfriamiento (1)
debido a que, en la práctica, la temperatura del aire puede variar del
valor de referencia usada para calcular la carga de enfriamiento, o (2)
por las características de los sistemas HVAC.
Dos
asunciones se hacen en el método de los factores ponderados. Primero,
el proceso modelado es lineal. Esta asunción es necesaria porque la
ganancia desde varias fuentes se calcula independientemente y se suma
para obtener el resultado total (ej. se usa el principio de
superposición). Por lo tanto, los procesos no lineales tales como
radiación o convección natural deben ser aproximadamente lineales. Esta
asunción no es una limitación significativa debido a que estos procesos
pueden ser aproximadamente lineales con exactitud suficiente para la
mayoría de los cálculos. La segunda asunción es que las propiedades del
sistema influenciando los factores de ponderación son constantes (es
decir, no son funciones de tiempo). Esta asunción es necesaria porque
sólo una serie de factores de ponderación se usan durante el periodo de
ponderación completa. Esta asunción puede limitar el uso de factores de
ponderación en situaciones donde propiedades importantes de la
habitación varían durante el cálculo (ej. la distribución de radiación
incidente solar en las paredes interiores de una habitación, que pueden
variar a lo largo del día, y los coeficientes de transferencia de calor
de la superficie interior).
Cuando
se usa el método del factor de ponderación, se usan coeficientes de
transferencia de calor convectivos/radiativos como coeficiente de
transferencia de calor de la superficie. Este valor se asume constante
incluso aunque, en una habitación real, (1) calor radiante transferido
de una superficie depende de la temperatura de otras superficies de
habitación (no solamente en temperaturas de aire de la habitación) y (2)
el coeficiente de transferencia de calor combinado no es constante.
Bajo estas circunstancias, el valor promedio de la propiedad debe usarse
para determinar los factores de ponderación.
Métodos de red térmica
Aunque
las implementaciones de la metodología de red térmica varían, tienen
una discretización común en el edificio en una red de nodos, con
trayectorias de interconexión a través de la cual fluye la energía. En
muchos aspectos, los modelos de red térmica pueden considerarse
refinamientos del método de equilibrio de calor. Donde el modelo de
equilibrio de calor generalmente usa un nodo para el aire de zona, el
método de la red térmica generalmente usa un nodo para el aire de zona,
el método de red térmica puede usar múltiples nodos. Para cada elemento
de transferencia de calor (paredes, techo, suelo, etc.), el modelo de
equilibrio de calor generalmente tiene un nodo de superficie exterior e
interior; el modelo de red térmica puede incluir nodos adicionales. Los
modelos de equilibrio térmico generalmente usan métodos simples para
distribuir la radiación de la luz; los modelos de red térmica pueden
modelar las lámparas, balastos, y carcasas de las luminarias
separadamente. Además, los modelos de redes térmicas dependen del
balance de calor en cada nodo para determinar la temperatura del nodo y
el flujo energético entre todos los nodos conectados. El flujo
energético puede incluir conducción, convección, y radiación de onda
corta y larga.
Para
cualquier modo de flujo de energía, pueden usarse un rango de técnicas
para modelar la energía entre dos nodos. Tomando la transferencia de
calor como un ejemplo, el modelo de red térmica más simple sería
resistente a la red de resistencia/capacitancia. Refinando la
discretización de la red, los modelos son modelos de diferencia finita o
volumen finito.
El
rendimiento térmico desde las cimentaciones del edificio ha sido en
gran medida ignorado. Sin embargo, a comienzos de los años 70 se estimó
que el 10 % de la energía usada en las casas de Estados Unidos se
atribuía a la transferencia de calor a través de sus cimentaciones.
Desde entonces, el rendimiento térmico de los elementos del edificio por
encima del nivel del suelo ha mejorado significativamente, por lo que
la contribución del calor desde el suelo representa un porcentaje
superior. Un estudio llevado a cabo en 1983 estimó que la transferencia
de calor desde unas cimentaciones no aisladas en Ohio, podía representar
hasta el 67 % de la carga térmica de la envolvente del edificio.
Método de cálculo simplificado
La
herramienta para calcular pérdidas de calor a través de las
cimentaciones fue diseñada por Krarti y Chuangchid (1999). La
herramienta de diseño es fácil de usar y ello requiere los parámetros de
entrada correctos con valores variables continuamente, incluyendo
tamaño de la cimentación, valores R de aislamiento,
propiedades térmicas del suelo, y temperaturas de interior y exterior.
