1. Crear un sistema VAV con la medida BCL
En este video, le mostraremos cómo crear y asignar rápidamente un sistema de manejo de aire de volumen de aire variable (VAV) con circuitos de agua fría y agua de calefacción a su edificio utilizando una medida descargada de la Biblioteca de componentes del edificio.
Tenemos un edificio de oficinas bastante complejo y grande. Les mostraré cómo ingresar el sistema de climatización (HVAC) de este edificio. Pero primero, les mostraré una medida de la Biblioteca de Componentes del Edificio que funciona muy bien para ingresar un sistema de HVAC común. No se aplicará directamente a este edificio porque es antiguo y tiene un tipo de sistema anticuado, pero quiero mostrarles el acceso directo primero para demostrarles algunas de las ventajas de las medidas de la Biblioteca de Componentes del Edificio. Vayan a su modelo y a la pestaña "Medidas". Revisemos la Biblioteca de Componentes del Edificio y verifiquemos si esta medida necesita actualizaciones. Esta medida se encuentra en "HVAC - Sistema Completo". Forma parte de la serie de medidas de la Guía de Diseño Energético Avanzado, por lo que usaremos AEDG como término de búsqueda. La medida que usaremos se llama AEDG Office HVAC VAV con Sistema de Agua Refrigerada. Parece estar actualizada. Si no lo estuviera, indicaría que la medida no está actualizada y les daría la opción de descargar la última versión. En este caso, parece estar bien. Otra cosa que quería mostrarles es que la Biblioteca de Componentes de Edificios contiene un conjunto completamente nuevo de medidas que pueden modificar los sistemas del edificio o incluso instalar sistemas completos en su modelo. Estas medidas fueron creadas por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables y se basan en las recomendaciones de la Guía de Diseño Energético Avanzado de ASHRAE. Verán muchas opciones diferentes para elegir, pero seleccionaremos el sistema VAV del edificio de oficinas con una planta de agua fría. Vayan a Componentes y Medidas y hagan clic en Aplicar. Vayan a HVAC y seleccionen un Sistema Completo. Elijan el sistema VAV con agua fría. La primera entrada pregunta si el edificio tiene cámaras de aire de retorno en el techo. Tenemos cavidades en el techo, pero todo el aire de retorno es canalizado, por lo que no tenemos cámaras de aire de retorno en el techo. Pueden asignar un tipo de espacio a una cámara de aire de retorno si corresponde, pero en este caso no es necesario aplicarlo. La siguiente entrada pregunta el costo del sistema. Hay una casilla para aplicar la disponibilidad recomendada y los horarios de ventilación para las unidades de manejo de aire; la dejaremos marcada. Hagan clic en Aplicar Medida. La medida se ejecuta correctamente. Comenzamos con cero bucles de aire, cero bucles de planta y cero zonas acondicionadas, y terminamos con diez bucles de aire, dos bucles de planta y sesenta y nueve zonas acondicionadas. Esta medida aplica un bucle de aire VAV por planta, por lo que debe tener plantas asignadas en su modelo de edificio. Puede ver que se han asignado varias plantas y, si renderizamos por planta, a cada planta se le ha asignado un sistema de climatización HVAC. El panel de información muestra cero errores y cero advertencias. En ocasiones, puede ver errores o advertencias si falta información clave; en ese caso, deberá solucionar el problema del modelo. En este caso, la medida se aplicó correctamente. Guardaremos este modelo como una nueva versión. A continuación, podemos ir a la pestaña Bucles de Aire y usar el menú desplegable para ver los bucles de aire creados. Verá que los bucles de aire se crearon según cada planta y se asignaron a los espacios de esa planta. Cada circuito de aire consta de una unidad de tratamiento de aire VAV con un intercambiador de calor aire-aire para la recuperación de calor, un serpentín de refrigeración por agua fría, un serpentín de calefacción por agua caliente y un ventilador de caudal variable. También incluye un gestor de consigna basado en el restablecimiento del aire exterior. Hay varias cajas de terminales VAV sin recalentamiento que dan servicio a las zonas. Si accedemos a la pestaña "Zonas Térmicas", podemos ver que a cada zona térmica se le ha asignado una caja de terminales VAV. Cada zona también cuenta con un calentador de zócalo de agua caliente por convección para la calefacción a nivel de zona. Volviendo a la pestaña "Sistemas HVAC", podemos ver que también se crearon una planta de agua fría y una planta de agua caliente. El circuito de agua fría incluye una enfriadora refrigerada por aire, una bomba de caudal variable y todos los serpentines de agua fría que dan servicio a las unidades de tratamiento de aire. El circuito de agua caliente incluye una bomba de caudal variable, una caldera, un controlador de consigna y todos los serpentines de calefacción de la unidad de tratamiento de aire y los serpentines de calefacción por zócalo. Finalmente, podemos ejecutar la simulación para confirmar el funcionamiento del sistema. Primero, vamos a la pestaña Configuración de Simulación y acortamos la ejecución de la simulación a un solo día para que se complete rápidamente. Para acelerarla aún más, podemos reducir el número de pasos de tiempo por hora a uno. Haga clic en Guardar. Hay configuraciones avanzadas adicionales que se pueden ajustar para mejorar la velocidad de la simulación relacionadas con el sombreado y la convergencia, pero continuaremos con estas configuraciones por ahora. La simulación se ejecuta y completa correctamente. Hay algunas advertencias de salida, pero en general la ejecución es exitosa. Tenía algunas variables de salida seleccionadas, lo que aumentó el tiempo de posprocesamiento del archivo SQL. Aun así, la simulación de EnergyPlus se completó en aproximadamente un minuto y treinta segundos. Esto demuestra cómo se puede asignar rápidamente un sistema HVAC completo a un modelo energético que previamente no tenía sistemas definidos. En el siguiente video, repasaremos cómo ingresar manualmente un sistema VAV de doble conducto para
2. Crear sistemas de planta central
En este video, analizamos cómo crear circuitos de aire personalizados para sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Crearemos un sistema simple de ventilación de calor y un sistema de conducto doble y los conectaremos a nuestros sistemas de planta central.
La siguiente tarea es instalar un sistema de calefacción y ventilación para el sótano, que también incluye calentadores de agua de zócalo en las zonas. Comenzamos por ir a la pestaña de zonas térmicas. Afortunadamente, el sótano se considera una sola zona térmica, por lo que solo necesitamos trabajar con esta. Desde la pestaña de biblioteca, buscamos agua convectiva de zócalo y la arrastramos a la zona de equipos. Esto asigna los calentadores de agua de zócalo como la fuente principal de calefacción para el sótano. A continuación, hacemos clic en el icono de enlace en la pestaña de edición y seleccionamos el circuito de agua de calefacción como fuente de agua de calefacción para estos convectores de zócalo. La temperatura media nominal del agua se puede establecer en 71,1 °C (160 °F), mientras que las demás propiedades se mantienen con sus valores predeterminados de tamaño automático. Si hay datos de rendimiento específicos disponibles, esos valores se pueden ajustar aquí. A continuación, vamos a la pestaña de sistemas de climatización y hacemos clic en el botón "+" para añadir un nuevo sistema. Añadimos un horno de gas de aire caliente al modelo, pero como no utilizamos calefacción de gas, eliminamos el componente del horno de gas. Desde la biblioteca, buscamos un componente de serpentín de agua caliente y lo insertamos en el sistema, renombrándolo como unidad de calefacción y ventilación (HV). Usando de nuevo el botón de enlace, conectamos este serpentín de agua caliente al circuito de agua caliente. Las demás propiedades se pueden conservar con sus valores predeterminados. Este sistema es de volumen constante, por lo que mantenemos el ventilador de volumen constante y lo renombramos HV-1. El caudal de aire se establece en 3000 cfm (5100 m³/h), mientras que el caudal de aire exterior de diseño se deja sin especificar. La temperatura de aire de suministro de diseño se establece en 40,6 °C (105 °F) y, para fines de dimensionamiento, se asume que el sistema maneja el 100 % de aire exterior tanto en calefacción como en refrigeración. El terminal de aire ya está presente en el lado de la demanda, y asignamos la zona del sótano a este sistema mediante el divisor. Al ser un sistema de volumen constante, no se requiere un conducto de derivación. A continuación, procedemos a instalar las unidades de tratamiento de aire de doble conducto. Con el botón "+", añadimos un circuito de aire de doble conducto y lo renombramos AHU1. La mayoría de los valores se mantienen en tamaño automático, pero el caudal máximo del sistema de calefacción central se establece en el 50 % y la temperatura de diseño del aire de suministro se establece en 40,6 °C (105 °F). Tras guardar, añadimos un sistema de aire exterior HVAC con circuito de aire, al que llamamos Sistema de Aire Exterior AHU1. También instalamos un intercambiador de calor aire-aire, seleccionando una rueda de recuperación de energía, y añadimos un extractor motorizado con velocidad variable. El caudal mínimo de aire exterior se establece en 29 730 m³/h (17 500 cfm) y el caudal máximo en 101 940 m³/h (60 000 cfm), ya que se trata de un sistema 100 % de aire exterior. El tipo de control del economizador es de bulbo seco fijo. Para el intercambiador de calor, mantenemos la mayoría de los valores predeterminados, especificamos un intercambiador de calor rotativo, configuramos la