Anexo_EjercicioPractico

LOS SISTEMAS ENERGÉTICOS EN EL EDIFICIO:
HVAC Y ACS
DOCUMENTO ANEXO AL EJERCICIO PRÁCTICO

Los Sistemas Energéticos en el Edificio: HVAC y ACS – Sistemas HVAC. Documento anexo al
ejercicio práctico
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ÍNDICE
ÍNDICE ........................................................................................................................................................................... 3
1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................................... 4
2. DISEÑO DE LOS SISTEMAS HVAC ........................................................................................................................ 9
2.1 Sistemas todo aire ................................................................................................................................................. 9
2.2 Sistemas Aire y Agua .......................................................................................................................................... 13
2.3 Sistemas todo agua ............................................................................................................................................. 15
2.4 Sistemas de Expansión Directa ........................................................................................................................... 16
2.5 Sistemas de anillo de agua con bomba de calor agua-aire. (Water Source Heat Pump-WSHP) ........................ 18
3. LOS SISTEMAS HVAC CONTEMPLADOS EN HULC ........................................................................................... 21
4. LOS SISTEMAS HVAC CONTEMPLADOS EN DESIGN BUILDER 6.1 ................................................................ 24
5. REFERENCIAS ....................................................................................................................................................... 28
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1. INTRODUCCIÓN
Un sistema de calefacción, refrigeración y ventilación(HVAC) lo forman los siguientes
componentes:
1. Un generador de calor que puede estar formado por:
a. agua caliente de distrito (Una red de District heating)
b. Una caldera eléctrica o de combustible para generar agua caliente
c. Unos radiadores eléctricos
d. Una Bomba de Calor(BdC) aire/agua o aire/aire o una BdC Geotérmica
e. Una Bomba de calor aire/refrigerante sistemas multisplit o de tipo VRV o VRF
f. Una bomba de calor compacta tipo Roof-Top o similar
g. Unos paneles solares térmicos
2. Un generador de frio
a. agua fria de distrito(Una red de District cooling)
b. Una enfriadora de agua (Chiller) condensada por agua de torre o condensada por
aire para dar agua fría a las unidades terminales y climatizador de aire primario.
c. Una Bomba de Calor(BdC) aire/agua o aire/aire o una BdC Geotérmica
d. Una Bomba de calor aire/refrigerante sistemas multisplit o de tipo VRV o VRF
e. Una bomba de calor o planta enfriadora compacta tipo Roof-Top
f. Una máquina de absorción acoplada a una instalación de Paneles solares térmicos
3. Circuitos hidráulicos para los sistemas de agua (water side en DesignBuilder/subsistema
primario en HULC) compuesto de bombas para el movimiento del agua, tuberías para el
transporte y baterías de intercambio.
4. Un circuito de aire en sistemas todo aire(air side DesignBuilder/subsistema secundario en
HULC) y aire de ventilación, compuesto por un climatizador, conductos de distribución y
difusores
5. Circuito de tuberías de refrigerante en sistemas Split y VRV
6. Unidades terminales:
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a. Radiadores/suelo radiante en sistemas de calefacción y suelo “refrescante” en
sistemas de refrigeración
b. Difusores de aire de techo, suelo……
c. Fan-Coils, Inductores, vigas frías
d. Unidades interiores. Evaporadoras/Condensadoras
Realizar un proyecto HVAC contempla los siguientes pasos:
1.- Definir o configurar el sistema HVAC. El ingeniero con experiencia tiene criterio para elegir
el sistema más adecuado para la tipología y usos del edificio. Si no se tiene experiencia, el
camino a seguir es revisar los criterios generales sobre la elección del sistema que se
describen en el apartado 2 del documento M3U1Sesion 1 y elegir dos de los más cercanos y
probar su comportamiento mediante la simulación del edificio y sus sistemas.
2.- Dimensionar los componentes del sistema calefacción y refrigeración. La dimensión de los
componentes del sistema se realiza a partir del cálculo de las cargas térmicas de calefacción y
refrigeración de cada zona del edificio y la máxima simultánea. Con la carga de cada zona se
dimensiona la unidad interior de la zona y con la carga máxima simultanea se dimensiona la
potencia del generador de calor y frio.
