LÓPEZ, M.; YÁÑEZ, A.; GOMES DA COSTA, S.; AVELLÀ, L., (Coord.). Actas del Congreso Internacional de Eficiencia Energética y Edificación Histórica / Proceedings of the International Conference on Energy Efficiency and Historic Buildings (Madrid, 29-30 Sep. 2014). Madrid: Fundación de Casas Históricas y Singulares y Fundación Ars Civilis, 2014. ISBN: 978-84-617-3440-5
Edited by Fundación de Casas Históricas y Singulares Fundación Ars Civilis Coordinated by Mónica López Sánchez. Fundación Ars Civilis Ana Yáñez Vega. Fundación de Casas Históricas y Singulares Sofia Gomes da Costa. Fundación de Casas Históricas y Singulares Lourdes Avellà Delgado. Fundación Ars Civilis
© Copyright 2014. Texts: the respective authors (or their employers); Proceedings: the coordinators and editors.
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Table of contents
PRESENTACIÓN ............................................................................................................... - 11 Eficiencia energética y edificación histórica: un reto del presente..................................... - 13 Cristina Gutiérrez-Cortines y Mónica López Sánchez. Fundación Ars Civilis
Eficiencia energética y edificación histórica: un reto del futuro ........................................ - 14 Ana Yáñez Vega. Fundación de Casas Históricas y Singulares
Committees .................................................................................................................... - 15 Programme..................................................................................................................... - 16 -
Governance, management, participation and mediation..........................................- 21 SUSTAINABLE ENERGY ACTION FOR WORLD HERITAGE MANAGEMENT ............................ - 22 RONCHINI, C.; POLETTO, D.
ENERGY EFFICIENCY AND URBAN RENEWAL OF A UNESCO-LISTED HISTORICAL CENTER: THE CASE OF PORTO .......................................................................................... - 38 SANTOS, Á.; VALENÇA, P.; SEQUEIRA, J.
HISTORICAL HERITAGE: FROM ENERGY CONSUMER TO ENERGY PRODUCER. THE CASE STUDY OF THE ‘ALBERGO DEI POVERI’ OF GENOA, ITALY .................................................. - 45 FRANCO, G.; GUERRINI, M.; CARTESEGNA, M.
IMPROVING ENERGY EFFICIENCY IN HISTORIC CORNISH BUILDINGS – GRANT FUNDING, MONITORING AND GUIDANCE ........................................................................ - 61 RICHARDS, A.
ENERGY EFFICIENCY AND BUILDINGS WITH HERITAGE VALUES: REFLECTION, CONFLICTS AND SOLUTIONS ............................................................................................ - 75 GIANCOLA, E.; HERAS, M. R.
PROPUESTA METODOLÓGICA PARA LA REHABILITACIÓN SOSTENIBLE DEL PATRIMONIO CONTEXTUAL EDIFICADO. EL CASO DEL CENTRO HISTÓRICO DE LA CIUDAD DE MÉRIDA, YUCATÁN / Methodological proposal for the sustainable rehabilitation of context heritage building. The case of the historic downtown of Merida, Yucatan ............................................................................................................. - 82 MEDINA, K.; RODRÍGUEZ, A.; CERÓN, I.
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Traditional and technological knowledge: concepts, techniques, practices, uses, materials, methodologies ........................................................................................- 99 SUSTAINABLE REFURBISHMENT OF HISTORIC BUILDINGS: RISKS, SOLUTIONS AND BEST PRACTICE.............................................................................................................. - 100 HEATH, N.
EFICIENCIA ENERGÉTICA Y VALORES PATRIMONIALES. LECCIONES DE UNA INVESTIGACIÓN Y UN SEMINARIO / Energy efficiency and heritage values. Lessons of a Research and a Seminar ............................................................................................. - 110 GONZÁLEZ MORENO-NAVARRO, J. L.
ARCHITECTURAL INTEGRATION OF PHOTOVOLTAIC SYSTEMS IN HISTORIC DISTRICTS. THE CASE STUDY OF SANTIAGO DE COMPOSTELA .......................................................... - 118 LUCCHI, E.; GAREGNANI, G.; MATURI, L.; MOSER, D.
HISTORIC BUILDING ENERGY ASSESSMENT BY MEANS OF SIMULATION TECHNIQUES ..... - 135 SOUTULLO, S.; ENRIQUEZ, R.; FERRER, J. A.; HERAS, M. R.