estrategia de control de escarcha en solo extracción y habilitamos el bloqueo del economizador. El extractor motorizado se configura con una eficiencia total del 80 %, un aumento de presión de 7 pulgadas de columna de agua (1740 Pa) y una fracción de flujo mínima del 33 %. A continuación, instalamos el serpentín de precalentamiento del agua de calefacción, lo denominamos Serpentín de precalentamiento de agua caliente AHU1 y lo conectamos al circuito de agua de calefacción. La mayoría de los valores se mantienen ajustados automáticamente, pero la temperatura nominal del agua de entrada se establece en 180 °F y la temperatura nominal del aire de salida en 55 °F (12,8 °C). A continuación, añadimos un controlador de punto de ajuste programado para la temperatura de la plataforma de aire mixto, estableciéndola en 55 °F. A continuación, añadimos un ventilador de suministro de volumen variable, seguido de un serpentín de agua de calefacción de la plataforma de aire caliente con una temperatura nominal del aire de salida de 105 °F (40,6 °C). Se aplica un controlador de punto de ajuste de reinicio de aire exterior para que, a una temperatura del aire exterior de 10 °C (50 °F), la temperatura del aire de suministro sea de 21,1 °C (105 °F), y a 18,3 °C (65 °F), la temperatura del aire de suministro se restablezca a 21,1 °C (70 °F). Para la cubierta fría, instalamos un serpentín de refrigeración de agua fría, lo conectamos al circuito de agua fría y aplicamos otro controlador de punto de ajuste de reinicio de aire exterior para que la cubierta fría suministre aire a 12,8 °C (55 °F) a temperaturas exteriores más altas. Finalmente, instalamos cajas de terminales VAV de doble conducto de la biblioteca y las conectamos a las cubiertas de aire caliente y frío. La fracción mínima de flujo de aire de la zona se mantiene generalmente en torno al 30 % para mantener una ventilación mínima, incluso cuando no hay demanda de calefacción ni refrigeración. A continuación, asignamos todas las zonas necesarias arrastrando las zonas térmicas al circuito de aire y permitiendo que el divisor llene automáticamente las cajas de terminales. Una vez asignadas todas las zonas, verificamos las conexiones y observamos que un serpentín de agua de calefacción aún no está vinculado. Usando el botón de enlace, lo conectamos al circuito de agua caliente, que ahora muestra varios componentes conectados, incluyendo el serpentín de la unidad de tratamiento de aire (UTA), los zócalos calefactores y la unidad de calefacción y ventilación. Al revisar la pestaña de zonas térmicas, se confirma que todos los equipos de climatización (HVAC) están correctamente asignados. Con esto finaliza la instalación de los sistemas de HVAC con serpentines de calefacción y refrigeración que utilizan sistemas de agua caliente y agua fría. Gracias. Dale a "Me gusta" y suscríbete.
3. Crea bucles de aire
En este video, analizamos cómo crear circuitos de aire personalizados para sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Crearemos un sistema simple de ventilación de calor y un sistema de conducto doble y los conectaremos a nuestros sistemas de planta central.
La siguiente tarea es instalar un sistema de calefacción y ventilación para el sótano. Este sótano también cuenta con calentadores de agua de zócalo en las zonas. Vaya a la pestaña de zonas térmicas. Afortunadamente, el sótano se considera una sola zona térmica. Solo tenemos que preocuparnos por esta zona térmica: el sótano. Vaya a la pestaña de biblioteca y busque "Agua convectiva de zócalo". Arrástrela a nuestro equipo de zona. Ahora, el sótano cuenta con calentadores de agua de zócalo como fuente principal de calefacción. A continuación, vaya al icono de enlace en la pestaña de edición y haga clic en él. Seleccione el circuito de agua de calefacción como fuente de agua de calefacción para estos convectores de zócalo. El resto de los ajustes son personalizables. La temperatura media nominal del agua se puede establecer en unos 71,1 °C (160 °F). Dejaremos los valores restantes con los valores predeterminados y con ajuste automático. Si conoce los valores de diseño específicos, puede modificarlos aquí. Ahora vayamos a la pestaña de sistemas HVAC y hagamos clic en el botón "+" de la parte superior. Añadiremos un horno de gas de aire caliente al modelo. Viene ya preparado. Sin embargo, no vamos a usar un horno de gas para calentar, ya que vamos a usar un serpentín de agua caliente. Así que eliminamos el horno de gas. Vamos a la pestaña de la biblioteca y buscamos un serpentín de agua caliente. Insertamos el serpentín de agua caliente en el sistema. Seleccionamos el serpentín de agua caliente y lo llamamos HV para calefacción y ventilación. Nuevamente, vamos al botón de enlace en la pestaña de edición y hacemos clic en él para vincular este serpentín de agua caliente al circuito de agua caliente. Regresamos a la pestaña de edición de propiedades y dejamos el resto de los valores predeterminados. Este sistema es un sistema de volumen constante, así que dejamos el ventilador como tal. Cambiamos el nombre del sistema a HV-1. El caudal de aire es de 3000 cfm (5100 m³/h). No tenemos la información del caudal de aire exterior de diseño, así que la dejamos como predeterminada. La temperatura de aire de suministro de diseño es de 40,6 °C (105 °F). Para el dimensionamiento, queremos dimensionar el serpentín para que funcione con aire exterior al 100%, tanto en calefacción como en refrigeración, por lo que dejamos los ajustes restantes como predeterminados. Observará que el sistema ya incluye un terminal de aire, un difusor de volumen constante, en el lado de la demanda. A continuación, asignamos las zonas. Haga clic en el divisor y agregue la zona del sótano al sistema de alta tensión. Dado que solo hay una zona, esto es sencillo. Al tratarse de un sistema de volumen constante, consideramos brevemente agregar un conducto de derivación, pero no está permitido en esta configuración. Los conductos de derivación se suelen usar solo para sistemas VAV, y puede haber ajustes adicionales para el control de derivación en otras configuraciones de bucle de aire. En este punto, el sistema de calefacción y ventilación está completo. Ahora pasamos a agregar las unidades de manejo de aire de doble conducto. Haga clic en el botón "+" de nuevo, desplácese hacia abajo y agregue un bucle de aire de doble conducto al modelo. Asígnele el nombre AHU1. Dejamos el sistema con el tamaño automático por ahora. El caudal de aire máximo del sistema de calefacción central se establece en el 50%. La temperatura de diseño del aire de suministro se establece en 40,6 °C (105 °F). El resto de los ajustes se mantienen con sus valores predeterminados y hacemos clic en Guardar. A continuación, instalamos un sistema de aire exterior añadiendo un sistema de aire exterior HVAC de bucle de aire. Para evitar la sobrecarga de las conexiones de bibliotecas externas, volvemos a las bibliotecas predeterminadas y eliminamos los elementos innecesarios. A continuación, añadimos el sistema de aire exterior al bucle de aire y lo denominamos Sistema de Aire Exterior AHU1. También necesitamos añadir un intercambiador de calor aire-aire. De las opciones del intercambiador de calor aire-aire, seleccionamos una rueda de recuperación de energía y la conectamos al sistema de aire exterior. A continuación, añadimos un extractor motorizado de velocidad variable. El caudal mínimo de aire exterior se establece en 29 730 m³/h (17 500 cfm), y el caudal máximo se indica inicialmente en 254 850 m³/h (150 000 cfm). El tipo de control del economizador se establece en bulbo seco fijo. En cuanto a la configuración del intercambiador de calor, la mayoría de los criterios de rendimiento se mantienen en sus valores predeterminados, ya que se ajustan estrechamente al rendimiento real del sistema. El intercambiador de calor es rotativo, la estrategia de control de escarcha está configurada en solo extracción y el bloqueo del economizador está habilitado, de modo que la rueda de calor se desactiva durante su funcionamiento. A continuación, revisamos el extractor motorizado. La eficiencia total del ventilador se establece en el 80 % y el aumento de presión es de 7 pulgadas de columna de agua (1740 Pa). El caudal máximo se corrige a 60 000 cfm (101 940 m³/h), lo que coincide con el requisito del sistema de aire exterior al 100 %. El método de entrada del caudal mínimo de potencia del ventilador se establece en fracción, y la fracción mínima de caudal se establece en 33 %. Si se seleccionara un caudal fijo, se debería introducir un valor específico de caudal de aire. Los coeficientes de potencia del ventilador se mantienen en sus valores predeterminados, adecuados para un sistema de un solo ventilador. A continuación, instalamos el serpentín de precalentamiento del agua de calefacción. En la biblioteca, seleccione el serpentín de calentamiento de agua y colóquelo en el circuito de aire. Llámelo Serpentín de precalentamiento de agua caliente AHU1. Use el botón de cadena para conectarlo al circuito de agua caliente. La mayoría de los valores se ajustan automáticamente. La temperatura nominal del agua de entrada se establece en 82 °C y la temperatura nominal del aire de salida en
4. Comparación de enfriadores - Programa de importación
En este video, discutiremos cómo importar un cronograma de 8760 horas para la carga y el flujo de la planta de agua helada. Los perfiles de carga y flujo importados serán utilizados por el objeto LoadProfile:Plant para simular la carga de agua helada de nuestra instalación. En el próximo video, mostraremos cómo ingresar los enfriadores y personalizar sus curvas de rendimiento para que coincidan con los datos proporcionados por el fabricante.