El método simplificado proporciona una serie de ecuaciones convenientes
para estimar las pérdidas de calor estacional y anual de una losa o
cimentación como una función de un amplio rango de variables.
Cuando la temperatura interior del edificio se mantiene constante, la transferencia de calor acoplada al suelo q(θ) varía con el tiempo de acuerdo con la siguiente ecuación:
Donde:
qmean= Pérdida de calor media anual /ganancia, W
qmean= Pérdida de calor/amplitud de ganancia, W
θ = tiempo, s
ω = frecuencia angular anual (ω=1.992 x 10-7 rad/s)
ϕ = retraso de fase entre pérdida de calor de placa total
Los
sistemas HVAC secundarios incluyen todos los elementos del sistema de
energía del edificio entre un calentador central y una planta de
enfriamiento y las zonas del edificio. La definición precisa depende
profundamente del diseño del edificio. Un sistema secundario típicamente
incluye equipos de manejo de aire; sistemas de distribución de aire con
conductos asociados; trampillas; ventiladores; y calefacción,
enfriamiento, y equipo de acondicionamiento de humedad. También incluye
sistemas de distribución de líquidos entre la planta central y la zona y
equipo de manejo de aire, incluyendo tuberías, válvulas y bombas.
Aunque
el diseño exacto de sistemas secundarios varía dramáticamente entre los
edificios, realmente están compuestos de un número genérico de
componentes HVAC. Estos componentes incluyen componentes de distribución
(ej. bombas/ventiladores, tuberías/conductos, válvulas/trampillas,
cabezales/plenums, accesorios) y componentes de transferencia de masa y
calor (ej., serpentines de calefacción, refrigeración, serpentines de
deshumidificación, intercambiadores de calor de líquidos,
intercambiadores de calor de aire, enfriadores evaporativos, inyectores
de vapor). La mayoría de los sistemas secundarios pueden describirse
simplemente conectando estos componentes para formar el sistema
completo.
La
estimación de energía a través de la simulación del computador a menudo
imita la construcción modular de los sistemas secundarios usando
elementos de simulación modular. En la extensión que el sistema
secundario consume energía y transfiere energía entre el edificio y la
planta central, puede realizarse un análisis de energía caracterizando
el consumo de energía de los componentes individuales y la energía
transferida entre los componentes del sistema. En realidad, pocos
componentes secundarios consumen energía directamente, excepto
ventiladores, bombas, hornos, paquetes de aire acondicionado de
expansión directa con calentadores a gas y calentadores en linea. Los
componentes secundarios se dividen en dos categorías: componentes de
distribución y componentes de transferencia de masa y calor.
Sistemas de ventiladores, bombas y distribución
El
sistema de distribución de un sistema HVAC afecta la consumición de
energía de dos formas. Primero, ventiladores y bombas consumen energía
eléctrica directamente, basándose en el caudal y presión bajo la cual el
dispositivo opera. Conductos y trampillas, o tuberías y válvulas, y las
estrategias de control del sistema afectan al caudal y la presión en el
ventilador o bomba. Segundo, la energía térmica a menudo se transfiere a
(o del fluido) por (1) transferencia de calor a través de tuberías y
conductos y (2) entrada eléctrica a ventiladores y bombas. El análisis
de los componentes de un sistema, por lo tanto, tendría en cuenta tanto
el consumo de energía eléctrica como la transferencia de energía
térmica.
El
análisis detallado de un sistema requiere el equilibrio de presión y
caudal entre los componentes, pero casi todos los métodos de análisis de
energía disponibles aproximan el efecto de las interacciones con curvas
de rendimiento de carga parcial. Esto elimina la necesidad de calcular
la caída de presión a través del sistema de distribución en condiciones
fuera de diseño. Las curvas de carga parcial se expresan a menudo en
términos de ratio de entrada de potencia (power input ratio o PIR) como una función del ratio de carga parcial, definido como el ratio de caudal con carga parcial respecto al caudal de diseño:
Donde
PIR = Ratio de entrada de potencia
W = Potencia del motor de ventilador a carga parcial, W
Wfull = Potencia del motor del ventilador a plena carga, W
Q = Tasa de caudal del ventilador a carga parcial, cfm
Qfull =Tasa de caudal del ventilador a carga parcial, cfm
fplr = Función de regresión, típicamente polinómica
La
forma exacta de la curva de carga parcial depende del efecto del
control de caudal en la presión y la eficiencia del ventilador y puede
calcularse usando un análisis detallado o datos de mediciones de campo.
Se obtienen curvas representadas por ecuaciones de regresión polinómica.
