RITE y el uso del programa TeKton3D

Introducción al uso del programa TeKton 3D

Fernando López Murube

Dpto. Desarrollo Procedimientos Uno

Fco. Javier Trujillo Vilches

Dpto. Formación Procedimientos Uno

Reglamento de Instalaciones Térmicas de los EdificiosReglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios

¿Papel de Procedimientos Uno en un curso sobre RITE?

• Desarrollo de software para el ámbito de la Arquitectura y la

Ingeniería Edificatoria.

• Justificar una normativa (en nuestro caso RITE 2007) requiere en

muchos casos realizar cálculos complejos Uso de herramientas

informáticas.

• En nuestro caso utilizaremos TK 3D como herramienta de:

Análisis térmico (carga y demanda).

Ayuda en el diseño de los sistemas de climatización.

Justificación de ciertas IT del RITE.

• Primera jornada: Presentación del programa.

• Segunda jornada: Casos prácticos.

1. Interface gráfica.

2. Bases de datos.

3. Bases de cálculo.

4. Utilización de TK-CDT como herramienta de análisis térmico.

5. Utilización de TK-CDT como herramienta para justificar diversas

Instrucciones Técnicas del RITE 2007.


CONTENIDOS PRIMERA SESIÓN

CASOS PRÁCTICOS

1. Influencia de las condiciones exteriores de Tª y Hr sobre los valores

de la carga máxima.

2. Influencia de las condiciones interiores de diseño (Tª seca y Hr)

sobre la carga y la demanda.

3. Influencia del control de la ventilación sobre la demanda de energía.

4. Influencia de la variación del caudal de ventilación sobre la carga y la

demanda.

5. Variación de la carga punta y demanda al variar condiciones

exteriores, interiores, control y caudal de ventilación.


CONTENIDOS SEGUNDA SESIÓN

6. Utilización de las curvas de carga en estudios de zonificación.

7. Uso de las hojas de carga para el estudio de los procesos de

inversión térmica y trasvase de energía.

8. Obtención de las curvas carga-duración, load-factor y número de

horas equivalentes.

9. Evaluación de las pérdidas térmicas en tuberías mediante la opción

general.


CONTENIDOS SEGUNDA SESIÓN

Descargar versión evaluación TK3D

http://www.arqui.com/servicios/evaluacion/


1.1. Ventana de trabajo.

1.2. Datos generales.

1.3. Creación de plantas.

1.4. Creación de espacios.

1.5. Creación de cerramientos.

1.6. Creación de sombras propias y remotas.

1.7. Creación de un capítulo de cálculo de cargas y demanda energética. TK-

CDT.

1. INTERFACE GRÁFICA.


1.1. Ventana de trabajo.

Área gráfica

Árbol de proyecto

Barras de herramientas gráficas

Capítulos


1.2. Datos generales.

Selección de los

datos climáticos.

Selección de las

cargas internas y

condiciones

operacionales por

defecto


1.3. Creación de plantas.

DXF/DWG

Referencia vertical

Norte

Árbol del edificio

Propiedades de las plantas


1.4. Creación de espacios.

Codificación de colores: Habitable climatizado, habitable no

climatizado, no habitable.

Definición gráfica mediante

herramientas de CAD


1.5. Creación de cerramientos.

Definición gráfica mediante

herramientas de CAD

Definición de la envolvente térmica:Materiales, elementos constructivos y

funciones de los cerramientos



Estudio de sombras propias y remotas basado en el posicionamiento solar

hora a hora durante todo el año.



Se tienen en cuenta las sombras arrojadas por el propio edificio en el cálculo

de cargas y demanda energética.



Posibilidad de modelar factores de sombra en los huecos del edificio:

- Retranqueos.

- Lamas.

- Toldos.

-Voladizos.



Posibilidad de modelar sombras remotas.


1.7. Creación de un capítulo de cálculo de cargas y demanda

energética TK-CDT.

Ajuste de los parámetros de cálculo a tener en cuenta en la selección

de las condiciones climáticas exteriores.



energética TK-CDT.

Ajuste de opciones por defecto y parámetros a tener en

cuenta durante el cálculo.



energética TK-CDT.

Ajuste de los parámetros de cálculo de los espacios o zonas.

Selección de:

- Condiciones operacionales.

- Condiciones interiores de diseño



energética TK-CDT.

Ajuste de las fuentes internas:

-Ocupación.