DESIGN OF A CONTROL SYSTEM FOR THE ENERGY CONSUMPTION IN A WALL-HEATED CHURCH: SANTA MARIA ODIGITRIA IN ROME................................................................. - 145 MANFREDI, C.; FRATERNALI, D.; ALBERICI, A.
EXEMPLARY ENERGETICAL REFURBISHMENT OF THE GERMAN ACADEMY IN ROME "VILLA MASSIMO" ........................................................................................................ - 160 ENDRES, E.; SANTUCCI, D.
SISTEMA MÓVIL INTEGRADO PARA LA REHABILITACIÓN ENERGÉTICA DE EDIFICIOS: LÁSER 3D, TERMOGRAFÍA, FOTOGRAFÍA, SENSORES AMBIENTALES Y BIM / Integrated mobile system for building energy rehabilitation: 3D laser, termography, fotography, environmental sensors and BIM .................................................................................... - 169 SÁNCHEZ VILLANUEVA, C.; FILGUEIRA LAGO, A.; ROCA BERNÁRDEZ, D.; ARMESTO GONZÁLEZ, J.; DÍAZ VILARIÑO, L.; LAGÜELA LÓPEZ, S.; RODRÍGUEZ VIJANDA, M.; NÚÑEZ SUÁREZ, J.; MARTÍNEZ GÓMEZ, R.
CONSECUENCIAS CONSTRUCTIVAS Y ENERGÉTICAS DE UNA MALA PRÁCTICA. ARQUITECTURAS DESOLLADAS / Energy and constructive consequences of a bad practice. Skinned architectures ..................................................................................... - 186 DE LUXÁN GARCÍA DE DIEGO, M.; GÓMEZ MUÑOZ, G.; BARBERO BARRERA, M.; ROMÁN LÓPEZ, E.
EL BIENESTAR TÉRMICO MÁS ALLÁ DE LAS EXIGENCIAS NORMATIVAS. DOS CASOS. DOS ENFOQUES / Thermal comfort beyond legislation. Two examples. Two approaches ................................................................................................................... - 201 DOTOR, A.; ONECHA, B.; GONZÁLEZ, J. L.
LA MONITORIZACIÓN Y SIMULACIÓN HIGROTÉRMICA COMO HERRAMIENTA PARA LA MEJORA DEL CONFORT, PRESERVACIÓN Y AHORRO ENERGÉTICO DE ESPACIOS PATRIMONIALES. EL CASO DE LA IGLESIA DE SAN FRANCISCO DE ASIS, MORÓN DE LA FRONTERA / Measurement and hygrothermal simulation model, a tool to enhance thermal comfort, preservation and saving energy of heritage site. Case study: the church of San Francisco of Asís in Morón de la Frontera ................................................. - 210 MUÑOZ, C.; LEÓN, A.; NAVARRO, J.
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TERESE3: HERRAMIENTA INFORMÁTICA PARA LA EFICIENCIA ENERGÉTICA MEDIANTE LA SIMULACIÓN CALIBRADA DE EDIFICIOS / TERESE3: informatic tool for the energetic efficiency through the calibrated simulation of buildings ............................................... - 226 GRANADA, E.; EGUÍA, P.; MARTÍNEZ, R.; NÚÑEZ, J.; RODRÍGUEZ, M.
EFICIENCIA ENERGÉTICA Y ANÁLISIS TÉRMICO PARA SISTEMAS DE AIRE CENTRALIZADO: UN CASO DE ESTUDIO / Energy Efficiency and thermal analysis for centralized air heating systems: a case study ................................................................. - 238 MARTÍNEZ-GARRIDO, M. I.; GOMEZ-HERAS, M.; FORT, R.; VARAS-MURIEL, M. J.
ANALISIS ENERGETICO DEL MUSEO DE HISTORIA DE VALENCIA MEDIANTE DISTINTAS HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN / Energy assessment of the History Museum of Valencia using various simulation tools ......................................................................... - 249 TORT-AUSINA, I.; VIVANCOS, J.L.; MARTÍNEZ-MOLINA, A.; MENDOZA, C. M.
APROVECHAMIENTO SOLAR PASIVO EN LA RETÍCULA URBANA DE LA CIUDAD HISTÓRICA. EL CASO DE CÁDIZ / Passive solar gains in the urban grid of the historic city. The case study of Cadiz .......................................................................................... - 257 SÁNCHEZ-MONTAÑÉS, B.; RUBIO-BELLIDO, C.; PULIDO-ARCAS, J. A.