Componentes de transferencia de masa y calor
Los
sistemas de HVAC secundarios comprenden los componentes de
transferencia de masa y calor (ej. serpentines de calentamiento de aire
basados en vapor, enfriamiento por agua fría y serpentines de des
humidificación, intercambiadores de calor de líquido de tubo y carcasa,
intercambiadores de calor aire-aire, enfriadores evaporativos,
inyectores de vapor). Aunque estos componentes no consumen energía
directamente, su rendimiento térmico dicta interacciones entre cargas
del edificio y componentes primarios consumidores de energía (ej.
enfriadoras, calderas). En particular, el rendimiento de componentes
secundarios determina las condiciones del fluido entrante para los
componentes primarios, los cuales determinan las eficiencias de energía
del equipo primario. Los cálculos de energía exactos no pueden
realizarse sin modelos apropiados del calor del sistema y componentes de
transferencia de calor.
Por
ejemplo, la carga en una enfriadora se describe típicamente como la
suma de las cargas latentes y sensibles de zona, más cualquier ganancia
de calor de los conductos, plenums, ventiladores, bombas, y tuberías.
Sin embargo, el consumo de energía viene determinado no solamente por la
carga sino también por la temperatura y el caudal del agua de retorno.
La condición del agua de retorno viene determinada por el rendimiento
del serpentín de enfriamiento y por la estrategia de operación de carga
parcial del sistema de distribución de agua y aire. El serpentín de
enfriamiento puede típicamente controlarse para mantener una temperatura
de aire constante modulando el flujo del caudal de agua a través del
serpentín. En tal escenario, el modelo del serpentín de enfriamiento
debe ser capaz de calcular la humedad del aire, la temperatura del agua,
y el caudal de agua dado según las características de diseño del
serpentín de enfriamiento y temperatura de aire entrante y humedad,
caudal, y temperatura del agua.
Virtualmente
todos los programas incluyen, y requieren, modelos de componentes de
transferencia de masa y calor. Estos modelos son generalmente
relativamente simples. Mientras que un diseñador puede usar un análisis
tubo-a-tubo detallado de transferencia de calor por conducción y
convección en las superficies de las aletas para desarrollar una
combinación de geometría de aletas y tubos, un análisis de energía está
más interesado en determinar cambios en el estado de los fluidos
conforme las condiciones de operación varían durante el año.
Adicionalmente, el análisis de energía es probable que haya limitado los
datos de diseño en el equipo y, por lo tanto, requiere un modelo con
muy pocos parámetros que dependen de la geometría del equipo y
características de diseño detallado.
Una
aproximación típica para modelar los componentes de transferencia de
masa y calor para los cálculos de energía se basan en un effectiveness-NTU heat exchanger model.
Los
métodos para estimar y modelar la energía son particularmente
apropiados para describir las condiciones de los fluidos cuando se
conocen las características de diseño del equipo. Asimismo, este modelo
requiere solamente un único parámetro para describir las características
del intercambiador: el coeficiente de transferencia total UA, que puede ser determinado a partir de los datos de rendimiento de diseño limitado.
Debido a que los métodos de efectividad clásica se desarrollaron para los intercambiadores de calor sensible en sistemas HVAC.
Para serpentines de calentamiento de aire con tubos de aleta típica, la
configuración de flujo cruzado con chorros no mezclados es la más
apropiada. La misma configuración típicamente se aplica a
intercambiadores de calor aire-a-aire. Para intercambiadores de calor
líquido-a-líquido, el equipo tubo-en-tubo puede ser modelado en paralelo
o contraflujo, dependiendo de las direcciones de caudal. El equipo de
tubo y carcasas puede modelarse en contraflujo o flujo cruzado,
dependiendo de la extensión del baffling y el número de pasos de tubo.
El análisis de energía debe determinar el UA para describir las
operaciones de un intercambiador de calor específico. Típicamente hay
dos aproximaciones para determinar este importante parámetro: cálculo
directo y datos del fabricante. Conociendo la información detallada
sobre materiales, geometría, y construcción del intercambiador de calor,
los principios de transferencia de calor fundamentales pueden aplicarse
para calcular el coeficiente de transferencia de calor total. Sin
embargo, el método más apropiado para estimar la energía es usar los
datos de rendimiento del fabricante o con mediciones directas de
rendimiento. Los fabricantes típicamente proporcionan la tasa de
transferencia de calor bajo varias condiciones de operación, con las
condiciones de operación descritas en términos de entrada de tasas de
caudal y temperaturas del fluido.