3.- Dimensionar el sistema de ventilación. El cálculo de los caudales de ventilación se realiza
en función del número de ocupantes(personas) de la zona para la exigencia de la Normativa
Española y en función del número de ocupantes y la superficie del local para la exigencia de la
normativa ASHRAE. Así, para un edificio de oficinas el RITE exige niveles de ventilación de 45
m 3 /h-persona y el ASRAE para oficinas, como vimos en la tabla 6.1 del M1U1S5 es 9 m 3 /h-p +
1,08 m 3 /h-m 2
Para la elección del sistema más adecuado a nuestro edificio, existen criterios generales que
descartan una parte de los sistemas HVAC, por ejemplo, si nos inclinamos por motivos
medioambientales, para la descarbonización de la ciudad, eliminamos todos los sistemas que
utilicen una caldera de gas o gasóleo para producir agua caliente, tanto para calefacción,
ventilación o ACS y nos decantaremos por sistemas todo eléctrico como Bombas de Calor, etc.
Sector residencial
En el sector residencial de nueva construcción, la opción en general se limita para
calefacción y refrigeración a un sistema bomba de calor aire-aire tipo multisplit.
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Para la ventilación el CTE exige ventilación mecánica además de la ventilación natural. Esta
ventilación mecánica puede incluir un recuperador.
El CTE 2019 exige unos valores muy ajustados de consumo de energía primaria no renovable
y total, además de una contribución renovable del 70% como contribución para el ACS por lo
que la bomba de calor aerotermia o geotermia y la instalación fotovoltaica en cubierta se han
convertido en aliadas como solución más aceptada en el sector residencial de nueva
construcción. La solución aerotermia para las zonas climáticas más suaves y la geotérmia para
las zonas climáticas más severas en invierno.
En edificación existente, la rehabilitación energética nos lleva a los sistemas aerotérmicos
como solución eficiente a los sistemas convencionales.
Los sistemas de calefacción y ACS más utilizados son calderas de gas individual o colectiva y
el sistema de refrigeración un equipo multisplit convencional. Será la rehabilitación la opción
que permita incorporar otros sistemas más actuales como la aerotermia o geotermia.
Sector terciario
En el sector terciario de nueva construcción el sistema HVAC es una exigencia Normativa. En
este sector se da cualquiera de los sistemas del mercado y dependerá su elección, del diseño
del edificio, la ocupación, las cargas internas, horarios, etc.
Los edificios existentes del sector terciario incorporan cualquiera de los sistemas descritos.
Será la reforma o rehabilitación del sistema donde se deben aplicar criterios energéticos y no
energéticos como de disponibilidad de espacio(si no hay espacio para llevar conductos de aire
habrá que elegir sistemas de agua o refrigerante que se distribuye por tuberías de baja
sección), emplazamiento(Si el edificio está cerca de una zona sensible como hospitales, etc, la
torre de refrigeración húmeda puede quedar descartada por motivos de legionela)
Históricamente, la resolución de cada caso ha dado origen a multitud de "sistemas" y, aunque
el clasificarlos objetiva y exhaustivamente es un intento difícil y resbaladizo, hay una cierta
necesidad de clasificación, originada sobre todo en el terreno didáctico.
Algunos autores clasifican los sistemas de acondicionamiento en tres categorías: sistemas de
aire y sistemas de agua o mixtos según sea agua, aire (o ambos) el fluido encargado de
eliminar en cada uno de los locales el calor que se genera en ellos. Esta clasificación debe
contemplar que se atiendan a varias zonas (MULTIZONA), o que atiendan a una única zona
(UNIZONA).