TECHNICAL SYSTEM HISTORY AND HERITAGE: A CASE STUDY OF A THERMAL POWER STATION IN ITALY ......................................................................................................... - 275 PRETELLI, M.; FABBRI, K.
ANALISIS ENERGÉTICO Y PROPUESTAS DE MEJORA DE UNA CASA EN REQUENA MEDIANTE PROGRAMAS DE SIMULACIÓN / Energy analysis and improvement proposal of a house in Requena (Spain) using simulation software ................................. - 281 TORT-AUSINA, I.; VIVANCOS, J.L.; MARTÍNEZ-MOLINA, A.; MENDOZA, C. M.
UNA REVISIÓN DE PUBLICACIONES EN EDIFICIOS DESDE EL ASPECTO ENERGÉTICO / A review of papers in buildings from the energetic perspective ......................................... - 292 TORT-AUSINA, I.; MARTÍNEZ-MOLINA, A.; VIVANCOS, J.L.
MORTEROS MIXTOS DE CAL Y CEMENTO CON CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS Y ACÚSTICAS MEJORADAS PARA REHABILITACIÓN / Lime-cement mixture with improved thermal and acoustic characteristics for rehabilitation ................................... - 303 PALOMAR, I.; BARLUENGA, G.; PUENTES, J.
NEAR ZERO ENERGY HISTORIC BUILDING. TOOLS AND CRITERIA FOR ECOCOMPATIBLE AND ECOEFFICIENT CONSERVATION .............................................................................. - 318 BAIANI, S.
INTEGRANDO RENOVABLES EN LA CIUDAD HEREDADA: GEOTERMIA URBANA / Integrating renewable in the inherited city: urban geothermal....................................... - 329 SACRISTÁN DE MIGUEL, M. J.
ANÁLISIS Y PROPUESTAS DE MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN EDIFICIO HISTÓRICO DE CARTAGENA: ANTIGUO PALACIO DEL MARQUÉS DE CASA-TILLY / Analysis and proposals for improving the energy efficiency of a historical building in Cartagena: the former Palace of the Marquis of Casa-Tilly ............................................. - 344 COLLADO ESPEJO, P. E.; MAESTRE DE SAN JUAN ESCOLAR, C.
REHABILITACIÓN ENERGÉTICA DE EDIFICIOS DE VIVIENDAS BAJO EL PLAN ESPECIAL DE PROTECCIÓN DEL PATRIMONIO URBANÍSTICO CONSTRUIDO EN DONOSTIA-SAN SEBASTIÁN / Building energy retrofit of dwellings under the special plan of urban built heritage protection in Donostia-San Sebastian ....................................................... - 357 -
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MARTÍN, A.; MILLÁN, J. A.; HIDALGO, J. M.; IRIBAR, E.
IS TEMPERIERUNG ENERGY EFFICIENT? THE APPLICATION OF AN OLD-NEW HEATING SYSTEM TO HERITAGE BUILDINGS ................................................................................. - 366 DEL CURTO, D.; LUCIANI, A.; MANFREDI, C.; VALISI, L.
TERMOGRAFÍA INFRARROJA Y EDIFICIOS HISTÓRICOS.................................................... - 380 MELGOSA, S.
SIMULATION MODEL CALIBRATION IN THE CONTEXT OF REAL USE HISTORIC BUILDINGS .................................................................................................................... - 388 ENRÍQUEZ, R.; JIMÉNEZ, M.J.; HERAS, M.R.
THE THERMOPHYSICAL CHARACTERIZATION OF TECHNICAL ELEMENTS IN THE HISTORIC ARCHITECTURE: EXPERIENCES IN PALERMO .................................................... - 397 GENOVA, E.; FATTA, G.
ENERGY EVALUATION OF THE HVAC SYSTEM BASED ON SOLAR ENERGY AND BIOMASS OF THE CEDER RENOVATED BUILDING ............................................................ - 407 DÍAZ ANGULO, J. A.; FERRER, J. A.; HERAS, M. H.
Legal and technical regulation and historic buildings ............................................. - 419 OLD BUILDING, NEW BOILERS: THE FUTURE OF HERITAGE IN AN ERA OF ENERGY EFFICIENCY ................................................................................................................... - 420 JANS, E.; ICOMOS, M.; KOPIEVSKY, S.; AIRHA, M.