Ejemplo de análisis de un sistema de calentamiento de agua
Imaginemos
la evaluación de un sistema de calentamiento de agua caliente que
incluye un serpentín de calentamiento de agua caliente. El programa de
análisis de energía usa un effectiveness-NTU model del serpentín y
requiere el UA (coeficiente de transferencia) del serpentín como un
parámetro de entrada. Aunque no está disponible información detallada de
la geometría del serpentín y las superficies de transferencia de calor
no están disponibles, el fabricante afirma que el serpentín de
calentamiento de agua de one-row transmite 240 kW de calor bajo las
siguientes condiciones de diseño:
Rendimiento de diseño
Temperatura del agua entrante tht = 80ºC
Caudal de la masa de agua mh = 5 kg/s Temperatura del aire de entrada tci = 20ºC Caudal de la masa de aire mc = 8 kg/s Transferencia de calor de diseño q = 240 kW
Solución
En
primer lugar debemos determinar la UA, luego usaremos UA para predecir
el rendimiento en condiciones fuera de diseño. En ambos pasos se usa
Effectiveness-NTU relationships. La asunción clave es que UA es
constante para ambas condiciones de operación.
a) Un examen de los caudales y el calor específico permite calcular la capacidad del fluido caliente Ch y la capacidad del fluido frío Cc en las condiciones de diseño, y el ratio de capacidad Z.
Donde cp es el calor específico y cmax y cmin son las capacidades más grandes y más pequeñas, respectivamente.
b) La efectividad puede calcularse directamente de la definición de transferencia de calor.
Donde tCO es la temperatura del aire dejando el intercambiador.
c) La
effectiveness-NTU relationships para un intercambiador de calor de
flujo cruzado con ambos fluidos sin mezclarse permite calcular la
efectividad en términos de ratio de capacidad Z y la NTU (esta relación
está disponible en libros de texto). El valor de la efectividad y ratio
de capacidad, NTU = 0,804.
d) La transferencia de calor UA viene determinada por la definición de NTU.
Los
sistemas HVAC primaria consumen energía y transmiten calor y frío al
edificio, usualmente a través de sistemas secundarios. Los equipos
primarios generalmente incluyen enfriadoras, calderas, torres de
refrigeración, equipos de cogeneración y equipos de almacenamiento
térmico a nivel de planta.
Estrategias de modelización
Las
características de consumo de energía del equipo primario generalmente
dependen del diseño del equipo, condiciones de carga, condiciones
ambientales, y estrategias de control del equipo. Por ejemplo, el
rendimiento de la enfriadora depende de las características de diseño
del equipo básicas (ej., superficies de intercambio de calor, diseño del
compresor), temperaturas y caudal a través del condensador y
evaporador, y métodos para controlar la enfriadora a diferentes cargas y
condiciones de operación. En general, estas variables varían
constantemente y requieren cálculos sobre una base horaria.
Modelos de regresión
Aunque
muchos componentes secundarios (ej. intercambiadores de calor,
válvulas) están descritos por los principios de ingeniería, la
naturaleza compleja de la mayoría de los equipos primarios ha aconsejado
el estudio de las características de consumo usando ecuaciones de
regresión simples publicadas a partir de datos del fabricante.
La
aproximación habitual para modelar equipos primarios en los programas
de simulación es asumir las siguientes formas funcionales para el
consumo de energía de los equipos:
Donde:
P = Potencia del equipo, kW
PIR = Ratio de entrada de energía
PIRnom = Ratio de entrada de energía bajo condiciones a plena carga nominal
Load = Potencia transmitida a la carga, kW
Cavail = Capacidad del equipo disponible, kW
Cnom = Capacidad del equipo nominal, kW
f1 = Función relacionada con la potencia a plena carga en condiciones off-design (ta,tb,…) a potencia a plena carga en condiciones de diseño
f2 = Función de potencia a plena carga de fracción, relacionando la potencia a carga parcial respecto a la potencia a plena carga
f3 = Función relacionando la capacidad disponible en condiciones off-design (ta,tb,…) respecto a la capacidad nominal
ta,tb = varias temperaturas de operación que afectan a la potencia.
PLR = Ratio de carga parcial
El
ratio de carga parcial es la relación de la carga respecto a la
capacidad del equipo disponible en unas condiciones de operación fuera
de diseño. Como la potencia la capacidad a plena carga es una función de
las condiciones de operación.