-Iluminación.

-Equipos.



energética TK-CDT.

Ajuste de los parámetros

de ventilación.


2.1. Localidades y datos climáticos.

2.2. Actividades.

2.3. Condiciones operacionales y horarios de funcionamiento.

2.4. Materiales y elementos constructivos.

2.5. Equipos y unidades terminales.

2. BASES DE DATOS



Todas las capitales de provincia.

Base de datos abierta: ampliable y modificable.



Archivos *.met

Año meteorológico tipo

CALENER GT

Condiciones exteriores

para el percentil elegido

( UNE 100001:2001)

Factores de corrección

horaria y mensual de Tª

(UNE 100014:2004 IN)

*Próximamente se adaptará a los percentiles medios anuales y datos de la Guía Nº 12 del IDAE

que acaba de aprobarse como documento reconocido.



Archivos *.met

1 dato cada hora

24 datos cada día

24 x 365 = 8760 registros

Año meteorológico tipo


2.2. Actividades.

Más de 500 actividades agrupadas por categorías.

Base de datos abierta: ampliable y modificable.


2.2. Actividades.

Datos típicos de:

Densidad de ocupación.

Condiciones operacionales.

Iluminación

Ventilación.



- Por defecto, las mismas

que CALENER.

- Ampliables y modificables

por el usuario.

Condiciones operacionales

sujetas a unos horarios

anuales, semanales y diarios.



Horarios anuales:

Distingue vivienda y terciario.

Modificables y ampliables.

Definición de hasta cinco

períodos distintos de

funcionamiento a lo largo del

año, cada uno regido por un

horario semanal.



Horarios semanales:



Definición de las C. Ops. en

días laborables, sábados y

festivos, sujetos cada uno de

ellos a un horario diario.



Horarios diarios



Podemos modelar los niveles de

ocupación, ventilación, iluminación,

etc., cada una de las horas del día.

Tipo de dato:- Fracción [%]- Temperatura [ºC].- Todo o nada [0/1]- Caudal

[renov./hora]



Base de Datos oficial actualizada

LIDER

Ampliable a nuevos materiales.



Incluye Catálogo de Elementos

Constructivos del IETcc, versión

Sep-2009.


2.5. Equipos y unidades terminales.

Catálogos de fabricantes para la

selección de los equipos y

unidades terminales para

climatización.

Simulación de equipos Curvas

por defecto CALENER VYP.

Preparado para utilización futura

de curvas de funcionamiento de

fabricantes.


1. CTE y RITE

2. Documentos reconocidos

3. Normas UNE

4. Métodos de cálculo

5. Desarrollo de los cálculos

3. BASES DE CÁLCULO

CTE

o Zonas climáticas HE1.

o Transmitancias límite y máximas CTE-HE1.

o Permeabilidad al aire de puertas y ventanas.

o Calidad del aire interior en viviendas CTE-HS3.

o Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación CTE-HE3. RITE

o Calidad térmica del ambiente. Condiciones interiores. IT 1.1.4.1

o Calidad aire interior. Ventilación. IDA, ODA y AE. IT 1.1.4.2

o Estimación de consumos mensual y anual. IT 1.2.3

o Simultaneidad de cargas. Generación de frío y calor. IT 1.2.4.1.1

o Aislamiento térmico de redes de tuberías. IT. 1.2.4.2.1

o Recuperación del calor del aire de extracción, enfriamiento gratuito

y zonificación. IT 1.2.4.5

o Salas de calderas IT 1.3.4.1.2

3.1. CTE Y RITE-2007 (R.D. 47/2007)



3.2. Documentos reconocidos

Basado en el “Documento de Condiciones de Aceptación de

Programas Informáticos Alternativos” a LIDER y CALENER (IDAE y

Ministerio de la vivienda):

o Impone un Nivel mínimo de modelización.

o Define las hipótesis comunes y valores por defecto.

o Datos climáticos oficiales anuales hora a hora. Archivos *.met

o Catálogo de materiales I.EduardoTorroja C.C.

o Condiciones operacionales programas oficiales.

o Factores de corrección y curvas de comportamiento de

equipos según CALENER VYP.

o Coeficientes de paso desde energía final a emisiones CO2.