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La parte de los equipos que se encuentran en la sala de máquinas en sistemas hidrónicos
(sistemas que incorporan agua en el proceso) se le denomina “wáter side” y la parte que
gestiona el aire se le denomina “air side”. También se agrupan en lazo primario que se asemeja
al “wáter side” y lazo secundario que puede asimilarse al “air side”, figura 1
LAZO
PRIMARIO
PRODUCCIÓN
DE CALOR
"PRODUCCIÓN"
DE FRÍO
FLUIDO
CALOPORTADOR
SUBSISTEMA 1 SUBSISTEMA 2 SUBSISTEMA 3
LAZO SECUNDARIO
(CARRIER)
Figura 1 estructura de un sistema HVAC
En la figura 2 se representa un sistema de calefacción y refrigeración con los siguientes
componentes: Una caldera de gasóleo como generador de calor, una planta enfriadora
condensada por agua en una torre de refrigeración, redes de distribución de agua fría y agua
caliente hasta una unidad de tratamiento de aire donde se calienta o enfría el aire exterior o
primario y el aire de retorno que se distribuye por una red de conductos de aire que descarga
mediante unos difusores en un local o locales.
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Figura 2 Esquema de un sistema HVAC
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2. DISEÑO DE LOS SISTEMAS HVAC
2.1 Sistemas todo aire
Las instalaciones para el acondicionamiento de aire tienen una gran incidencia en el diseño y la
explotación del edificio debido por un lado a los espacios que ocupan y por otro a los costes
tanto de instalación como de explotación que suponen.
Sin atender a clasificaciones, en este apartado vamos a describir el diseño de los sistemas más
utilizados en la actualidad.
Sistema todo aire VTCV(Caudal de aire constante)
Los sistemas todo-aire reciben ese nombre debido a que todas las necesidades de
refrigeración y calefacción se consiguen exclusivamente mediante aire impulsado al local.
Habitualmente están constituidos por una unidad de tratamiento de aire central, (U.T.A.) donde
se prepara el aire a las condiciones adecuadas para la climatización, una red de conductos
hacia los locales, y un sistema de difusión o emisión de aire a los locales. También existe una
red de conductos de retorno hacia la UTA, para tratar el aire de los locales, que se ha viciado
por la actividad humana fundamentalmente. Figura 3
Figura 3 sistema todo aire caudal constante
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El calor sensible que se genera en el local por las ganancias de calor se ha de combatir con el
suministro de aire frio cuyo caudal de impulsión se puede determinar por:
Q s = m*C e*T
C e= Calor específico aire = 0.24 Kcal/Kg*ºC
Volumen específico = 0.833 m 3 /Kg
Q S= (V/0.833)*0.24*T = 0.29*V*T
En nuestro dibujo: Q Si(kCal/h)= 0.29(kCal/m3ºC)*V(m 3 /h)*(T Si – T i)(ºC)
O sea, el caudal de aire necesario para eliminar la Q Si será: V=Q Si/(0.29*(T Si-T i))
Para eliminar las ganancias de calor del local, con las que se ha cargado el aire de impulsión,
se conduce dicho aire (a través del retorno) hasta el equipo climatizador.
Este equipo puede ser desde el más sencillo (aparato autónomo), hasta el conjunto de equipos
más complicado (sistema completo)
En un sistema completo el calor del local se transfiere en el equipo climatizador, por medio de
una batería, al agua fría que circula por ella.
El agua fría se calienta, y hay que llevarla a la planta enfriadora para volver a enfriarla. El calor
correspondiente se expulsa al aire exterior a través del condensador de la planta, y de la torre
de refrigeración.
Pero las ganancias de calor son variables a lo largo del día y por ello, el sistema similar al
anterior pero más eficiente energéticamente es el sistema todo aire con caudal variable.
Sistema todo aire VAV(caudal de aire variable)
Esquemáticamente se identifica porque los oídos de los ventiladores están radiados. Las cajas
de distribución de caudal variable se disponen en cada uno de los locales con cargas
diferentes. Figura 4
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Figura 4 Sistema todo aire caudal variable
Este sistema consta de un climatizador de caudal variable y temperatura constante superior a
14ºC con batería solo frío, con free-cooling y aire de ventilación incorporados. La distribución
de aire se realiza normalmente a alta velocidad y va provista de cajas terminales de expansión.
La generación de agua caliente para alimentar la batería del climatizador se realiza con una
caldera y la generación de agua fría para alimentar la batería de frio del climatizador utiliza una
planta enfriadora condensada por agua(representada en el esquema de la figura 4) o por aire.