Las formas particulares de las funciones off-design f1 y f3
dependen del tipo específico del equipo primario. Por ejemplo, para las
calderas de combustibles fósiles, la capacidad y potencia a plena carga
puede ser afectada por las pérdidas térmicas a temperatura ambiente.
Para las enfriadoras, tanto la capacidad como la potencia pueden ser
afectadas por las temperaturas del evaporador y del condensador, que a
menudo están caracterizadas en términos de sus fluidos secundarios. Para
las enfriadoras enfriadas por aire de expansión directa, las
temperaturas de operación son típicamente las temperaturas del bulbo
húmedo del aire entrando en el condensador. Para las enfriadoras de
líquidos, las temperaturas son usualmente la temperatura del agua
dejando la enfriadora y la temperatura del agua entrando en el
condensador.
Ejemplo
Consideremos
el rendimiento de una unidad de techo de una zona simple. El
rendimiento nominal de estas unidades es dada típicamente para
temperaturas de aire exterior de 35 ºC y evaporador entrando en las
condiciones del serpentín de 26,7 ºC db y 19,4 ºC wb.
Las constantes están tabuladas (ver bibliografía)
La función f2
de potencia a plena carga fraccional representa el cambio en la
eficiencia del equipo en condiciones de carga parcial y depende
profundamente de las estrategias de control usadas para acoplar carga y
capacidad.
Modelos First-Principle
Como con los componentes secundarios, los principios de ingeniería pueden usarse para desarrollar modelos de equipos primarios.
Por
ejemplo, un modelo de caldera complejo no es apropiado si la caldera
opera virtualmente a eficiencia constante. Similarmente, un modelo de
regression puede ser apropiado cuando el usuario dispone de datos
fiables medidos en planta. Sin embargo, los modelos físicos
first-principle tienen varias ventajas sobra los modelos de regresión
puros:
· Los modelos físicos permiten la extrapolación de la confianza fuera del rango de los datos disponibles.
· La
regresión es aún requerida para obtener valores para parámetros físicos
no conocidos. Sin embargo, los valores de estos parámetros usualmente
tienen significado físico, que puede ser usado para estimar valores de
los parámetros default, errores de diagnosis en el análisis de datos a
través de controles para valores de parámetros realistas, e incluso
evaluar el potencial de las mejoras de rendimiento.
· El
número de parámetros desconocidos es mucho más pequeño que el número de
coeficientes desconocidos en el modelo de regresión típico. Por
ejemplo, el modelo de compresor ARI estándar requiere tanto como 30
coeficientes, 10 para regresión de capacidad, potencia, y caudal de
refrigerante. Por comparación, un modelo de compresor físico puede tener
tan pocos como cuatro o cinco parámetros desconocidos. Así, los modelos
físicos requieren menor medición de datos.
· Los
datos de operación de carga parcial de enfriadoras y calderas son
notoriamente difíciles de obtener. Las correcciones de carga parcial a
menudo representan la mayor incertidumbre en los modelos de regresión,
ya que causan el mayor efecto en las predicciones de energía anuales.
Por comparación, los modelos físicos de operación en carga parcial a
menudo permiten extensión directa a operación con carga parcial con
pocos datos requeridos adicionales.
Los
modelos físicos de equipos HVAC se basan fundamentalmente en los
análisis de ingeniería y están disponibles en muchos libros de texto.
Aunque
los modelos físicos se basan en las características físicas, los
valores obtenidos a través del análisis de regresión de los datos del
fabricante no son representativos.
( de Modelización de sistemas energéticos en detalle)
El modelo energético de una caldera
Los
modelos dinámicos de una caldera describen el comportamiento
transitorio del equipo. En consecuencia, estos modelos necesitan
capturar con exactitud datos del proceso de combustión y el intercambio
de energía que ocurre en el interior de la cámara de combustión. Estos modelos solamente se consideran en los casos más complejos.
Aunque
todas las variables principales de una caldera pueden variar con las
condiciones de carga y ambientales, asumiendo condiciones de estado
estacionario durante los momentos en los que el quemador está encendido y
apagado da como resultado una relación entre las variables de entrada y
salida que son mucho más simples que las de los modelos dinámicos. La
evaluación de modelos contra mediciones actuales muestra que el modelo
en estado estacionario puede ser suficientemente exacto como para
calcular la energía sobre periodos relativamente largos (ej. semanas o
meses) con respecto a la exactitud de la medición.
En
la modelización del estado estacionario, se asume que, durante la
operación continua, la caldera puede ser desagregado en una cámara de
combustión adiabática y dos intercambiadores de calor.
