Un novedoso flujo de trabajo integral para modelar el confort térmico exterior y la demanda de energía en áreas urbanas
CIEMAT- CENTRO DE INVESTIGACION ENERGETICA MEDIOAMBIENTAL Y TECNOLOGICA
En la simulación energética de edificios se ha prestado poca atención a su impacto en el microclima; las herramientas de simulación se han ocupado normalmente del edificio o de la simulación exterior por separado, y solo recientemente estos aspectos se están interconectando. La demanda energética para calefacción y refrigeración de edificios está significativamente influenciada por las propiedades térmicas de la envolvente del edificio. Mientras que el microclima exterior influye en la demanda energética de los edificios, también es cierto que la envolvente del edificio influye en el microclima exterior. Las herramientas de simulación de confort exterior y sus capacidades han sido evaluadas en investigaciones previas, revelando las más comúnmente utilizadas (ENVI-met, SOLWEIG, RayMan).
Estas herramientas se han aplicado para calcular las condiciones climáticas que van desde los cañones urbanos hasta la escala de la ciudad. Con superficies urbanas se indican todas las superficies que caracterizan el entorno urbano (suelo, pavimento, envolventes de edificios – fachadas y tejados). Estas superficies se pueden caracterizar por diferentes materiales y pueden albergar varias funciones. La influencia de la envolvente del edificio en el entorno exterior e interior se puede evaluar en diferentes dominios físicos: flujo térmico, visual y másico. Además, para garantizar niveles adecuados de confort interior, es necesario sincronizar las acciones de los materiales dinámicos con el funcionamiento de los servicios del edificio. Debido a que estas influencias multidominio pueden estar interrelacionadas, puede ser necesario resolver las ecuaciones diferenciales que describen los fenómenos físicos relevantes de manera acoplada. Las herramientas de simulación de edificios (BPS) actuales tienen una capacidad limitada para evaluar estas interrelaciones; poniendo de manifiesto la necesidad de desarrollar una investigación con el objetivo de crear flujos de trabajo de herramientas de simulación ad-hoc.
En este sentido, existe un interés creciente en el uso de herramientas de diseño generativo. La mayoría de estas aplicaciones funcionan con complementos dedicados que hacen que los programas BPS interactúen con otras herramientas como Envi-met. En comparación con otros enfoques existentes, el flujo de trabajo propuesto en esta investigación ofrece una flexibilidad significativa y permite realizar una investigación paramétrica de las interacciones entre diferentes elementos del entorno urbano y entre ellos y los edificios circundantes, cuantificando la influencia que ejercen los materiales del entorno construido sobre el confort urbano y el rendimiento energético de los edificios. El principal objetivo es el desarrollo de un flujo de trabajo integral novedoso y confiable en un entorno multiparamétrico donde las diferentes herramientas se acoplan para modelar las relaciones mutuas entre microclima urbano, rendimiento energético del edificio y confort térmico exterior. El análisis cumplirá los siguientes objetivos específicos: -Desarrollo y validación de modelos teóricos para las áreas urbanas propuestas. -Analizar y determinar los factores influyentes del microclima. -Analizar y determinar los factores que influyen en el confort térmico exterior. Profundizando en el impacto de los materiales urbanos -Estimar la eficiencia energética en edificios seleccionados dentro de las áreas urbanas propuestas. – Optimización basado en la evaluación del ciclo de vida (LCA).
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