HISTORIC WINDOWS: CONSERVATION OR REPLACEMENT. WHAT'S THE MOST SUSTAINABLE INTERVENTION? LEGISLATIVE SITUATION, CASE STUDIES AND CURRENT RESEARCHES ................................................................................................................. - 432 PRACCHI, V.; RAT, N.; VERZEROLI, A.
ENERGY RETROFIT OF A HISTORIC BUILDING IN A UNESCO WORLD HERITAGE SITE: AN INTEGRATED COST OPTIMALITY AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT............................ - 450 TADEU, S.; RODRIGUES, C.; TADEU, A.; FREIRE, F.; SIMÕES, N.
PARQUE EDIFICADO O PATRIMONIO EDIFICADO: LA PROTECCIÓN FRENTE A LA INTERVENCIÓN ENERGÉTICA. EL CASO DEL BARRIO DE GROS DE SAN SEBASTIÁN / Built Park or Built Heritage: Protection against energy intervention. The case of Gros district of San Sebastian ................................................................................................ - 464 URANGA, E. J.; ETXEPARE, L.
SIMULTANEOUS HERITAGE COMFORT INDEX (SHCI): QUICK SCAN AIMED AT THE SIMULTANEOUS INDOOR ENVIRONMENTAL COMFORT EVALUATION FOR PEOPLE AND ARTWORKS IN HERITAGE BUILDINGS ............................................................................. - 478 LITTI, G.; FABBRI, K.; AUDENAERT, A.; BRAET, J.
PROBLEMÁTICA DE LA POSIBLE CERTIFICACIÓN ENERGÉTICA CON CE3X DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO: EL CASO DEL ALMUDÍN DE VALENCIA / Difficulties found in the possible energy certification of heritage by using the CE3X software: the case of El Almudín of Valencia ....................................................................................... - 495 CUARTERO-CASAS, E.; TORT-AUSINA, I.; MONFORT-I-SIGNES, J.; OLIVER-FAUBEL, E. I.
PROTOCOL FOR CHARACTERIZING AND OPTIMIZING THE ENERGY CONSUMPTION IN PUBLIC BUILDINGS: CASE STUDY OF POZUELO DE ALARCÓN MUNICIPALITY ................... - 506 RUBIO, A.; MACÍAS, M.; LUMBRERAS, J.
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Promotion, training, education .............................................................................. - 513 THE WORK OF THE SUSTAINABLE TRADITIONAL BUILDINGS ALLIANCE AND AN INTRODUCTION TO THE GUIDANCE WHEEL FOR RETROFIT ............................................. - 514 MAY, N.; RYE, C.; GRIFFITHS, N.
TRAINING OF EXPERTS FOR ENERGY RETROFIT AT THE FRAUNHOFER CENTRE FOR THE ENERGY-SAVING RENOVATION OF OLD BUILDINGS AND THE PRESERVATION OF MONUMENTS AT BENEDIKTBEUERN .............................................................................. - 528 KILIAN, R.; KRUS, M.
SPECIALIZED ENERGY CONSULTANTS FOR ARCHITECTURAL HERITAGE ............................ - 535 DE BOUW, M.; DUBOIS, S.; HERINCKX, S.; VANHELLEMONT, Y.
RENERPATH: METODOLOGÍA DE REHABILITACIÓN ENERGÉTICA DE EDIFICIOS PATRIMONIALES / RENERPATH: Methodology for Energy Rehabilitation of Heritage Buildings....................................................................................................................... - 543 PERÁN, J. R. ; MARTÍN LERONES, P.; BUJEDO, L. A.; OLMEDO, D.; SAMANIEGO, J.; GAUBO, F.; FRECHOSO, F.; ZALAMA, E.; GÓMEZ-GARCÍA BERMEJO, J.; MARTÍN, D.; FRANCISCO, V.; CUNHA, F.; BAIO, A.; XAVIER, G.; DOMÍNGUEZ, P.; GETINO, R.; SÁNCHEZ, J. C.; PASTOR, E.
LEVANTAMIENTOS ARQUITECTÓNICOS EN EL MEDIO RURAL / Architectural surveys in rural areas .................................................................................................................... - 553 HIDALGO, J.M.; MILLÁN, J. A.; MARTÍN, A.; IRIBAR, E.; FLORES, I.; ZUBILLAGA, I.