· Cámara de combustión (CC): Chorro de aire y combustible a la entrada, y gas de combustión a la salida.
· Primer intercambiador de calor (HEX1): Salida del gas de combustión y chorro del agua de alimentación.
· Segundo intercambiador de calor (HEX2): Chorro de agua caliente y un fluido representando el medio ambiente.
El
modelo de la caldera se caracteriza por tres parámetros, que
representen los siguientes coeficientes de transferencia de calor:
· UAge: Entre el gas de los hymos y el medio ambiente en CC,
· UAge: Entre el gas de los humos y el agua en HEX1
· UAwe: Entre el agua y el ambiente en HEX2
Modelo de la cámara de combustión
La descripción matemática de este modelo permite calcular el caudal del gas de los humos y entalpía hfg,in1 (en J/kgfg)
en la entrada del intercambiador de calor agua/gas de los humos (HEX1).
La siguiente relación empírica se usa para ajustar el valor de este
coeficiente al caudal del gas.
Donde:
hfg,in1
= Función conocida de composición de los productos de la combustión y
la temperatura del gas de los humos en la entrada del intercambiador de
calor del gas/agua, J/kgfg
hfg,in = Entalpía del gas a la salida del intercambiador agua/gas, J/kgf
Caudal
másico del gas de los humos asociado con el valor especificado del
producto de coeficiente/área de transferencia de calor gas/agua.
Modelo de intercambiador de calor agua-gas de los humos
El primer paso es calcular la tasa de transferencia de calor qgw a través de HEX1:
Donde:
Para un intercambiador de contraflujo,
Donde:
La temperatura del gas de los humos dejando HEX1 (Tfg,out) puede calcularse de:
Otras necesidades también serán calculadas. En HEX1, el calor se transfiere del gas de los humos calientes al agua
De donde la temperatura del agua dejando HEX1 y entrando HEX2 es:
Modelo de intercambiador de calor en ambiente agua
Donde:
Luego la temperatura del agua a la salida del HEX2 es:
Consecuentemente, la pérdida de calor del agua caliente en HEX2 es
El calor útil proporcionado al chorro de agua es
Finalmente, la eficiencia de la caldera viene dada por
Donde FLHV es el valor calorífico inferior. Los resultados principales de este modelo son:
· Producción útil de la caldera:
La temperatura del agua a la salida (se compararía con el punto de
ajuste), o la potencia útil correspondiente (ej. tasa neta de
transferencia de calor qb por el agua caliente).
· Su consumo energético: Caudal del combustible del quemador mf o eficiencia correspondiente η.
La producción del modelo secundario incluye
· Temperatura del gas de los humos, calor específico, y caudal de entalpía correspondiente en la chimenea.
· Pérdida ambiental qwe en la sala de caldera.
Modelos de enfriamiento por compresión de vapor
Los
componentes de una enfriadora incluyen dos intercambiadores de calor,
una válvula de expansión, y un compresor con un motor y transmisión. Los
componentes de una enfriadora están unidos por el refrigerante. Para
estimar la energía, una aproximación simplificada es suficiente para
representar el refrigerante como un fluido perfecto con valores
apropiados de fricción. Es decir, el líquido es modelado como
incompresible, y las propiedades del vapor son descritas por las leyes
de los gases ideales con valores promedio efectivos de parámetros de la
propiedad, tales como el calor específico.
Modelando evaporador y condensador.
Ambos condensadores y evaporadores son modelados como intercambiadores
de calor clásicos. Los dos intercambiadores de calor se asume tienen un
coeficiente de calor constante. Adicionalmente, los modelos usados en
los sistemas de enfriadoras sufren de una asunción adicional: el fluido
refrigerante se asume es isotérmico para ambos intercambiadores de
calor, lo cual efectivamente ignora las regiones de sobrecalentamiento y
enfriamiento del intercambiador de calor. Esta asunción de un
refrigerante isotérmico es particularmente crudo para el condensador,
donde llegan temperaturas muy altas del refrigerante desde la descarga
del compresor; así, la diferencia de temperatura media entre
refrigerante y agua en el intercambiador de calor queda
significativamente desestimada. Afortunadamente, este error sistemático
es compensado por una sobreestimación del coeficiente de transferencia
de calor correspondiente.
Modelando el compresor general.
La modelación de compresores requiere una descripción de muchas
pérdidas termodinámicas (ej. pérdidas de calor, fricción de fluidos,
pérdidas de estrangulamiento en válvulas, ineficiencias de transmisión y
motor) dentro del compresor, pro otros son demasiado complejos o
desconocidos para describir en un modelo para el cálculo de energía.