En este video, discutiremos cómo importar un cronograma de 8760 horas para la carga y el flujo de la planta de agua helada. Los perfiles de carga y flujo importados serán utilizados por el objeto LoadProfile:Plant para simular la carga de agua helada de nuestra instalación. En el próximo video, mostraremos cómo ingresar los enfriadores y personalizar sus curvas de rendimiento para que coincidan con los datos proporcionados por el fabricante.
5. Comparación de enfriadores: crear enfriadores
En este video, explicaremos cómo introducir los parámetros básicos del enfriador, las condiciones de referencia y las curvas de caracterización. Crearemos dos componentes de la biblioteca de enfriadores para su uso posterior como archivos de biblioteca. Finalmente, insertaremos los enfriadores en nuestro circuito de agua helada para la simulación.
Ahora personalizaremos nuestros enfriadores. Primero, guardemos nuestro proyecto. Será útil crear un archivo de biblioteca que contenga nuestros enfriadores. Vaya a Archivo > Nuevo. Iremos a la pestaña Sistemas HVAC, pulsaremos el botón más, bajaremos hasta "Lazo de Planta Vacía" y lo añadiremos al modelo. Vayamos a nuestra biblioteca y desplácese hasta "Enfriador - EIR Eléctrico". Seleccionaremos un enfriador refrigerado por agua, lo arrastraremos y lo soltaremos en el lazo. Selecciónelo e ingrese las condiciones de referencia para el enfriador. Primero, queremos llamar a este enfriador por su número de modelo. Todos estos son valores de referencia, y estos valores de referencia corresponden a las curvas de rendimiento bicuadráticas y cuadráticas del enfriador. Es importante que los valores de referencia y las curvas correspondan. Si cambia estos valores de referencia, podría no obtener los resultados esperados a menos que también cambie las curvas de rendimiento. La capacidad de referencia es la capacidad de enfriamiento del enfriador y, a menudo, pero no siempre, es la capacidad de diseño. Todos los valores de referencia deben corresponder con la curva de rendimiento, y los valores de diseño deben estar dentro de los límites de la curva. Para nuestro enfriador, la capacidad de referencia es de 1184 toneladas (4037 kW), el coeficiente de rendimiento de referencia es de 5,785, la temperatura de referencia del agua helada de salida es de 4,44 °C (40 °F), la temperatura de referencia del fluido de entrada al condensador es de 26,7 °C (80 °F), el caudal de agua helada de referencia es de 127,6 l/s (2022 gpm) y el caudal del fluido del condensador es de 151,4 l/s (2400 gpm). Algunos valores están en gris y deben renombrarse directamente en el archivo de OpenStudio posteriormente. La relación de carga parcial mínima es de 0,1517, la relación de carga parcial máxima es de 1 y la relación de carga parcial óptima corresponde al COP más alto, que en este caso es de 6,417 con una relación de carga parcial de 0,5998. La relación mínima de descarga coincidirá con la relación mínima de carga parcial, ya que esta enfriadora no utiliza carga falsa. Al ser una enfriadora refrigerada por agua, no hay ventilador en el condensador. La fracción del consumo eléctrico del compresor rechazada por el condensador es 1.0. El límite inferior de temperatura de salida del agua fría y el modo de flujo se mantienen predeterminados. El factor de dimensionamiento no importa, ya que los valores son fijos. La subcategoría de uso final se puede renombrar para realizar un seguimiento independiente de la energía de esta enfriadora. Guarde este archivo como un OSM de biblioteca con el número de modelo. Repita el mismo proceso para la segunda enfriadora y guárdelo como un archivo de biblioteca independiente. A continuación, generamos las curvas de rendimiento bicuadráticas y cuadráticas. Primero, recopilemos los datos de rendimiento del fabricante y compilémoslos en una hoja de cálculo. Para generar curvas bicuadráticas, se necesitan dos variables independientes y dos dependientes. Las variables independientes son la temperatura de salida del evaporador y la temperatura del fluido de entrada al condensador. Nuestra temperatura de suministro de agua fría es de 40 °F ± 5 °F, por lo que los datos del fabricante deben abarcar de 35 °F a 45 °F (1,7 °C a 7,2 °C). La temperatura del agua de entrada al condensador oscilará entre 41 °F (5 °C) y 80 °F (26,7 °C). Todos los datos deben corresponder a caudales nominales constantes. En este ejemplo, el caudal del condensador es de 2400 gpm ±10 % y el del evaporador, de aproximadamente 2050 gpm ±10 %. EnergyPlus tiene una tolerancia de ±10 % para el ajuste de curvas, aunque un 5 % es mejor si es posible. Los datos solicitados al fabricante deben incluir la capacidad de agua fría y la potencia de entrada del enfriador. Recopile los datos en una tabla y utilice una calculadora de regresión para generar curvas. La calculadora utilizada permite la visualización e incluye instrucciones para curvas bicuadráticas y cuadráticas para enfriadores, bombas de calor y otros objetos de EnergyPlus. Seleccione "Otro", elija "Temperatura", seleccione "Bicuadrático" y utilice unidades IP. Pegue los datos del fabricante. Resalte las condiciones de referencia, que también deben introducirse como datos nominales. Para el enfriador existente, las condiciones de referencia son 4 °C de temperatura del agua helada, 26 °C de temperatura de entrada al condensador y 14 208 000 Btu/h (4164 kW). Genere las curvas y guarde los archivos de salida en la carpeta de curvas de caracterización del enfriador. Ahora abra el modelo de OpenStudio y seleccione el enfriador. Verá tres curvas: dos bicuadráticas y una cuadrática. Estas corresponden a la capacidad de refrigeración en función de la temperatura, la relación de entrada de energía en función de la temperatura y la relación de entrada de energía en función de la relación de carga parcial. OpenStudio no permite editar directamente estos valores atenuados, por lo que debe abrir el archivo OSM en un editor de texto. Busque el modelo del enfriador o "cuadrático". Cambie el nombre de los objetos de la curva para incluir el número de modelo. Copie los coeficientes generados por la calculadora y péguelos en los objetos de curva correspondientes del archivo OSM. Para la curva cuadrática, vuelva a la calculadora, seleccione "Otro", elija "Flujo", seleccione "Cuadrático" y pegue los datos de capacidad, potencia de entrada y relación de carga parcial. Genere la curva y copie los coeficientes. Preste atención a los valores de R cuadrado, que indican el ajuste de la curva a los datos. Valores cercanos a 0,92 son aceptables. Pegue los coeficientes cuadráticos en el archivo OSM. Asegúrese de que cada objeto termine
6. Comparación de enfriadores: Solución de problemas de curvas
En este video, explicaremos cómo solucionar problemas con las curvas de caracterización bicuadráticas y cuadráticas. Analizaremos algunos errores comunes y describiremos brevemente cómo EnergyPlus utiliza las curvas. Finalmente, ejecutaremos la simulación para cuantificar el ahorro energético al reemplazar los enfriadores antiguos por nuevos.