Las aplicaciones de estos sistemas
Las cajas de volumen variable pueden disponer de un sistema de recalentamiento en las cajas
de distribución como se muestra en la fig. 5.
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Ventilador de retorno
Local 1
Aire exterior
Batería de
precalentamiento
P
C
Batería de
frio
C
C
Ventilador impulsión
Caja VAV con
batería de recalentamiento
Local 2
Caja VAV con
batería de recalentamiento
Figura 5 Sistema todo aire caudal variable con recalentamiento
Local 1
radiadores
La estrategia de control en el caso de cajas con batería de Caja VAV recalentamiento, es la siguiente: si
la zona tiene tendencia a bajar en exceso su temperatura, la caja de expansión comienza a
reducir su caudal de aire frío hasta un mínimo del orden del 30%; si con esta acción no sube la
temperatura del local, comienza a abrir la válvula motorizada Caja VAV de la batería de calor pasando el
agua caliente a la misma, con lo que la temperatura del aire de impulsión se eleva.
Sistema todo aire tipo rooftop
El rooftop es compacto e integra todos los componentes para el sistema de calefacción, de
refrigeración y de ventilación para la renovación del aire con una sola toma de electricidad.
El aire preparado se transporta a los locales a través de un solo conducto de aire de impulsión
y el caudal de aire de extracción se extrae de los locales y recircula a través de conductos de
retorno.
El aire exterior, mezclado con el de recirculación, se filtra y en invierno es calentado y
humectado, mientras que en verano es enfriado y deshumectado, y un ventilador lo transporta
a través de una red de conductos llegando a los distintos locales a climatizar.
En caso de que la zona esté formada por varios locales, el termostato que regula el aporte de
calor o frio se ubicará en el retorno de aire del local más importante o representativo. Si el
retorno se realiza por plenum, se ubicará en el propio local, alejado de los elementos de
impulsión y protegido de la radiación directa.
Local 2
radiadores
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El rooftop integra las últimas tecnologías para garantizar la máxima eficiencia energética:
compresor scroll , ventilador de alta eficiencia, módulo de conmutación electrónica, free-cooling
(aprovechamiento de la temperatura exterior) , modo de calefacción con bomba de calor, las
lámparas de UV para reforzar la calidad del aire……..Figura 6
Figura 6 Esquema de un rooftop
Su uso se centra en edificios comerciales e industriales
2.2 Sistemas Aire y Agua
Estos sistemas de acondicionamiento distribuyen aire y agua a las unidades terminales que
están instaladas en los espacios a acondicionar. El aire y el agua se enfrían o calientan
separadamente en centrales de frío o calor situadas generalmente en la sala de máquinas.
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El aire suministrado, necesario para la ventilación, se denomina aire primario y a veces el
calentamiento se produce por resistencias eléctricas en lugar de utilizar una batería de agua
caliente en la unidad terminal.
En rigor, deberían incluirse aquí los sistemas de inducción como vigas frías, de fan-coils con
aire de ventilación y los de paneles radiantes con ventilación. En tanto se suprimiera el aire de
ventilación y hasta su efecto refrigerante, los sistemas de fan-coil o de paneles serían todo
agua.
Como criterio general, los sistemas de aire y agua se aplican a acondicionar espacios
exteriores en edificios con una alta carga sensible y en general donde no se requiere un control
rígido de la humedad. Por tanto es aplicable a edificios de oficinas y apartamentos, hospitales,
hoteles y escuelas.
Un sistema de aire y agua está compuesto por unas centrales de producción de Agua Fría y
Caliente, una o más centrales de tratamiento de aire, unas redes de conductos y de distribución
de agua, y unas unidades terminales. Figura 7.
Figura 7 Sistema HVAC tipo FC/inducción Aire y Agua
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Las unidades terminales pueden ser unidades de inducción o Fan-coils.