El
compresor se describe por dos elementos internos distintos: un
compresor interno idealizado y un elemento de transmisión que tenga en
cuenta pérdidas desconocidas. Esquemáticamente, el subsistema de
transmisión del motor representa una ineficiencia de conversión
representa una ineficiencia de conversión de energía. Las pérdidas de
estas ineficiencias se asume calientan el fluido antes de la compresión.
Matemáticamente pude ser modelado por la siguiente relación lineal:
Donde:
· W = Potencia eléctrica de un compresor hermético o semihermético, o potencia del eje para un compresor abierto.
· Wlo = Pérdidas electromecánicas constantes.
· Wint = Potencia de compresor interno idealizado.
· α = Factor de pérdida de potencia proporcional
Wlo y α
son parámetros empíricos determinados por el rendimiento de un análisis
de regresión de los datos del fabricante. Otros parámetros también son
requeridos para modelar Wint, dependiendo del tipo de compresor.
Modelando compresores recíprocos:
El refrigerante entra en el compresor en el estado 1 y se calienta al
estado 1ª por las pérdidas termodinámicas del modelo de transmisión del
motor. El refrigerante sufre compresión isentrópica a un estado 2s,
seguido por un estrangulamiento a la descarga del compresor en un estado
2. La válvula de estrangulamiento es una aproximación simplificada para
modelar pérdidas dentro del compresor causadas por las caídas de
presión a través de las válvulas de descarga y succión. Un modelo más
exacto puede incluir pérdidas de presión tanto a la salida como a la
entrada del compresor. En realidad, muchos compresores pueden modelarse
adecuadamente sin válvula de estrangulamiento en absoluto.
El
caudal de refrigerante a través del sistema debe determinarse para
predecir el rendimiento de la enfriadora y el compresor. El caudal de
refrigerante del compresor es una función decreciente del ratio de
presión debido a la re-expansión del vapor en el volumen hueco. Cuando
el refrigerante se modela como un gas ideal, el caudal volumétrico viene
dado por:
Donde:
V= Caudal volumétrico
Vs = Caudal volumétrico barrido (desplazamiento geométrico del compresor).
Cf = Factor de espacio = Vclearance/Vs
Pex/psuc = ratio de presión del cilindro
γ = Ratio de calor específico
Vs y Cf deben identificarse usando datos para los compresores recíprocos actuales.
( de Modelización de sistemas energéticos en detalle)
En
el desarrollo de un modelo de simulación para construir predicciones de
energía, deben considerarse dos asuntos básicos: (1) Componentes de
modelización o subsistemas y (2) estrategias de modelización total. Los
componentes de modelización comprenden una serie de ecuaciones
describiendo los componentes individuales. La estrategia de modelización
total se refiere a la secuencia de procedimientos usados para solventar
estas ecuaciones. La exactitud de resultados y recursos computerizados
para alcanzar estos resultados se depende de la estrategia de
modelización.
En la mayoría de los programas de
energía de los edificios, los modelos de carga se ejecutan para cada
espacio por cada hora de periodo simulado. El modelo de carga es seguido
por el modelo de funcionamiento de cada sistema secundario para cada
hora de simulación. Finalmente, el modelo de simulación de planta se
ejecuta de nuevo en el periodo completo.
Debido
a la secuencia cargas-sistemas-plantas, ciertos fenómenos no pueden
modelarse con precisión. Por ejemplo, si se usa el método de equilibrio
térmico para computar cargas, y algún componente en el modelo de
simulación del sistema no puede cumplirse con la carga. En la
actualidad, la temperatura del espacio se reajustaría hasta que la carga
se acopla con la capacidad del equipo, pero esto no puede modelarse
debido a que las cargas tienen que ser precalculadas y fijadas.
MÉTODO GRADOS-DÍA
Los
métodos de grados días son los más simples para análisis de energía y
son apropiados si el edificio usa un equipo HVAC eficiente y constante.
Donde la eficiencia o condiciones de uso varían con la temperatura
exterior, el consumo puede calcularse por diferentes valores de
temperatura exterior y multiplicando por el número correspondiente de
horas; esta aproximación se usa en varios bin methods. Cuando se permite
que la temperatura exterior fluctúe o cuando las ganancias interiores
varían, no deben usarse modelos simples de estado estacionario.