Okay. It was successful. Let us go to our error file and see if there were any warnings generated. This is what I suspected. It is saying that our capacity ratio as a function of temperature curve is not equal to one at the rated conditions, and it is also saying the energy input as a function of part load ratio (PLR) curve is not equal to one at the rated conditions. The warning is repeated for the other two chillers, so we have two curves that we need to examine more closely. First, we look at the capacity as a function of temperature curve. These values are in SI units, so the temperatures are in Celsius. We go back to our model, go to the HVAC tab, and look at the chilled water loop and the chillers. These are in IP units, so we switch to metric units through Preferences, Units, Metric. Now we can see that our reference conditions are approximately 4.5°C evaporator temperature and 26.6°C condenser temperature. At these design conditions, the output of the curve is about 0.65, specifically 0.653, whereas it should be 1. This value multiplies the reference capacity, which was 14,208 kBtu/hr (4.16 MW). At design conditions, it should therefore output the full reference capacity, but it does not, which indicates a problem. Similarly, the efficiency curve at design conditions should be 1. It is close, around 0.99, but the capacity curve is far off. The EIR curve has a fit of about 92%, which is acceptable, but the capacity curve fit is only around 16%, which is not good. We can also see that the curve behavior does not make physical sense, since it drops toward zero capacity at low condenser temperatures and high chilled water temperatures, which is the opposite of expected chiller behavior. Looking deeper at the data, we can see that the curve shape indicates missing or insufficient input data. If the condenser temperature is low and the chilled water temperature is high, the chiller should have maximum capacity, but the curve slopes incorrectly. When we examine the input table, we notice that most of the data points are at a fixed chilled water temperature of 40°F (4.4°C), with variation mainly in condenser temperature. We are missing data for chilled water temperatures lower than 40°F and higher than 40°F, even though our stated boundary conditions were 40°F ± 5°F, which means the data should span from 35°F (1.7°C) to 45°F (7.2°C). We also notice that at the reference conditions of 40°F chilled water and 80°F condenser temperature, we have multiple data points corresponding to different part load ratios. However, the capacity as a function of temperature curve should be generated at 100% PLR only. The part load behavior is handled separately by the PLR curve. Including multiple PLRs in the temperature-based curve distorts the regression and causes the curve to be incorrect. This tells us that we need to go back to the manufacturer to request additional data covering low and high chilled water temperatures across a range of condenser temperatures, and that all reference-condition data should be at full load. After consolidating and cleaning the data, we correct another issue we missed earlier. In addition to keeping flow rates within ±10%, the PLR should also be within ±10% of 1. Ideally, PLR should be as close to 1 as possible when generating the temperature-based curves. We remove data points that are far from 1 PLR and eliminate duplicate or very similar points, keeping those closest to full load. Once this cleaned dataset is used, we rerun the regression. This produces a much better curve fit, with about 98% fit for the EIR curve and around 80% for the capacity curve. The bi-quadratic capacity curve now looks physically reasonable, relatively flat and covering all corners of the temperature range, while the EIR curve shows the expected dip near the optimum part load condition. We then review the EIR as a function of PLR curve and notice an outlier that produces a negative input power, which is not physically possible. This outlier severely degrades the curve fit and causes the EIR at design conditions to be about 0.84 instead of 1. Removing this bad data point and rerunning the regression yields a curve fit of nearly 96%, with the EIR correctly equal to 1 at PLR = 1 and a reasonable dip at the optimal PLR of around 0.7. We then go back and edit all the corrected curve coefficients in both the library files and the project file, rerun the simulation, and check the error file again. This time, the simulation runs successfully without curve-related warnings, confirming that the curves are now well defined and properly normalized at the reference conditions. We repeat the same verification and correction process for the second chiller, run both models, and compare the results. The existing chillers use approximately 18 million kBtu per year (about 5,275,279 kWh per year), while the new chillers use about 16 million kBtu per year (around 4,689,137 kWh per year). This results in an annual energy savings of roughly 419,000 kWh. That completes the chiller comparison using OpenStudio with properly generated and validated chiller characterization curves.
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Discutiremos brevemente las ventajas de los tipos de espacio y luego repasaremos el proceso de creación de un tipo de espacio. Nuestro proceso utilizará el Código de construcción de Australia (NCC Volumen 1), el Estándar australiano 1668.2 y el Manual técnico de AIRAH. Sin embargo, como el programa se basa en la física fundamental, el proceso será similar en otros países y solo diferirá en función de los requisitos específicos del código.
Hoy hablamos de una de las características más importantes de OpenStudio: los tipos de espacio. Estos tipos se utilizan para aplicar toda la información necesaria (como personas, iluminación, cargas de enchufes, cargas de gas, infiltración, tasas de ventilación y horarios) a los espacios, que luego se convierten en zonas térmicas y se envían a EnergyPlus para su simulación. Dado que EnergyPlus no utiliza tipos de espacio, OpenStudio actúa como una capa organizativa que simplifica el modelado. OpenStudio sigue una jerarquía de elementos primarios y secundarios al asignar datos. Primero examina la información aplicada directamente a nivel de zona térmica o espacio. Si no encuentra información allí, busca en la pestaña Instalaciones conjuntos de construcción, conjuntos de horarios o tipos de espacio predeterminados. Si aún no encuentra los datos necesarios, OpenStudio finalmente busca en la pestaña Tipos de Espacio, que es el nivel inferior. Los tipos de espacio son eficaces porque permiten aplicar datos estandarizados en múltiples espacios de forma eficiente, a la vez que permiten anulaciones a nivel de espacio cuando sea necesario. A continuación, creamos un tipo de espacio para aula basado en el Código Nacional de Construcción de Australia de 2019 como ejemplo de edificio de referencia. Dado que este modelo está diseñado para ser reutilizable como plantilla o archivo de biblioteca, no asignamos un conjunto de construcción predeterminado, lo que permite aplicar posteriormente conjuntos de construcción específicos para cada clima. Definimos un objeto de aire exterior con especificaciones de diseño basado en el código de ventilación australiano 1668.2, utilizando 12 L/s por persona y 0,35 L/s por metro cuadrado, sumados. A continuación, creamos un caudal de infiltración de diseño utilizando cambios de aire por hora, establecido en 1 ACH, y aplicamos un programa fraccional para modular la infiltración a lo largo del día en función del funcionamiento del sistema de climatización (HVAC). Este programa se creó para reflejar una mayor infiltración cuando los sistemas de climatización (HVAC) están apagados y una menor infiltración durante los períodos de ocupación, y se asignó a través de la pestaña de cargas del tipo de espacio. A continuación, añadimos cargas internas al tipo de espacio. Estas incluyeron cargas de enchufes eléctricos establecidas en 5 W/m² según el código de construcción de referencia, cargas de iluminación establecidas en 4,5 W/m² con fracciones radiantes adecuadas, una definición de personas utilizando 2 m² por persona y una definición de masa interna que representa el mobiliario del aula. La masa interna se modeló utilizando una construcción de madera de 25 mm para representar los efectos del almacenamiento térmico del mobiliario. Cada definición de carga se creó por separado y se asignó al tipo de aula. Este enfoque permite la reutilización uniforme de las definiciones de carga en múltiples tipos de espacios y proyectos. Finalmente, creamos y asignamos horarios para la ocupación, la iluminación, el equipo eléctrico, la infiltración y los niveles de actividad de los ocupantes utilizando horarios fraccionales y de actividad derivados de las tablas de referencia del código de construcción. Los horarios de ocupación y equipo variaron a lo largo del día para reflejar el funcionamiento real de la escuela. También creamos un horario de funcionamiento de HVAC que define cuándo se permite el funcionamiento de los sistemas. En lugar de asignar cada horario individualmente, demostramos cómo crear un conjunto de horarios predeterminado que agrupa todos los horarios. Al asignar este conjunto de horarios al tipo de espacio, se completaron automáticamente todos los campos de programación, ahorrando tiempo y reduciendo errores. Una vez completado, este tipo de espacio se puede aplicar a todas las aulas de un proyecto, lo que garantiza cargas y horarios uniformes. Concluimos señalando que se pueden crear múltiples tipos de espacios para toda una escuela y compartirlos a través de la Biblioteca de Componentes de Construcción para su reutilización en diferentes proyectos y equipos.
8. En profundidad: Subidas a BCL
Explicaremos cómo subir componentes y medidas a la BCL para compartirlos con otros modeladores e investigadores energéticos. Primero, mostraremos cómo crear un repositorio de componentes, registrarlo en la BCL y configurarlo para que añada automáticamente nuevas versiones. Después, veremos un ejemplo rápido de cómo añadir contenido (componentes o medidas) a la BCL.