AUTHORS INDEX .................................................................................................... - 567 -
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TERESE3: HERRAMIENTA INFORMÁTICA PARA L A EFICIENCIA ENERGÉTICA MEDIANTE LA SIMULACIÓN CALIBRADA DE EDIFICIOS / TERESE3: informatic tool for the energetic efficiency through the calibrated simulation of buildings GRANADA, E.; EGUÍA, P.; MARTÍNEZ, R.; NÚÑEZ, J.; RODRÍGUEZ, M. GRANADA, E.: Universidad de Vigo; Escuela de Ingenieros Industriales, Vigo - España;
[email protected] EGUÍA, P.: Universidad de Vigo; Escuela de Ingenieros Industriales, Vigo - España;
[email protected] MARTÍNEZ, R.: Proyestegal S.L.; Lugo - España;
[email protected] NÚÑEZ, J.: Dielectro industrial S.A.; Arteixo - España;
[email protected] RODRÍGUEZ, M.: Clece S.A.; Madrid - España;
[email protected]
RESUMEN 3
TERESE , cuyo acrónimo significa TEcnologías para la REhabilitación y Sistemas para la Eficiencia Energética de Edificios, es una herramienta recientemente desarrollada por un consorcio de empresas privadas junto con el apoyo de la Universidad de Vigo, cuyo objetivo es acercar las simulaciones energéticas de los edificios a profesionales pertenecientes al sector de la edificación no expertos en dicho campo. Los puntos clave diferenciadores de esta aplicación son: Incorporar librerías predefinidas y ampliables de materiales y cerramientos para cualquier tipo de edificio en general e histórico en particular. Proporcionar diferentes modelos de infiltraciones que calculan, mediante técnicas estadísticas aprobadas a nivel mundial, las cargas asociadas a la existencia de zonas de intercambio de aire con el exterior Calibrar automáticamente la simulación para obtener resultados similares a los reales, introduciendo los valores históricos de consumos, temperaturas y otros datos relevantes en la propia interfaz del programa. Parametrizar el modelo de tal forma que se pueden simular diferentes modificaciones introducidas en la envolvente del edificio, en la realidad de uso, en la ubicación y tiempo meteorológico, en características de las instalaciones térmicas, etc. Proporcionar resultados y gráficos ya tratados y depurados que permitan una rápida generación de informes automatizados y faciliten la toma de decisiones. Permitir el análisis de viabilidad económica de las medidas de conservación de la energía introducidas en el modelo. Mediante una interfaz muy intuitiva, el usuario puede incorporar al modelo geométrico del edificio cada una de las características influyentes en su comportamiento térmico permitiendo una evaluación global y proporcionando un apoyo inestimable en la rehabilitación energética de edificios históricos. Palabras clave: rehabilitación, calibración, BIM, simulación, eficiencia energética. ABSTRACT 3
TERESE , those acronym means technologies for the refurbishment and systems for building energetic efficiency, is a tool recently developed by a private companies consortium with the support of Vigo’s University, aimed to get closer building energetic simulations professionals from building sector without experience in this field.
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The key distinguishing points for this application are: Add predefined and extendable database of materials and enclosures for every kind of building, and particularly to historic buildings. Provide different infiltration models that calculate, by statistical methods approved worldwide, charges associated to exchange air zones with outside. Calibrate the simulation automatically to obtain similar results to real ones, introducing historic values consumption, temperatures and other relevant data in the software interface. Configure the building model to simulate different modifications in building thermal envelop, use reality, location and weather data, thermic facilities features, etc. Provide processed and refined results and charts that allow quick generation of automatic reports and ease decision making. Allow viability study of energy conservation measures introduced at the building model. By means of a very intuitive interface, the user can add to the geometric model of the building every significant feature over its thermal behavior, allowing a global evaluation and providing an invaluable support in energetic refurbishment of historical buildings. Key words: refurbishment, calibration, BIM, simulation, energetic efficiency.