Aunque
los computadores pueden calcular fácilmente el consumo energético de un
edificio, los conceptos de grado-día y temperatura del punto de
equilibrio son herramientas valiosas. La severidad del clima puede ser
caracterizado concisamente en términos de grado-día. También, el método
de grado-día y su generalización puede proporcionar una estimación
simple de cargas anuales, que pueden ser exactas si la temperatura
interior y las ganancias internas son relativamente constantes y si los
sistemas de calefacción o enfriamiento operan durante una estación
completa.
Temperatura del punto de equilibrio
La temperatura del punto de equilibrio tbal de un edificio se define como el valor de la temperatura exterior to a la cual, para un valor especificado de la temperatura interior ti, la pérdida de calor total qgain es igual a la ganancia de calor del sol, ocupantes, iluminación, y así sucesivamente.
Donde Ktot
es el coeficiente de pérdidas de calor total del edificio en W/K. Para
cualquier método de estado estacionario descrito en esta sección, la
ganancia de calor debe ser el promedio para el periodo en cuestión, no
para los valores pico. En particular, la radiación debe basarse en
promedios, no en valores pico. La temperatura del punto de equilibrio es
por lo tanto:
Se necesita un calentamiento solo cuando to cae por debajo de tbal. La tasa del consumo de energía del sistema de calefacción es:
Donde ηh
es la eficiencia de los sistemas de calefacción, también designado en
una base anual como la eficiencia de uso de combustible anual (AFUE), θ
es el tiempo, y el signo más encima del paréntesis indica que solamente
se cuentan valores positivos. Si tbal, Ktot, y ηh son constantes, el consumo de calentamiento anual puede escribirse como una integral:
Esta
integral de la diferencia de temperatura convenientemente resume el
efecto de las temperaturas exteriores en el edificio. En la práctica,
esto se aproxima sumando promedios sobre intervalos de tiempo cortos
(días u horas); los resultados son llamados grados-día o grados-hora.
Método del grado-día anual
Grados-día anuales:
Si se usa el valor promedio diario de la temperatura exterior para
evaluar la integral, los grados día para calentamiento se obtienen DDh(tbal) como:
Con
dimensiones de kelvin x día. Aquí la suma se extiende en todo el año o
sobre la estación de calentamiento. Es una función de tbal, reflejando los papeles de ti, ganancia de calor, y coeficiente de pérdidas. En términos de grado-día, el consumo de calefacción anual es:
Los
grados días de calefacción o grados-hora para una temperatura del punto
de equilibrio de 18,3 ºC han sido ampliamente tabuladas (esta
temperatura representa condiciones promedio en construcciones típicas en
el pasado). La base de 18.3 ºC se asume cuando tbal no se indica explícitamente.
Los grados día de enfriamiento pueden calculares usando una ecuación similar a los grados día de calefacción:
Aunque
la definición de la temperatura del punto de equilibrio es la misma que
para la calefacción, en un edificio dado su valor numérico para
enfriamiento es generalmente diferente del de calefacción debido a que qi, Ktot, y ti pueden ser diferentes.
El
cálculo del consumo de energía de enfriamiento usando grados-día es más
difícil que el calentamiento. Para enfriamiento la ecuación es
Para una construcción con Ktot
estática. Esa asunción se acepta generalmente durante la estación de
calentamiento, cuando las ventanas se cierran y la tasa de intercambio
del aire es bastante constante. Sin embargo, durante la estación fría o
intermedia, la ganancia de calor puede eliminarse, y el comienzo del
enfriamiento mecánico puede postponerse abriendo ventanas o
incrementando la ventilación. (En edificios con ventilación mecánica, a
esto se llama modo economizador). El acondicionado de aire mecánico se
necesita solamente cuando la temperatura del exterior exceda el umbral tmax. Este umbral es dado por la siguiente ecuación:
Kmax varía considerablemente con la velocidad del viento, pero un valor constante puede asumirse para los casos simples.
El
concepto “edificio de alto desempeño” (HPB, por sus siglas en inglés)
ha estado presente desde la década de 1990. Dos décadas después, los
principios de alto desempeño se aplican en todo tipo de estructuras,
como edificios para hospitales, hoteles, centros de transportación,
plantas industriales, edificios históricos, gubernamentales y otro tipo
de instalaciones.
La
disponibilidad de esta información y el uso de herramientas de
análisis de energía permitirán a los operadores comparar los perfiles
de rendimiento energético de su edificio con el promedio de la
industria y el mejor desempeño en su clase para edificios comparables.
La gráfica 1 muestra el uso real de energía de un edificio en
particular, en comparación con el promedio de la industria de los tipos
de edificios similares y una instalación de primera clase.