Hoy vamos a hablar sobre la Biblioteca de Componentes de Edificios (BCL) y cómo cargar componentes en ella. ¿Qué es? Ya lo hemos comentado en vídeos anteriores... El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) creó la Biblioteca de Componentes de Edificios hace varios años. Permite a investigadores e ingenieros compartir diversos aspectos de su modelado energético en un foro público. Es similar a otros repositorios públicos, por ejemplo: componentes para SketchUp, Revit o cualquier otro programa de modelado o diseño. Puede acceder a los recursos y explorar la BCL según el tipo de información que busque. La biblioteca contiene medidas; estos son fragmentos de programa que pueden transformar su modelo energético. Puede cambiar automáticamente elementos como los controles de la iluminación eléctrica. O puede modelar su edificio y luego cambiar las ventanas a un tipo diferente para ver cuál es la diferencia energética. Existen muchos tipos de programas. También hay componentes, que son simplemente construcciones. Principalmente construcciones. Los componentes también pueden ser diferentes tipos de equipos. Puedes buscar diferentes tipos de ventanas o puertas para conectar a tu modelo energético. Puedes encontrarlos aquí. Hoy te mostraremos cómo subir esa información para compartirla en la Biblioteca de Componentes de Edificios (BCL). De esta manera, el público general también podrá acceder a ella. Esto crea un esfuerzo colaborativo con toda la comunidad de modelado energético que comparte esta información. Facilita el modelado energético para todos. Volvamos a la página principal y bajemos a la parte inferior derecha. Dice "Contribuir" (para añadir contenido a la BCL). Este proceso consta de cuatro pasos. Vamos a explicar cada paso, paso a paso. Vayamos al paso uno. Dice "Organiza tus datos...". Un punto a tener en cuenta: anteriormente, NREL alojaba la BCL en su sitio web. No se realizaba un seguimiento de las diferentes versiones de los datos que se ingresaban en la biblioteca. Al final, se cambiaron a Github como sistema de seguimiento de versiones. Este sistema rastrea las diferentes versiones de programas y componentes que se suben a la biblioteca. Necesitas crear una cuenta de Github. Visita Github.com y regístrate. Es gratis. Ya tengo una cuenta, así que simplemente iniciaré sesión. Te lleva a la página de inicio cuando ya tienes una cuenta. Creo que al crear tu cuenta, te llevará a una página de perfil. Así... Ese es el primer paso: crear una cuenta de Github. El siguiente paso es crear un repositorio. Un repositorio es como una gran carpeta donde guardas todas tus medidas, componentes o programas. Github es mucho más grande que la simple creación de la biblioteca de componentes. Github se utiliza para rastrear todo tipo de código de programación en todo el mundo. También es un sitio web colaborativo donde los programadores pueden reunirse y fusionar sus programas para crear un programa mucho más grande. Github registra todo tipo de problemas, como conflictos entre dos programadores diferentes o conflictos entre el código de programación y el código principal, y cosas por el estilo. Para nuestros propósitos, solo necesitamos crear un repositorio. La estructura adecuada para el repositorio será la siguiente. Volvamos a nuestra página de Github. Vaya a la parte superior, donde dice "Repositorios", y haga clic allí. Necesitamos crear un nuevo repositorio. Ya tengo uno configurado, así que simplemente copiaré su nombre. Haremos clic en "Nuevo" para crear un nuevo repositorio. Solo tendrá que crear un repositorio dos veces. Creará un repositorio para las medidas y otro para los componentes. Una vez creados estos dos repositorios, todo se simplifica enormemente. Hablaremos de eso más adelante... Lo nombraremos con un guión 2. Debes darle una descripción... Componentes BCL de Helix Energy Partners... Crearemos un repositorio de componentes por ahora y luego tendremos que crear un repositorio de medidas. Esos son los dos repositorios que tendrás que crear. Una vez que hayas terminado, no tienes que crear más. Lo haremos público. Debes agregar un archivo Léame. Este archivo es para que cualquiera pueda ver la descripción de este repositorio. Puedes escribir un archivo Léame simple sobre eso. Agrega "git ignore". Esto es para programadores. Esto es para que Github pueda ignorar ciertos tipos de archivos. Para que Github no tenga que rastrear todo lo que está en las carpetas del programa. Todas las medidas de OpenStudio se programan con Ruby, así que vamos a seleccionar Ruby aquí. Luego, elige una licencia. Seleccionaremos una licencia simple BSD 2 simplificada. Licencia pública. Haga clic en "Crear repositorio". Ya hemos creado nuestro repositorio. Puede ver un archivo "readme". Puede editarlo. Aquí guardamos los componentes subidos a la BCL. Así es como se edita el archivo readme. Puede agregar notas adicionales para la confirmación.
9. Curva del ventilador: modificar para ventiladores paralelos
En este video, explicaremos cómo modificar la curva de ventilador predeterminada para simular varios ventiladores en paralelo. Puede obtener una copia de la calculadora de hoja de cálculo utilizada en este video aquí: FanPowerCurveCalculator
Today we are going to talk about fans in EnergyPlus. EnergyPlus allows you only two options for fans in an air loop. It gives you an option for a supply fan and an exhaust fan, which work quite well for most applications. The fan curves that they use are pretty good general-purpose curves for a fan, but what if we are doing something like multiple fans, multiple plug fans in parallel, for instance? In order to do that, you have to create a custom fan curve that is specific to that array. To do that, you need to have some data first: the performance of the fan and then some fan curves of the fan or fans running at various different percentages of airflow. Then you can construct a new fan curve using a “Line Fit Algorithm” in Excel. EnergyPlus uses a curve, and it is based on Unity, which is “1”. It multiplies the fan power by this curve (function) as a function of part load. If the fan is flowing at a lower percentage than 100 percent, it will multiply that fan power based on this curve. That is how EnergyPlus calculates the fan energy use for that time step. You can see that the blue lines are the EnergyPlus curve, and the orange lines are the new curve that we will create based on having three plug fans running in parallel and being staged on and off. This is a triple-fan model, and from 100% full load all the way down to 66% part load, that has all three fans running. Then we have a double fan, two fans running down to 33%, and then a single fan down to the minimum flow, which in this case is 10,000 CFM (4.72 m3/s). What you can do is assemble your performance curves for the fans and start at 17% flow (or this is a part load ratio) or 70% flow or 70% part load ratio. You can assemble the airflows and horsepower or wattage and the pressure drop. It does not matter; you can have these values be in cubic meters per second and watts and Pascal’s. This EnergyPlus line fit is based on zero to Unity, so it is a multiplier of the fan power. These are the values that we come up with starting at 17%, and the horsepower for that comes out to 0.83 at 10,000 CFM. Then you go a step up to the next one. This shows one fan operating at 33%, and this is at 2,000 CFM. The horsepower is seven, and the pressure drop at this system flow is 1.1, so you continue down the list and fill in these values for your fans. The next step up, which is a part load ratio of 67%, is where you start stepping it up to two fans operating in parallel, and finally, at the maximum flow. Then what we can do is we can go to OpenStudio and select the fan. The first input value that we need to input is the “Fan Total Efficiency.” We are starting out with a fan total efficiency of 70%, which is the default EnergyPlus fan efficiency value. We need to calculate the new efficiency value, and this is at the design flow rate, so our design flow rate is at 60,000 cubic feet per minute (28.32 m3/s). You can just calculate fan efficiency with a simple efficiency equation. We come up with a fan efficiency of 73.3% at full flow, so we are going to save this as a different version so we can compare the models later. We will edit the fan total efficiency to this value here, 0.733, so that is the new fan total efficiency. Our pressure rise is going to remain the same, and we have 10 inches of water column (2490 Pa) here, and the same with the airflow that is also going to remain the same. For most fans, you can go down to about 30% speed for a single fan, but when you have these parallel fans, you can go down to a much lower speed or a much lower volumetric flow rate. In this instance, our lowest part load ratio, our lowest flow rate, is 0.167, so we are going to change this to 0.167. This is a fraction, so we are just going to leave this as a fraction so that it is referencing this. Alternatively, you could say that there is a fixed minimum flow rate; in that instance, we would say our minimum flow rate is 10,000 CFM. Either way, you could specify it as a fraction or specify it as a flow rate. Motor efficiency is at 93%, which is pretty standard for most fans; it might be a little bit different, but it is not going to make a big difference. Then finally, we will take a look at the fan power coefficients. We will go back to our spreadsheet. Excel has a built-in tool called “line estimate” or “line EST.” It calculates a line function based on your dependent and independent variables. For this instance, we have four variables and an intercept, or rather five coefficients. We have a fourth-order polynomial that Excel is estimating. We use the input data, which is the independent variable, and that is our part load ratios. The part load ratio is a function of airflow, so it is a percentage of the full-load airflow. Then we also use the dependent variables, which in this instance is the fan power output. This is calculated based on the fan power, so the brake horsepower in watts. In using this line estimate tool, we can output the coefficients for the new curve. This is what that curve looks like if it is plotted from zero to Unity, just like the EnergyPlus curve. In essence, these are your coefficients. If we look at the input-output reference, you can see those coefficients for a Fan:VariableVolume. You can see that it has one, two, three, four, and five coefficients, and they are all based on this equation. That is what is plotting this function from zero to Unity. Those are our coefficients. What we can do is just copy and paste these values into the fan power coefficients in OpenStudio. You want to make sure that you do it in the correct order. The fourth-order coefficient goes into the last coefficient field, which is coefficient five, and then you work backward: copy the next value to coefficient four, then to coefficient three, then coefficient two, and finally coefficient one. That is it in a nutshell. That is how you would adjust the fan power curves if you had a different fan configuration. Now, with this new fan power curve, instead of modeling a single fan, we are modeling a three-fan array. Thank you. Please like and subscribe!
10. Escritura de medidas 1
En este video, analizaremos qué son las medidas de OpenStudio, cómo se utilizan y cómo crear sus propias medidas codificando con el lenguaje de programación Ruby.