El climatizador de aire primario suministra aire limpio de ventilación. En verano el aire exterior
se deshumidifica convenientemente para alcanzar las condiciones de confort de humedad en el
local. Como la deshumidificación requiere un enfriamiento, este aire participa también en
combatir la carga sensible del local. Este aire puede ser en la totalidad aire exterior o una
mezcla con aire de retorno, aunque el sistema siempre debe estar preparado para operar con
el 100% de aire exterior para reducir los costes de operación durante algunas estaciones. La
cantidad de aire primario a suministrar a cada local es función de los requisitos de ventilación.
2.3 Sistemas todo agua
Los sistemas de calefacción y refrigeración todo agua utilizan agua caliente o agua enfriada
para el acondicionamiento del aire de los locales mediante los mecanismos de transferencia,
conducción, convección o radiación según la unidad terminal utilizada. Así, los tipos más
utilizados de sistemas todo agua son:
• Radiadores o convectores
• Paneles radiantes en suelo o techo.
En este apartado se enmarcan los sistemas de calefacción y ACS tan comunes en el sector
residencial. Figura 8
Figura 8 Sistema de calefacción y ACS con caldera de combustible
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La mayor ventaja de los sistemas todo agua es la reducción del espacio ocupado por las
tuberías de distribución frente al sistema de conductos con los beneficios de un sistema
centralizado y permite apagar una unidad terminal en caso de ausencia.
Son muy indicados para la rehabilitación de edificios existentes, es más fácil instalar una red de
tuberías que una red de conductos que requeriría un sistema todo aire.
Pueden incluirse en este grupo los sistemas fan-coils sin aire exterior, aunque cuentan con un
ventilador para el movimiento de aire a través de la batería de frío o calor. En este caso, la
calidad del aire del local se controla por filtración del aire recirculado del local y en algunos
casos introduciendo aire exterior mediante una rendija abierta al exterior sin que exista un
sistema separado de tratamiento de aire exterior.
La aplicación más adecuada de los sistemas todo agua es en aquellos edificios que requiera un
control individual de espacios. Los sistemas de fan-coils y bomba de calor evitan la
contaminación de una habitación con otra, por lo que son indicados en hoteles, moteles,
edificios de apartamento y oficinas. El uso generalizado en hospitales es menos deseable,
debido a las exigencias en la calidad del aire y filtración ineficiente y las dificultades de
mantener la limpieza necesaria en la unidad.
2.4 Sistemas de Expansión Directa
Sistemas Split y Multisplit
Los sistemas partidos se componen en su configuración más simple de dos unidades, la unidad
condensadora (donde se sitúa el compresor) y la unidad evaporadora, de menor dimensión con
múltiples configuraciones de suelo, pared, techo, etc. Por todo ello es un sistema muy
adecuado en el sector doméstico.
Los sistemas multisplit tienen una unidad central en la que el gas refrigerante se condensa.
Luego, en estado líquido y a la alta presión de condensación, se reparte a múltiples unidades
interiores en donde se evapora, enfriando el ambiente servido por cada unidad. Figura 9
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Figura 9 Equipo partido de expansión directa mono y multisplit
Una (o varias) de las unidades evaporadoras, en vez de recircular el aire de la habitación a la
que sirve, puede destinarse a preparar aire primario, que sirva para ventilar los espacios.
Estos sistemas multisplit han ido mejorando con la incorporación del sistema inverter y que el
control de cada uno de los aparatos interiores se realizara variando el caudal de líquido a la
unidad. Por lo tanto, la unidad exterior tiene que suministrar un caudal de refrigerante variable
(de ahí el nombre del sistema, V.R.V.)
Caudal de refrigerante variable VRV(Variable Refrigerant Volume) o VRF(Variable
Refrigerant Flow) con y sin recuperación de calor
Son sistemas de climatización de gran eficiencia idóneos para la climatización de edificios y
grandes locales comerciales ya que permiten regular el flujo de refrigerante que se envía desde
una misma unidad exterior a distintas unidades interiores utilizando la tecnología Inverter de los
compresores y las válvulas de expansión electrónicas adaptándose a la demanda de cada
unidad interior.
La tecnología del VRF nació en los años 80 en Japón y se ha venido desarrollando desde
entonces consiguiendo uno de los sistemas más eficientes del mercado. Se trataría de un tipo
de sistema multi-split en el que cada unidad interior opera individualmente según demanda de
temperatura, aunque con un principio de funcionamiento diferente y más complejo.