1. INTRODUCCIÓN TERESE3 es una aplicación de software cuya principal característica es la simulación térmica de un modelo edificatorio. Esta tecnología será capaz de proponer soluciones integrales optimizadas económica, energética y/o ambientalmente para la realización de rehabilitaciones energéticas, especialmente aplicadas a edificios de elevado potencial de ahorro, como es el caso de edificios antiguos e históricos. Por tanto se basa en el desarrollo de metodologías automatizadas que procesen datos y generen una simulación energética, buscando un compromiso adecuado entre simplicidad y precisión, cuyo objetivo final sea facilitar la toma de decisiones en cuanto a medidas de conservación de energía se refiere. Por ello se ha desarrollado una aplicación que permite un volcado de datos desde un BIM generado previamente hasta el software de evaluación energética. Para ello TERESE3 realiza conversiones, depuraciones y comprobaciones pertinentes del sistema para su correcto funcionamiento.
2. ETAPAS PREVIAS El análisis térmico de un edificio resulta un proceso complejo para el que se necesitan todos los parámetros que definen la vida del edificio. Y lo mismo ocurre en los edificios históricos. Los datos necesarios para ejecutar una simulación fiable deben ser recabados mediantes inspecciones visuales en la edificación, gracias a los cuales sea posible ajustar el modelo edificatorio al modelo real. Del mismo modo, la inspección integral de la envolvente se hace imprescindible. Es preciso contar con datos geométricos, estructurales y constructivos que definan parámetros relativos al intercambio de calor con el exterior y con otras zonas en el interior.
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Por otra parte, la inspección del edificio proporciona una idea sobre las diferencias y similitudes existentes entre zonas para, de esta forma, definir la zonificación térmica en que se podrá dividir el edificio.
3. BIM: BUILDING INFORMATION MODELING El punto de partida de la aplicación TERESE3 es un archivo BIM. Un BIM (Building Information Modeling) contiene información del edificio, bien sea simplemente geométrica y constructiva, bien completa con datos sobre infiltraciones, iluminación, ocupación, etc. de esta forma, el software de simulación podrá contar con un formato estándar cuyo objetivo será el de facilitar la transferencia de información del edificio en formato digital. BIM es un concepto abstracto que se materializa en un formato específico, en forma de Green Building XML (.gbxml). Este formato sigue una estructura definida que se divide en una serie de nodos. Cada nodo almacena información relativa a un tipo de información del edificio. No obstante, frente al formato estándar de Green Building XML, se ha modificado ligeramente para abarcar más campos necesarios para la simulación. En el siguiente diagrama se muestran todos los nodos que componen un Green Building XML modificado.
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Figura 1: Diagrama de BIM
Por otra parte, el software SketchUp, junto con el plugin OpenStudio, genera modelos en 3D, divididos por zonas térmicas, en los que se pueden utilizar plantillas de construcciones junto con sus características térmicas. La salida correspondiente es un formato .osm y gracias a la facilidad de diseño de modelos edificatorios en este programa, se ha aceptado como entrada al software TERESE3.
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Figura 2: Ejemplo de edificio 3D en SketchUp utilizando el plugin OpenStudio
4. BASES DE DATOS DE MATERIALES Y CERRAMIENTOS TIPO Tras una amplia búsqueda a través de distintas normas, recursos y consultas, se ha llegado a la conclusión de que la mejor opción para crear una base de datos inicial de materiales de construcción es utilizar documentos reconocidos. En este ámbito, con carácter oficial se dispone del Catálogo de Elementos Constructivos del CTE (2010), en el que se encuentran un gran número de materiales, productos y elementos constructivos utilizados en la edificación con valores de ciertas características técnicas.
Figura 3: Pantalla de materiales del software TERESE3
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De este modo, se extrae del Catálogo de Elementos Constructivos del CTE los materiales de construcción tipo y cerramientos tipo, junto con las características más importantes, y se prepara una base de datos de materiales, permitiendo su progresiva ampliación. De esta manera, se recopilará la mayor cantidad de elementos posibles y actualizados, junto con sus características técnicas, no sólo aquellos más comunes, sino también los utilizados en la construcción de edificios históricos. Como resulta obvio, la obtención de un proyecto arquitectónico de un edificio histórico es una tarea difícil, si no imposible. Y esto sucede en innumerables ocasiones con edificios comunes. La opción de verificación de la composición de la envolvente térmica de un edificio a través de ensayos y comprobaciones reales es inviable, ya que se necesitaría realizar una cata en el cerramiento en cuestión para observar su composición y medir los espesores de los elementos que lo forman. Solventando esta limitación se ha incluido también una biblioteca de cerramientos y huecos bien definida, basada en el Catálogo de Elementos Constructivos del CTE, que facilite la labor de selección de un elemento constructivo por aproximación al real.