Hoy hablaremos sobre las Medidas de OpenStudio. Eche un vistazo a la pestaña Medidas. Primero, veamos cómo OpenStudio crea su modelo energético. OpenStudio recopila todas las entradas de cada una de estas pestañas, las variables de entrada que usted introduce en el modelo, y crea un archivo .OSM. Este archivo es el archivo de entrada para OpenStudio. Este archivo de entrada contiene todos los horarios, todos los equipos, todas las asignaciones de zonas; básicamente, todas las entradas para el modelo energético. Después, OpenStudio lo procesa mediante un traductor. Este traduce ese archivo de entrada OSM a un archivo de entrada EnergyPlus. El archivo de entrada EnergyPlus es muy similar. Puede encontrarlo yendo a la carpeta del proyecto, luego a la carpeta de ejecución y seleccionando el archivo in.IDF. IDF es un archivo de entrada EnergyPlus. Si lo abre, se ve muy similar al archivo de entrada de OpenStudio. Sin embargo, OpenStudio ofrece muchos atajos que facilitan al usuario la creación del modelo energético. Tras introducir la información mediante la interfaz gráfica de usuario de OpenStudio, este debe traducir estas entradas a EnergyPlus. Debe ampliar los accesos directos y completar la información faltante. Esto es lo que hace el traductor: convierte el archivo de entrada de OpenStudio en un archivo de entrada de EnergyPlus. El archivo de entrada de EnergyPlus contiene todas las definiciones de los objetos: paredes, aislamiento, equipos, programaciones, etc. El archivo IDF se utiliza exclusivamente para el motor de simulación de EnergyPlus. EnergyPlus utiliza este archivo de entrada y realiza todos los cálculos físicos necesarios para crear la simulación del modelo energético. A continuación, genera un archivo de salida. Este archivo contiene la información que se ve al acceder a la pestaña Informes. Volviendo a las Medidas, los modeladores energéticos utilizan medidas para editar automáticamente algunas de las variables de entrada en el archivo de entrada y pueden editar algunas de las entradas que la interfaz de OpenStudio no incluye. Puede descargar estas medidas desde la Biblioteca de Componentes de Construcción. Por ejemplo, en HVAC–Ventilación, Sistema Completo–Distribución, existen diferentes medidas que puede utilizar. Esta medida, Mezcla de Zonas de Pared de Aire, crea una pared de aire en su modelo de OpenStudio. Se identifica como una medida de OpenStudio porque tiene el logotipo de OpenStudio. Por otro lado, Añadir Objeto de Mezcla de Zonas es una medida de EnergyPlus. Esta medida añade un objeto de mezcla de zonas directamente al archivo de entrada de EnergyPlus y se aplica después de que el archivo de entrada de OpenStudio se haya traducido al archivo de entrada de EnergyPlus. Por lo tanto, existen diferentes tipos de medidas que puede escribir, las cuales se incluyen en los archivos de entrada y modifican los parámetros automáticamente. Por ejemplo, si desea cambiar todas las paredes de su modelo para que estén expuestas al sol, el programa de medición accede al archivo de entrada y cambia automáticamente ese parámetro para todas las paredes. Una medida es esencialmente un script corto que abre el archivo de entrada y modifica algunos de los parámetros de entrada. También puede transformar completamente su modelo. Algunas medidas se utilizan para reemplazar sistemas HVAC completos. Por ejemplo, si un modelo tiene un sistema de climatización (HVAC) en la azotea y desea reemplazarlo por un sistema de agua fría con volumen de aire variable, puede usar una medida avanzada de la guía de diseño energético de la Biblioteca de Componentes de Edificios. Hoy mostraremos cómo escribir una medida sencilla. Comenzaremos con un objeto de entrada que OpenStudio no admite, pero EnergyPlus sí. Analizaremos el ventilador de retorno de nuestro circuito de aire. Este ventilador de retorno tiene muchas entradas, pero hay una en particular que OpenStudio no muestra. En el Manual de Referencia de Entrada/Salida de EnergyPlus, encontrará una entrada llamada Fracción de Flujo de Aire de Retorno de Diseño del Flujo de Aire de Suministro. Si consulta las propiedades del objeto AirLoopHVAC en OpenStudio, no encontrará esta entrada; no es compatible. Por lo tanto, crearemos una medida de EnergyPlus que inserte esta entrada en el archivo IDF. Después de que OpenStudio traduzca el modelo a un archivo de entrada de EnergyPlus, esta medida insertará la fracción de flujo de aire de retorno de la variable de flujo de aire de suministro. Esta entrada limita el ventilador de retorno a un flujo de aire máximo que es una fracción del flujo de aire del ventilador de suministro. El sistema proporciona un flujo de aire de suministro completo, pero el ventilador de retorno solo devuelve una fracción de ese flujo, suponiendo que los extractores en otras partes del edificio extraen el resto del aire. Para ello, vamos a Medidas y copiamos una medida EnergyPlus existente, como Añadir objeto de mezcla de zonas, y la modificamos. La copiamos, la añadimos a Mis medidas y la renombramos "Editar fracción de flujo de aire de retorno". Editamos la descripción y la descripción del modelador para explicar su función. Especificamos que es una medida EnergyPlus y la categorizamos como una medida de sistema completo de HVAC. A continuación, hacemos clic en Crear medida y abrir para edición. La medida se abre como un programa Ruby. Comienza con una definición de clase e incluye las descripciones introducidas. A continuación, define los argumentos. Los argumentos son las entradas del usuario que aparecen en la interfaz gráfica de OpenStudio. Modificamos estos argumentos para que, en lugar de un nombre de zona, usemos un nombre de aire.
11. Escritura de medidas 2
En este video, haremos una limpieza en la medida que hemos escrito. También mostraremos cómo cargar su medida en la Biblioteca de componentes de construcción para compartirla con otros usuarios.
Ahora que nuestra medida tuvo éxito, debemos realizar algunas mejoras. Esto hará que el código sea más intuitivo para futuros usuarios y mejorará la redacción. También les mostraré cómo cargar una medida a la Biblioteca de Componentes de Construcción (BCL). El código que escribimos la última vez ya se implementó en la última versión de OpenStudio, por lo que no hay razón para subirlo a la BCL, pero aun así les mostraré cómo cargar medidas a la BCL. Volvamos al código. La descripción del modelador debería incluir algunos elementos útiles para el modelador de energía. Quería añadir algunos detalles. Si el ventilador está configurado para autodimensionamiento, esto no afecta el dimensionamiento del ventilador de retorno. Si el ventilador está configurado para autodimensionamiento, el cálculo de dimensionamiento dimensionará el ventilador de retorno para el flujo de bucle completo de forma predeterminada. Este campo en particular que estamos modificando solo afecta la simulación real del modelo de energía. Es importante que el modelador de energía sepa esto: el ventilador se ajustará automáticamente para el caudal total del sistema, y solo durante la simulación se limitará al valor que estemos editando en esta medida. Solo limitará el caudal del ventilador de retorno durante la simulación, lo cual es útil para el modelador. Otra cosa que noté es que nos equivocamos. La fracción de retorno se configuró con unidades como porcentaje. Les mostraré. La mostramos como porcentaje, pero en realidad la escribimos como fracción. Si fuera un porcentaje, escribiríamos 60. En realidad es una fracción, así que debemos cambiarlo a fracción. Eso debería funcionar. Aquí abajo, informamos del estado inicial del modelo, y es cierto, pero esto ocurre después de que el programa recupera todos los bucles de aire. Desplacemos este comentario hacia abajo y cambiémoslo para que diga "obtener todos los bucles de aire de HVAC en el modelo". Entonces informará del estado inicial del modelo, indicando que el edificio comenzó con un número determinado de objetos de bucle de aire de HVAC. A continuación, revisaremos estos elementos comentados que quedaron de la medida que copiamos y los limpiaremos. El comentario dice "validar los nombres de entrada y obtener zonas", pero no obtenemos ninguna zona con esta medida, así que podemos eliminarlo. Descomentaremos loop_name_valid y lo definiremos con el valor predeterminado "false". No necesitamos source_loop_valid porque solo validamos una variable: el nombre del bucle. La otra variable que editamos es la fracción de retorno, pero por ahora solo validamos el nombre del bucle. En lugar de zones.each do, usaremos air_loops.each do, ya que estamos comprobando bucles de aire. Para cada bucle de aire del vector, lo definimos como air_loop. Si el nombre del bucle es igual a la primera cadena de campo del objeto de bucle de aire (que debería ser el nombre del bucle de aire) y coincide con la entrada especificada por el usuario, loop_name_valid se establece en "true". No necesitamos una sentencia else-if, ya que solo validamos una variable. Si es verdadero, significa que el programa encontró un bucle de aire en el modelo cuyo nombre coincide con el introducido por el usuario. De lo contrario, mostrará un error indicando que no se pudo encontrar el bucle de aire esperado, lo que ayuda al usuario a darse cuenta de que podría haber escrito mal el nombre. A continuación, validamos la entrada de la fracción de flujo de aire de retorno. Debemos asegurarnos de que el usuario introduzca un valor correcto. Si la fracción de retorno es menor que cero o mayor que uno, mostramos un error de ejecución que indica "Elija un número entre cero y uno para la fracción de flujo de aire de retorno" y, a continuación, devolvemos falso. De lo contrario, continuamos. También podemos repetir la fracción de flujo de aire de retorno solicitada al usuario mediante runner.registerInfo, mostrando el valor introducido. Para solucionar problemas adicionales, dentro del bucle air_loops podemos agregar un contador para contar el número de campos en el objeto AirLoopHVAC mediante air_loop.numFields. A continuación, informamos al usuario de cuántos campos existen en ese bucle de aire. Si abre el archivo in.idf y busca AirLoopHVAC, cada entrada es un campo, e inicialmente hay nueve campos. Tras añadir el campo de fracción de flujo de aire de retorno, el recuento debería aumentar. Esto proporciona información útil al usuario durante la ejecución del programa. Esta información debería ser suficiente para ayudar a los usuarios a comprender y solucionar problemas con la medida. Guarde el código y vuelva a la aplicación OpenStudio. En lugar de eliminar y volver a insertar la medida, podemos usar el botón "Sincronizar medidas del proyecto con la biblioteca" para actualizarla. Haga clic en "Actualizar" y ejecute la medida. Si faltan mensajes, reemplace las instrucciones "puts" con runner.registerInfo, guarde de nuevo, sincronice y vuelva a ejecutar. Verá mensajes que muestran el número de campos en el bucle de aire antes y después. En la última versión de OpenStudio, la fracción de flujo de aire de retorno de diseño del flujo de aire de suministro ya está implementada, lo que significa que esta medida ya no está disponible, pero aún puede utilizarse como plantilla para editar otros campos antes de su traducción a EnergyPlus. Para cargar la medida a la Biblioteca de componentes de construcción, abra un navegador, vaya a