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En este tipo de sistemas, las unidades exteriores se instalan generalmente en las azoteas de
los edificios para su correcta ventilación. Tienen capacidad para climatizar hasta un edificio
completo gracias a la posibilidad de conectar múltiples unidades interiores de diferentes tipos
con una gran flexibilidad y regulación independiente. Figura 10
Figura 10 Sistema VRV con recuperación de calor
Los sistemas de recuperación de calor proporcionan una oportunidad para la conservación de
la energía mediante la recuperación del calor de las zonas interiores, calor de desecho o
utilizando durante la noche el calor almacenado durante el día por la producción de frío.
2.5 Sistemas de anillo de agua con bomba de calor agua-aire. (Water Source Heat
Pump-WSHP)
Un esquema representativo de un sistema de bomba de calor de condensación por agua en un
anillo se presenta en la Fig. 11. En cada local o habitación se coloca una unidad conectada al
anillo de agua, que recorre todas las unidades que actúan en modo calefacción o refrigeración,
dependiendo de la carga del local. Si la temperatura del agua del anillo baja por debajo del punto
de diseño de la bomba de calor, se conecta una caldera auxiliar que proporciona la energía
necesaria para su funcionamiento. Si la temperatura de diseño sube por encima del punto de
diseño se ponen en marcha la torre de enfriamiento para eliminar el calor generado en exceso en
el anillo de agua por parte de las bombas de calor funcionando en modo refrigeración.
La temperatura del anillo de agua se mantiene en un rango de 16 a 32C por lo que el aislamiento
en tuberías resulta innecesario.
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C: Caldera BC: Bomba de agua caliente
T: Torre de refrigeración BG: Bomba de agua del anillo
BT: Bomba circuito de torre
Fig. 11 Esquema de un sistema WSHP
La baja temperatura permite diseñar una variante del sistema mediante la incorporación de un
acumulador acoplando un sistema de energía solar como se muestra en la fig. 12.
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Fig. 12 Esquema de un sistema WSHP con energía solar
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3. LOS SISTEMAS HVAC CONTEMPLADOS EN HULC
La definición de los sistemas depende del tipo de edificio. Para las viviendas y los edificios
terciarios pequeños y medianos se utiliza el programa CALENER-VYP, mientras que para los
edificios terciarios grandes se utiliza el programa CALENER-GT. La herramienta unificada
integra el programa CALENER-VYP, mientras que el CALENER-GT es un programa
independiente. La llamada a uno u otro programa se realiza automáticamente pulsando en el
botón de definición del sistema, que cambia dependiendo del edificio de que se trate de VYP o
GT.
Los sistemas con plantillas para poder simular en CALENER VYP son:
• Sistema de climatización unizona que admite equipos autónomos de expansión directa solo
frio o BdC, radiadores eléctricos o equipo ideal.
• Sistema de calefacción multizona por agua(calefacción por radiadores, suelo radiante, etc)
con equipos generadores caldera o BdC Aire-Agua, pero solo para ACS
• Sistema de climatización multizona por expansión directa con equipos multisplit frio o BdC
• Sistema de climatización multizona por conductos con equipos autónomos(por ejemplo un
equipo Roof-Top) frio o BdC
• Sistema de agua caliente sanitaria
• Sistema mixto de calefacción y ACS con equipos, caldera o bomba de calor
• Sistema de climatización multizona por expansión directa para edificios terciarios
• Sistema de climatización multizona por conductos para edificios terciarios
Los sistemas contemplados en CALENER GT son muy limitados y además no permite definir
más de un sistema en una zona, tan solo se puede incluir el sistema de aire primario
(Climatizador de aire primario) para contemplar los consumos por la ventilación del edificio:
• Autónomo de caudal constante
• Sólo ventilación
• Autónomo de caudal variable
• Autónomo caudal variable temperatura variable
• Autónomo mediante unidades terminales
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• Autónomo BdC agua/aire en circuito cerrado
• Todo aire caudal constante unizona
• Todo aire caudal variable
• Todo aire caudal constante
• Todo aire doble conducto
• Ventiloconvectores (Fan-coil)
• Termoventilación
• Sólo calefacción por efecto Joule
• Enfriamiento evaporativo
• Climatizadora de aire primario
• Sólo calefacción por agua
En CALENER GT, los consumos de energía por renovación del aire se calculan a partir de la
definición del sistema “Climatizador de aire primario”
Para la certificación energética, los resultados de consumo de energía obtenido en el edificio
propuesto se comparan con los resultados obtenidos sustituyendo el sistema propuesto por
otro sistema denominado de referencia. CALENER no implementa para el cálculo del consumo
del edificio de referencia un sistema de referencia como lo hace Designbuilder para la
certificación LEED con la ASHRAE 90.1 sino que obtiene el consumo a partir de los resultados
de la demanda de calefacción y refrigeración del edificio de referencia, considerando un
sistema caracterizado por el rendimiento medio estacional.