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Figura 4: Pantalla de cerramientos del software TERESE3
5. REALIDAD DE USO Un aspecto imprescindible para la obtención de cualquier modelo edificatorio fiable es el estudio de la realidad de uso del edificio. Esto es, es preciso analizar la rutina seguida en cualquier carga térmica dentro del edificio histórico. Una vez que un modelo de un edificio histórico es cargado, de manera automática la zonificación térmica previamente establecida se hace patente en el apartado de Zonas. Aquí es donde se configuran cada una de las cargas que afectan a la simulación térmica del edificio: infiltraciones, ocupación, iluminación, calefacción, refrigeración, equipos, ventilación, confort. Además de los parámetros necesarios que definen la carga térmica de estos aspectos, para cada uno de ellos se utilizan unos controladores denominados horarios, que facilitan al usuario el
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establecimiento de un patrón de actividad para fechas determinadas con una precisión de horas, simplemente moviendo las barras hasta el valor adecuado.
Figura 5: Pantalla de ocupación en la definición de zonas del software TERESE3
Pero no sólo la realidad de uso de un edificio histórico es importante, sino también los sistemas de producción y distribución térmica de los que dispone y que es importante simular. Hasta el momento, los sistemas incluidos en la aplicación TERESE3 son los más básicos y comunes en la mayoría de los edificios. Para cada uno de ellos es necesario conocer los parámetros que los caracterizan y así modelizarlos. Tabla 1: Sistemas de producción y distribución térmica incluidos en el software Sistemas de producción térmica
Sistemas de distribución térmica
Calderas con depósito Paneles solares Bombas de calor Combinaciones Radiadores de agua Fancoils UTAs Suelo radiante Expansión directa Radiadores eléctricos
6. SIMULACIÓN Una vez que todos los factores que afectan al sistema térmico que conforma el modelo del edificio histórico son definidos, se pasa a la fase de simulación. Para ello se deben configurar parámetros como el timestep, duración de la simulación y outputs deseados, así como un archivo de datos meteorológicos en formato .epw.
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Visualmente se puede reconocer el avance de la simulación gracias al progreso en la parte derecha de la pantalla, en el que se verifica la correcta realización de los pasos necesarios para preparar la simulación y la simulación propiamente dicha.
Figura 6: Pantalla de simulación del software TERESE3
6.1. Proceso de conversión Durante la ejecución de la simulación se sigue un proceso interno y complejo que de manera automática realiza una serie de conversiones de formato hasta llegar al simulador térmico. Partiendo del modelo edificatorio descrito en un BIM, el núcleo o core de TERESE3 lee la información en el contenida y lo relaciona con los parámetros definidos en la propia aplicación para cada una de las zonas térmicas establecidas. Junto con los datos meteorológicos proporcionados a la aplicación, TERESE3 genera un archivo que sufre una serie de conversiones de formato para facilitar su exportación al software de simulación.
Figura 7: Proceso realizado desde la introducción de datos hasta la simulación
El formato en el que se almacenan todos los datos relativos al edificio, es un Green Building XML modificado, que como ya se explicó previamente, se han incorporado otro tipo de datos no
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contemplados en su esquema estándar. Este archivo automáticamente se transforma en .idf, un formato leído por versiones anteriores de Energy plus y que almacena datos relativos al edificio (geometría, materiales, elementos constructivos,…). El paso al software de simulación se produce en la conversión automática del archivo .idf a formato .b17. Y por último, se genera, de nuevo automáticamente, un archivo .dck, con el cual ya se puede simular el modelo del edificio. El .dck establece la estructura y relación entre los sistemas que componen el edificio, no sólo geométricos y constructivos, sino también de horarios, ocupación, equipos, etc.
6.2. Datos meteorológicos La obtención de un archivo de datos meteorológicos fiable no siempre es una tarea sencilla. Con objeto de facilitar archivos válidos para las simulaciones en TERESE3 se ha desarrollado de manera paralela una aplicación para la obtención automática de datos meteorológicos. Hasta el momento, los datos meteorológicos disponibles se limitan a la Comunidad Autónoma de Galicia. En la aplicación, simplemente introduciendo la ubicación del edificio, se pueden visualizar y descargar de manera automática los datos de la estación meteorológica más cercana.