12. Crear tablas de rendimiento
Discutimos cómo ingresar tablas de rendimiento basadas en datos del fabricante en lugar de usar curvas polinomiales caracterizadas. Estas tablas se pueden usar en la mayoría de los lugares donde se usan curvas de rendimiento en EnergyPlus, como equipos con evaporadores y condensadores. Puede descargar el archivo de hoja de cálculo que usamos en este episodio aquí: Curva a tabla
Hoy hablaremos sobre curvas de rendimiento. En un episodio anterior, explicamos cómo generar curvas de rendimiento mediante un enfoque de ajuste de curvas. En esta ocasión, nos centraremos en generarlas mediante un método de búsqueda en tabla. Trabajamos con un sistema de volumen de refrigerante variable (VRF) y, específicamente, analizamos la unidad exterior. La curva que nos interesa es la Función Modificadora de la Relación de Capacidad de Refrigeración de Baja Temperatura. Esta curva es función de dos temperaturas. Según el Manual de Referencia de Entrada/Salida de EnergyPlus, estas dos temperaturas son la temperatura de bulbo húmedo interior y la temperatura de bulbo seco del aire de entrada al condensador exterior. Según los datos del fabricante, existen dos curvas de rendimiento: una que muestra la capacidad de refrigeración en función de la temperatura de bulbo húmedo interior y otra que la muestra en función de la temperatura de bulbo seco exterior. Estas dos curvas se utilizan conjuntamente para generar el modificador de temperatura de la capacidad de refrigeración. Si la curva es simple, los valores se pueden escribir directamente. Para curvas más complejas, se puede utilizar una herramienta como plotdigitizer.com. Se carga una imagen del gráfico en la herramienta y, a continuación, se calibra definiendo los valores mínimo y máximo de los ejes X e Y. Para la curva de bulbo húmedo en interiores, el eje X oscila entre 15 y 24, y el eje Y, entre 0,8 y 1,2. Tras la calibración, se añaden los puntos de datos y la herramienta muestra las coordenadas correspondientes. Aunque la curva no es perfectamente lineal, puede considerarse lineal en rangos de temperatura bajos, estándar y altos. Los datos extraídos se copian a una hoja de cálculo. El mismo proceso se repite para la curva de temperatura de bulbo seco en exteriores. El gráfico se carga, se calibra y se digitaliza. En este caso, el eje X oscila entre -5 y 55, y el eje Y, entre 0,3 y 1,3. Una vez extraídos los puntos de datos, se copian a la hoja de cálculo. Es importante que todas las variables independientes se ordenen en orden ascendente, de menor a mayor, ya que EnergyPlus requiere una ordenación adecuada para la interpolación. A continuación, se agregan los datos. El modificador de bulbo húmedo interior y el modificador de bulbo seco exterior se multiplican para obtener el modificador de capacidad de refrigeración. Estos valores combinados forman la tabla de resultados. EnergyPlus utiliza la temperatura de bulbo húmedo interior como primera variable independiente y la temperatura de bulbo seco exterior como segunda, interpolando entre valores para determinar el modificador de capacidad de refrigeración adecuado durante la simulación. En la hoja de cálculo, se definen las variables independientes, las variables dependientes y la lista de objetos del modelo. Los valores calculados deben copiarse y pegarse como valores fijos para que permanezcan inalterados. Se utiliza un generador de identificadores únicos para garantizar que todos los objetos tengan identificadores únicos al importarlos al modelo de OpenStudio. El resultado final incluye un objeto de búsqueda en la tabla, la lista de objetos del modelo y ambas variables independientes. A continuación, se abre el archivo .osm en un editor de texto y se localiza el objeto del aire acondicionado VRF, concretamente la curva de baja temperatura "Función Modificadora de la Relación de Capacidad de Enfriamiento". El modelo predeterminado ya incluye una tabla de búsqueda para esta curva. Se pueden reemplazar las variables dependientes existentes manteniendo los mismos identificadores, o bien, se pueden pegar las nuevas tablas y variables al final del archivo .osm. El identificador de la nueva tabla de búsqueda se asigna al aire acondicionado VRF para que se utilice la nueva curva. Este método permite introducir los datos de rendimiento del fabricante directamente en OpenStudio y EnergyPlus sin utilizar ecuaciones polinómicas multivariables. En su lugar, se basa en la búsqueda en tablas basada en las gráficas del fabricante. Como último recordatorio, todas las definiciones de objetos deben terminar con punto y coma, no con comas; de lo contrario, OpenStudio generará errores. Gracias. ¡Dale a "Me gusta" y suscríbete!
13. EEMs 1: Ventilación controlada por demanda (DCV)
En este episodio, analizamos cómo simular una de las medidas de eficiencia energética (EEM) más sencillas: la ventilación controlada por demanda (DCV). La DCV varía la cantidad de aire exterior en función del número real de ocupantes en los espacios. Los caudales de aire se calculan proporcionalmente mediante la suma de los requisitos de aire exterior a nivel de zona o mediante el procedimiento de tasa de ventilación ASHRAE 62.1. No se trata en este vídeo: las versiones más avanzadas de esta medida pueden modular los caudales de aire exterior en función de la calidad del aire interior (IAQ), medida por los niveles de dióxido de carbono u otros contaminantes interiores.
Hola a todos, volvemos con otro episodio. En este episodio, analizaremos una de las medidas de eficiencia energética más sencillas de implementar en OpenStudio: la ventilación controlada por demanda. Tenemos un edificio sencillo con baños en las áreas de descanso. Accedemos a la pestaña Sistemas de climatización (HVAC) y añadimos un sistema de circuito de aire en la azotea. Este sistema no tiene refrigeración, así que la eliminamos. A continuación, asignamos todas las zonas del edificio a este único sistema de HVAC. Contamos con un sistema de aire exterior, y el sistema predeterminado es de tamaño fijo con un caudal mínimo de aire exterior de cero. Esto no sería aplicable a este escenario, ya que tenemos requisitos de caudal mínimo de aire exterior basados en el área para los espacios, así que cambiamos esta configuración a tamaño automático. Si vamos a Tipos de Espacio y seleccionamos el baño, en la sección "Especificación de Diseño de Aire Exterior", vemos que tenemos 7 CFM por persona y un caudal de aire exterior de 0,02 CFM por pie cuadrado. Este valor probablemente sea demasiado bajo, así que lo actualizamos a 0,06 CFM por pie cuadrado. A continuación, volvemos al sistema de bucle de aire, lo seleccionamos y nos desplazamos hacia abajo para ver cómo se calcula el aire exterior del sistema. Para este escenario, utilizamos el método de Suma de Zonas. Las otras opciones son los procedimientos de tasa de ventilación de la Norma ASHRAE 62.1, que tienen en cuenta la efectividad de la ventilación y los flujos de aire primario en sistemas multizona. Dado que este sistema de ejemplo es sencillo, lo dejamos como Suma de Zonas. Ejecutamos la simulación, que sirve como línea base sin ventilación controlada por demanda, y guardamos este archivo por separado. Para implementar la ventilación controlada por demanda, volvemos al bucle de aire, seleccionamos el sistema, hacemos clic en el botón Control en la parte superior y activamos la ventilación controlada por demanda. Volvemos a ejecutar la simulación. Una vez finalizada correctamente, vamos a la pestaña Resumen de Resultados para revisar los resultados. Primero, abrimos el modelo de línea base en DView y observamos el caudal másico de aire exterior. Podemos ver que es constante durante todo el año, lo que significa que el sistema funciona continuamente y proporciona un caudal de aire exterior constante. A continuación, abrimos el modelo con la ventilación controlada por demanda implementada y volvemos a visualizar el caudal másico de aire exterior. Esta vez, el perfil fluctúa. Si analizamos un día específico, como el 9 de febrero, podemos ver claramente la diferencia. La línea base proporciona un caudal de aire exterior constante, mientras que la ventilación controlada por demanda modula el caudal de aire exterior. Con la ventilación controlada por demanda, cuando hay menos personas en el edificio, el caudal de aire exterior disminuye al nivel mínimo requerido. A medida que más personas entran al edificio, el caudal de aire aumenta, y a medida que salen, la demanda de aire exterior disminuye. Este comportamiento se rige por el programa de ocupación. El sistema contabiliza el número de personas en el edificio y calcula el aire de ventilación necesario en función de la demanda de aire exterior por persona, que en este caso es de aproximadamente 7 CFM por persona. El perfil de aire exterior sigue de cerca el perfil de ocupación a lo largo del día. Sin embargo, existen consideraciones adicionales. Si el edificio cuenta con extractores de aire por zonas, estos flujos de extracción deben compensarse mediante el sistema de aire exterior o mediante infiltración. Si la demanda de caudal de aire de extracción es significativa, es posible que el perfil de flujo de aire exterior no se reduzca tanto como se espera, incluso con la ventilación controlada por demanda activada. Esto puede resultar en un perfil más cercano a la línea base durante ciertos períodos. Otros factores también pueden limitar la eficacia de la ventilación controlada por demanda. Por ejemplo, si el caudal mínimo de aire exterior está ajustado en el controlador de aire exterior, el sistema no bajará de ese valor. De igual manera, si se aplica un programa mínimo de aire exterior o un programa mínimo de fracción de aire exterior, el sistema no se restablecerá por debajo de esos límites. Estos comportamientos se documentan en el Manual de Referencia de Entrada y Salida de EnergyPlus, en las secciones Controlador: Ventilación Mecánica y Controlador: Aire Exterior, que explican cómo los límites mínimos y máximos afectan a la ventilación controlada por demanda. En resumen, implementar la ventilación controlada por demanda en OpenStudio es sencillo: seleccione el circuito de aire, vaya a la pestaña Control y active la opción de ventilación controlada por demanda. Existen métodos más avanzados para modelar la VCD, como los basados en niveles medidos de contaminantes como el dióxido de carbono, pero estos enfoques no se abordan aquí. Este ejemplo muestra el enfoque básico y más común para modelar la ventilación controlada por demanda. Gracias. ¡Dale a "Me gusta" y suscríbete!