En CALENER GT, la demanda de calefacción y refrigeración para el edificio de referencia se
obtienen de la salida SS-D del archivo nombre-ref.SIM. Los datos figuran en MBTU por lo que
hay que multiplicar dicho dato por el factor de conversión 1 MBTU = 293 kWh.
Para premiar la buena orientación del edificio propuesto, se obtendrán las demandas de
calefacción y refrigeración del edificio de referencia en su orientación actual, girado 90º, 180º y
270º y se calcula la demanda media. Si las condiciones de emplazamiento de la parcela del
edificio no permiten la rotación del mismo, se efectuará la media considerando solo las
orientaciones posibles.
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Las demandas de calefacción y refrigeración de referencia se obtienen como:
D CAL = [D CAL (0º) + D CAL (90º) + D CAL (180º) + D CAL (270º)]/4 =xx kWh/m2
D REF = [D REF (0º) + D REF (90º) + D REF (180º) + D REF (270º)]/4 =xx kWh/m2
El consumo de energía para la calefacción del edificio de referencia se obtiene como C CAL =
D CAL/0,75 donde 0,75 se ha establecido como el rendimiento medio estacional de una caldera
de gas. En el RD 732/2019 de viernes 27 de diciembre de 2019. este valor pasa a o,92
El consumo de energía para la refrigeración del edificio de referencia se obtiene como C REF =
D REF /1,7 donde 1,7 se ha establecido como el rendimiento medio estacional de un equipo de
aire acondicionado. En el RD 732/2019 de viernes 27 de diciembre de 2019. este valor pasa a
2,6
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4. LOS SISTEMAS HVAC CONTEMPLADOS EN DESIGN BUILDER 6.1
El módulo HVAC en DesignBuilder es pionero en ofrecer acceso a la simulación detallada de
sistemas de climatización que ofrece EnergyPlus. Mediante este módulo es posible modelar un
amplio rango de sistemas de calefacción, refrigeración y ventilación mecánica, especificando
los detalles de cada uno de sus componentes.
El módulo incluye una gran cantidad de plantillas de sistemas HVAC que se pueden cargar
fácilmente en los modelos y personalizar de acuerdo con los requerimientos del usuario. Las
características predefinidas de las plantillas, las funciones de autodimensionado y el
mecanismo de agrupación de zonas permiten ahorrar mucho tiempo de trabajo, en
comparación con otros programas similares. Sin embargo, los sistemas HVAC también se
pueden definir manualmente desde cero para modelar sistemas personalizados.
Algunos ejemplos de sistemas incluidos en DesignBuilder:
• Sistemas de caudal de aire variable (VAV) con controles avanzados, reajuste de consignas
de aire y agua, enfriamiento gratuito y control por sondas de dióxido de carbono.
• Sistemas de flujo de refrigerante variable (VRF) con enfriamiento mediante aire o agua,
incluyendo datos de fabricantes.
• Sistemas de ventilación híbrida, con control sincronizado de la ventilación natural y la
mecánica.
• Climatizadoras de aire primario con apoyo zonal mediante fan coils, techos fríos, radiadores
de agua, etc.
• Sistemas split de aire acondicionado.
• Diversos sistemas de enfriamiento evaporativo.