3.3. Normas UNE

Condiciones climáticas de proyecto UNE 100001:2001 y UNE

100014:2004 Condiciones interiores de proyecto UNE-EN ISO 7730:2006 Transmisión de calor por el terreno UNE-EN ISO 13370:1999 Ventilación de edificios no residenciales UNE-EN 13779:2005 Pérdidas térmicas en tuberías UNE-EN ISO 12241 Sistemas de expansión UNE 100155:2004 Salas de máquinas UNE 100020:2005


Cargas térmicas: Funciones de transferencia (TFM) desarrollado por

ASHRAE descrito en HVAC FUNDAMENTALS. Radiación solar: Modelo desarrollado Bird y Hulstrom (modelo “C”

de Iqbal). Directa, difusa y reflejada. Sombras propias y remotas calculadas según la posición solar. Transmisión de calor en muros transitorio. Coeficientes CTFs

calculados por el método State Space. Infiltraciones: Modelo de zona única. Presión interior dependiente de

la velocidad media del viento y fachadas expuestas. Potencia térmica: Modelo termostático de control proporcional con

banda perdida y gamas dobles de reducción de la sección de paso.

3.4. Métodos de cálculo


Cálculo de ganancias instantáneas para:

o 8760 horas del año tipo meteorológico.

o 240 horas de los 10 días tipo percentiles. Conversión de las ganancias instantáneas a carga térmica

supuesta constante la temperatura interior de los locales.

3.5. Desarrollo de los cálculos (I)


Cálculo de la potencia de suministro/extracción de calor de los

equipos acondicionadores teniendo en cuenta las condiciones

operacionales y que las temperaturas de consigna pueden variar.

o Días tipo percentiles (condiciones extremas) -> Dimensionado

o Año meteorológico (evolución “real”) -> Demanda de energía

3.5. Desarrollo de los cálculos (II)


Obtención de la demanda de energía teórica en cada espacio. Evolución de la temperatura interior en cada local. Análisis térmico. Herramienta para el diseño de los sistemas.

3.5. Desarrollo de los cálculos (III)

Simulación del funcionamiento de los equipos y unidades terminales.

Aplicación de los factores correctores por carga parcial, variación de

la capacidad y del consumo nominal…

Cálculo del consumo energético y de las emisiones de CO2.



4.1. Introducción.

4.2. Obtención de la demanda energética por espacios y total del edificio.

4.3. Obtención de las hojas de carga para refrigeración y calefacción.

4.4. Obtención de las curvas de carga horaria y carga-duración.

4.5. Obtención de la potencia media, máxima, número de horas equivalentes

a plena carga y factor de carga.

4.6. Estudio de zonificación.

4.7. Estudio de los procesos de inversión térmica.

4.8. Transvase de energía y acumulación.

4.9. Evaluación de las pérdidas térmicas en redes de tuberías.

4. UTILIZACIÓN DE TK-CDT COMO HERRAMIENTA DE

ANÁLISIS TÉRMICO


4.1. Introducción.

Análisis térmico Estudia la variación temporal y espacial de las cargas

térmicas.

Herramienta fundamental Obtención de las curvas de carga.

Utilidad:

o Estudio de las cargas máximas y de la demanda energética.

o Selección de sistemas y equipos de climatización.

o Estudios de zonificación.

o Estudios de inversión térmica.

o Fraccionamiento de la potencia.

o Análisis de los costes de operación.

o …


4.2. Obtención de la demanda energética por espacios y total

del edificio.

Tablas de demanda energética del edificio en base mensual y anual.

(*) Estimación de consumos y emisiones considerando consumos energéticos iguales a demandas

(rendimientos unitarios) y coeficientes de paso de electricidad para refrigeración y gasóleo para

calefacción.


4.2. Obtención de la demanda energética por espacios y total

del edificio.

Tablas de demanda energética anual y cargas máximas por espacios.

(*) Estimación de emisiones considerando consumos energéticos iguales a demandas (rendimientos

unitarios) y coeficientes de paso de electricidad para refrigeración y gasóleo para calefacción.


4.3. Obtención de las hojas de carga para refrigeración y calefacción

Desglose de cargas para la hora y el día en el que se produce el pico máximo,

seleccionadas las condiciones exteriores para un percentil concreto del día tipo

(UNE 100001 y 100014).



Curva de carga horaria

(para una zona, día tipo de un mes concreto, percentil concreto)



Desglose detallado de la carga para el día y la hora

del año donde se produce la carga pico.