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Figura 8: Pantalla de búsqueda y descarga del software de datos meteorológicos
7. RESULTADOS E INFORMES Una vez finalizada la simulación del modelo de edificio histórico, los resultados obtenidos se representan automáticamente y pueden ser visualizados en el apartado correspondiente en forma de gráficas. En función de los outputs seleccionados, las salidas serán diferentes atendiendo a los distintos parámetros: temperatura, humedad, potencia, demandas térmicas, etc. Los datos son representados en forma de gráfico de barras, líneas y circulares aportando información global del modelo, o bien distinguiendo los resultados por plantas o por zonas térmicas.
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Asimismo, la descarga de los resultados es posible gracias a informes tipo en formato .pdf, .docx y .xlsx. Gracias a los resultados de la simulación, se pueden analizar las variaciones térmicas, máximos y mínimos de cada zona y decidir sobre cuales interesa más actuar, aquellas con mayores pérdidas o mayor demanda por superficie.
Figura 9: Resumen de temperaturas mensuales del edificio
Figura 10: Temperaturas mínimas, máximas y promedio de cada zona térmica
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Figura 11: Potencias máximas y horas de uso por zona térmica
8. CALIBRACIÓN DEL MODELO Un modelo edificatorio cualquiera que es simulado pero que no se ajusta al modelo real, no resulta útil para un análisis térmico enfocado a la eficiencia energética. Por tal motivo es necesario realizar una calibración entre datos reales extraídos del edificio histórico y el modelo generado en la aplicación TERESE3. La calibración que se realiza en este programa es una calibración automática por medio de la configuración de una aplicación que, mediante un algoritmo de búsqueda, genera la opción óptima de calibración. De esta manera, la simulación de un modelo edificatorio calibrado proporciona resultados fiables acordes a la realidad del mismo, reduciendo el margen de error en torno al 10%-20% (RMSE). Según la ASHRAE [1], un modelo calibrado se considera aceptable si se encuentra dentro del margen de ±30% (RMSE) cuando se utilizan datos horarios.
9. MEDIDAS DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA Una vez se disponga del modelo calibrado del edificio objeto de estudio, tomar medidas de conservación de energía es un requisito indispensable para la rehabilitación energética. Para ello se ha dispuesto de un apartado en el que introducir distintas mejoras en el edificio histórico que favorezcan el incremento de eficiencia energética. En él, el usuario puede modificar y cambiar parámetros que afectan tanto a la envolvente térmica del edificio como a los sistemas de producción y distribución que contiene de manera que una vez los simule, pueda realizar una comparación sencilla de resultados entre el estado actual y los estados modificados. Con este análisis, la toma de decisiones acerca de las óptimas medidas de conservación de energía a tomar se torna más sencilla, ya que no sólo se dispone de datos de ahorro energético, sino que es posible realizar la conversión a términos económicos.
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Figura 12: Pantalla de mejoras del software TERESE3
10. RECONOCIMIENTOS Este proyecto ITC-20133033 TERESE3 Tecnologías para la rehabilitación y sistemas para la eficiencia energética de edificios ha sido subvencionado por el CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial) y el Fondo Tecnológico-FEDER 2007-2013 (Fondo Europeo de Desarrollo Regional) INNTERCONECTA, siendo apoyado así por el Ministerio de Economía y Competitividad, y la Consejería de Economía e Industria de la Xunta de Galicia a través de la Axencia Galega de Innovación (GAIN).
Figura 13: Entidades subvencionadoras y de apoyo al proyecto TERESE3
11. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA [1]. ASHRAE Guideline 14 Measurement of Energy and Demand Savings (2002) ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Handbook Fundamentals (2009) Gbxml http://www.gbxml.org/ (2014) OpenStudio, https://openstudio.nrel.gov/ (2014) SketchUp, http://www.sketchup.com/es (2014) Trnsys, Transient System Simulation Tool, http://www.trnsys.com/ (2014) EVO, Efficiency Valuation Organization, www.evo-world.org (2014) LEED, Leadership in Energy & Environmental Design, http://www.usgbc.org/leed, (2014) BREEAM, Building Research Establishment Environmental Assessment Methodology, http://www.breeam.org/ (2014)
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International Conference ENERGY EFFICIENCY IN HISTORIC BUILDINGS
MADRID 29-30 | 09 | 2014
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MADRID 29-30 | 09 | 2014
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