• Sistemas híbridos de agua/aire, suelos radiantes, techos refrescantes.
• Difusión por suelo (UFAD) y desplazamiento (DV), incluyendo opciones para modelar
estratificación, plumas y difusores de volumen constante o variable.
• Modelado detallado de bombas de calor geotérmicas, incluyendo intercambiadores
verticales, superficiales o de pozo. Es posible importar datos detallados del sondeo desde
las aplicaciones GLD y GLHEPRO.
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• Colectores solares con acumulador. Pueden calentar el depósito de ACS o proporcionar
calefacción mediante suelo radiante.
• Sistemas con losas alveolares.
• Sistemas de cogeneración y trigeneración.
• Sistemas de almacenamiento térmico de hielo.
• Sistemas fotovoltaicos para producir electricidad
En la figura 13 se presenta un esquema de distintos sistemas HVAC contemplados en
Designbuilder.
Figura 13 Esquema resumen de sistemas en Desigbuilder
Adicionalmente, Energy+ permite componer cualquier sistema no contemplado en las plantillas,
aunque esto requiere un alto grado de conocimiento en la definición del sistema HVAC y del
motor de cálculo energy+.
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ejercicio práctico
LEED y la ASHRAE 90.1 en su apéndice G valora la eficiencia del edificio propuesto
comparando el consumo de energía y su costte aa lo largo de un año con los resultados de
consumo de energía obtenido en el edificio de referencia dotado de un sistema HVAC de
referencia (Baseline).
El sistema de climatización del edificio de referencia viene impuesto por la norma ASHRAE
90.1 en función del número de plantas, superficie del útil del edificio y zona climática donde
está ubicada la edificación.
Los sistemas de referencia definidos en la ASHRAE 90.1:2016
1. PTAC(Package Terminal Air Conditioner) Acondicionador de aire compacto,
2. PTHP Bomba de calor compacta Caudal constante
3. PSZ-AC Acondicionador de aire de cubierta (rooftop) compacto
4. PSZ-HP Bomba de calor de cubierta (rooftop) compacto
5. Caudal variable de aire (VAV) compacto con recalentamiento
6. Caudal variable de aire (VAV) compacto con cajas PFP
7. Caudal variable de aire (VAV) con recalentamiento
8. Caudal variable de aire (VAV) con cajas PFP
9. Calefacción y ventilación
10. Calefacción y ventilación
11. SZ–VAV Caudal variable de aire (VAV) sistema de una sola zona
12. SZ-CV-HW Sistema de una sola zona Caudal constante
13. SZ-CV-ER Sistema de una sola zona
Para elegir el sistema deberemos ir a la tabla 1 de la Norma ASHRAE 90.1:2016
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Los Sistemas Energéticos en el Edificio: HVAC y ACS – Sistemas HVAC. Documento anexo al
ejercicio práctico
Tabla 1. Sistema de referencia para nuestro proyecto
Supongamos un edificio de oficinas de 4 plantas y 1700 m2 acondicionados, situado en la zona
climática de Barcelona, 3A, el sistema de referencia que le corresponde es el 6 que tiene las
siguientes características:
Sistema 6— VAV compacto con cajas PFP
• Tipo de sistema: Caudal variable de aire (VAV) compacto de cubierta con cajas con
ventiladores de potencia paralelos y recalentamiento
• Control del ventilador: VAV
• Tipo de refrigeración: Expansión directa
• Tipo de calefacción: Resistencia eléctrica
El esquema de principio se presenta en la figura 14
Figura 14. Sistema de referencia para nuestro proyecto(Fuente Designbuilder)
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Los Sistemas Energéticos en el Edificio: HVAC y ACS – Sistemas HVAC. Documento anexo al
ejercicio práctico
5. REFERENCIAS
• [ 1] Psicrometria. MMacias, 2010
• [ 2] ASHRAE 90.1:2010
• [ 3] ASHRAE 90.1:2016
• [ 4] Guia Técnica de Instalaciones de climatización con equipos autónomos, IDAE, 2012
• [ 5] Guia Técnica de Instalaciones de climatización por agua, IDAE, 2012
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