Representación gráfica de la hoja

de carga



Curva de carga-duración para el año meteorológico.


4.5. Obtención de las potencias media y máxima, número de

horas equivalentes a plena carga y factor de carga.


4.5. Obtención de las potencias media y máxima, número de

horas equivalentes a plena carga y factor de carga.

64,0

16500

HF

HEPC

PP

PMLF

kWhHEPCPPHFPMD



Uso de las curvas de carga horaria como herramienta de análisis de posibles

agrupaciones de espacios en una misma zona.

Dos zonas serán tanto más diferentes cuanto mayor sea el desplazamiento

horario de sus valores máximos.

Las cargas máximas se producen a horas distintas y el perfil de horario

de carga es diferente Zonas no agrupables.

Aspectos a tener en cuenta para la zonificación: orientación, horarios de

funcionamiento, epidermis, sombreado, ventilación, …



Hipótesis de partida:

- Localidad: Málaga

- Uso: Plantas de oficinas.

- Cond. Ops.: Intensidad media 16 horas.

- Mismas calidades de cerramientos para

todos las zonas.

- Zonas con idéntica superficie,

ocupación, iluminación y equipos.

N1

N2

N3

N4

E1

E2

SE

S1S2

SO

O2

O1

I1

I2

I3

I4

Planta tipo con 16 zonas con

distintas orientaciones.



Zonificación por orientación.

Carga máxima refrigeración

Julio 15 hs Julio 15 hs

N1, N2, N3, N4

I1 ,I2, I3, I4

E1, E2, SE S1, S2

Octubre 14 hs

O1, O2,

SO

Julio 16 hs



Condiciones operacionales distintas.

Intensidad media

12 horas

Intensidad media

8 horas


4.7. Estudio de los procesos de inversión térmica (I)

Inversión térmica sucesiva: Paso de régimen invierno a verano y/o viceversa

dentro de una mismo espacio o zona.

•Cargas siempre +:

- Radiación solar cristal.

- Ocupación.

- Iluminación.

- Equipos.

• Pueden cambiar de signo:

- Transmisión envolvente.

- Ventilación.

Se necesita una unidad terminal

capaz de pasar instantáneamente de

frío a calor.

4.7. Estudio de los procesos de inversión térmica (II)

Inversión térmica simultánea: Durante el mismo período de tiempo un grupo de

espacios tienen demanda positiva y otro grupo demanda negativa.


Se necesita un equipo de

generación que sea capaz de

suministrar frío y calor al mismo

tiempo (ej: 4 tubos).

4.7. Estudio de los procesos de inversión térmica (III)

Inversión térmica combinada: Se producen durante el período de tiempo

considerado los dos tipos de inversión térmica descritas.



4.8. Transvase de energía y acumulación.

Transvase de energía: Utiliza los excedentes térmicos de zonas funcionando en

régimen de verano para calentar zonas con necesidades de calefacción.


4.9. Evaluación de las pérdidas térmicas en redes de tuberías.

•Cálculo del nivel de aislamiento mínimo de acuerdo al procedimiento simplificado

de la IT 1.2.4.2.1.2

•Justificación mediante el procedimiento alternativo IT. 12.4.2.1.3 según los

criterios de la UNE-EN ISO 12241

•Pérdidas térmicas

globales en el conjunto

de las conducciones no

superiores al 4% de la

potencia máxima

transportada.



JUSTIFICACIÓN DE DEL RITE 2007.

IT 1.2.4.1.1.2. Se estudiarán las distintas cargas al variar la hora del día y

el mes del año, para hallar la carga máxima simultánea, así como las cargas

parciales y la mínima, con el fin de seleccionar el tipo número de

generadores. IT 1.2.4.1.2.2. Fraccionamiento de potencia: Se dispondrá del número de

generadores necesarios en número potencia y tipos adecuados, según el perfil

de la demanda de energía térmica prevista.

Uso de las curvas de carga horaria y carga duración.

IT 1.2.4.1.3.2. Escalonamiento de potencia en centrales de generación de frío.

IT 1.2.4.5.4. Zonificación.


IT 1.2.4.2.1.3.2. Aislamiento térmico de las redes de tuberías. Procedimiento

alternativo al método simplificado. Basado en UNE EN ISO 12241.

Cálculo de las pérdidas energéticas en las redes de

tuberías.


JUSTIFICACIÓN DE DEL RITE 2007.

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