14. OpenStudio - EEMs 1: Medida DCV
En el episodio anterior, explicamos cómo simular la Ventilación Controlada por Demanda (VCD). En este episodio, explicamos cómo implementar rápidamente la VCD en todo el modelo utilizando la medida "Habilitar Ventilación Controlada por Demanda" de la Biblioteca de Componentes de Edificio (BCL). Esta medida se puede descargar a través de OpenStudio o directamente desde la BCL aquí: https://bcl.nrel.gov/content/3ff4b412-8689-4b11-a588-935c621dc97d
Hola a todos, volvemos con otro episodio. En nuestro episodio anterior, hablamos sobre cómo implementar la ventilación controlada por demanda (VDC). En este episodio, vamos a demostrar una medida de OpenStudio que hará todo el trabajo por ustedes. Tenemos un edificio de oficinas y un almacén. Este edificio cuenta con varios circuitos de aire, cada uno con sistemas de aire exterior. En el episodio anterior, hablamos sobre cómo implementar la ventilación controlada por demanda usando el botón de alternancia. En este episodio, usaremos una de las medidas de la Biblioteca de Componentes de Edificios (BCL). Vaya a Componentes y Medidas y luego a Buscar Medidas. Esta se encuentra en la categoría HVAC, en Ventilación. Será esta: "Habilitar Ventilación Controlada por Demanda". Márquela y haga clic en el botón Descargar. Se descargará a su computadora. También puede ir al sitio web de BCL (bcl.nrel.gov), buscar "demanda", desplazarse hacia abajo y encontrar esta misma medida. Puede hacer clic en ella para ver una descripción de la medida, junto con notas sobre su implementación. Ahora que hemos descargado la medida a nuestro proyecto, podemos ir a la pestaña Medidas. Guardémosla como otro proyecto. Vayamos a HVAC, luego a Ventilación, y arrastremos la medida "Habilitar Ventilación Controlada por Demanda". De esta manera, mantenemos nuestro modelo base sin cambios. La medida se implementará solo para esta ejecución. Siempre podemos volver atrás y eliminarla más tarde si queremos mantener nuestro modelo sin cambios. Como alternativa, podemos ir a Componentes y Medidas y aplicar la medida directamente, lo que modificaría el modelo permanentemente sin posibilidad de revertirlo. Al arrastrar la medida al flujo de trabajo, podemos ejecutar la simulación y ver el resultado. Si no nos gustan los resultados, podemos eliminarla y el modelo original permanecerá sin cambios. Vayamos a la sección Entradas y seleccionemos "Habilitar DCV". Luego, ejecutemos el modelo. El modelo se ejecuta correctamente. Si nos desplazamos hacia arriba, podemos ver mensajes que describen cómo se implementó la medida. Muestra que DCV se habilitó para varios bucles de aire, como FC-9, FC-5 y otros. Todos los circuitos de aire que contaban con sistemas de aire exterior ahora tienen habilitada la ventilación controlada por demanda. El resumen indica que la ventilación controlada por demanda (DCV) se habilitó en 11 circuitos de aire. A continuación, podemos comparar los modelos antes y después. Vaya a la carpeta Informes. Podemos ver el modelo de referencia y el modelo con la DCV habilitada. Al comparar ambos, observamos que el modelo DCV consume menos energía. El consumo de energía de referencia es de 1 188 506 kBtu, y el caso de la DCV es de 941 274 kBtu. Esto resulta en un ahorro anual de 247 232 kBtu, lo que equivale aproximadamente a 261 000 MJ al año. Si asumimos una tarifa energética combinada de aproximadamente 2 centavos por kBtu, esto se traduce en un ahorro anual de casi 5000 USD, simplemente implementando la ventilación controlada por demanda en todo el edificio. Esto demuestra la rapidez y facilidad con la que se puede habilitar la DCV en todo un modelo utilizando una medida de BCL, sin tener que acceder manualmente a cada circuito de aire y activar o desactivar el control. Gracias. Dale me gusta y suscríbete.
15. OpenStudio EnergyPlus - Fundamentos de VRF/VRV 1
En este video, explicaremos los pasos básicos para simular un sistema de flujo de refrigerante variable (volumen de refrigerante variable). Realizaremos el dimensionamiento básico del equipo, importaremos los objetos VRF/VRV predeterminados de EnergyPlus desde la biblioteca y los modificaremos para adaptarlos a nuestras necesidades. Este video utiliza una medida para obtener información adicional de los informes de salida; para más información, vea este episodio aquí: https://youtu.be/divAgzO2IUc
En los próximos videos, veremos cómo simular sistemas de refrigerante variable. Para nuestro edificio de prueba, contamos con un edificio de oficinas muy sencillo compuesto por dos zonas, e instalaremos un sistema VRF, también conocido como flujo de refrigerante variable o volumen de refrigerante variable (VRF/VRV). Actualmente, el modelo está configurado para simular con cargas de aire ideales. Para tener una idea de nuestro dimensionamiento, primero simularemos el modelo. Después de la simulación, iremos a la pestaña Informes y revisaremos los resultados de EnergyPlus. En el índice, encontrará varios elementos útiles, como el Resumen de Carga de Componentes de Zona y el Resumen de Carga de Componentes de Instalación. Estos se agregaron al informe estándar mediante una medida personalizada, que expuse en otro video sobre la extracción de información de los informes de resultados. El enlace a dicho video se encuentra en la descripción. A continuación, vamos a la pestaña Zonas. Este edificio tiene dos zonas. Al seleccionar la Zona Térmica 1, se muestran los componentes de carga máxima de refrigeración. Las cargas se desglosan en categorías como personas, iluminación, equipos, infiltración, ventilación, cargas del techo y cargas de fenestración. En la parte inferior, se muestran los totales de carga sensible, carga sensible retardada (basada en la masa térmica del edificio), carga latente y carga total. EnergyPlus estima estos valores como parte de su proceso inicial de estimación de carga. Al desplazarse hacia abajo, puede ver las condiciones reales de simulación. Estas muestran el momento en que se produjeron las condiciones pico y los resultados simulados. Puede observar que los valores estimados son bastante cercanos a los valores reales simulados. La carga sensible se calcula combinando los componentes adecuados y excluyendo la carga latente. EnergyPlus aplica un factor de dimensionamiento, si se especifica, para determinar la carga sensible de diseño utilizada para dimensionar el equipo. Los factores de dimensionamiento se definen en la configuración de la simulación, donde puede especificar los factores de dimensionamiento de calefacción y refrigeración. Estos multiplicadores se aplican a las cargas pico simuladas. EnergyPlus realiza cálculos similares para los componentes de carga pico de calefacción, comenzando con una estimación y refinándola mediante simulación. Estos resultados son los que utilizaremos para dimensionar los equipos de nuestra zona y, en última instancia, los equipos exteriores. A continuación, accedemos a la carpeta de simulación y abrimos el informe EnergyPlus para revisar los datos de las zonas térmicas. Después, guardamos el proyecto de OpenStudio como un nuevo proyecto llamado "VRF genérico". Inicialmente, utilizaremos los archivos de la biblioteca estándar que incluye OpenStudio. Posteriormente, descargaremos los equipos específicos del fabricante desde la Biblioteca de Componentes de Edificio y compararemos los resultados. A continuación, vamos a la pestaña Sistemas HVAC. En la parte superior, seleccionamos VRF. Como todavía no hay ningún sistema VRF, vamos a la biblioteca de la derecha, nos desplazamos hasta la categoría VRF y arrastramos un sistema VRF al modelo. Se trata de un objeto de biblioteca genérico proporcionado por OpenStudio. Dado que tenemos dos zonas, necesitamos dos unidades terminales. Arrastramos y soltamos dos unidades terminales en el sistema VRF. Desde la pestaña "Mi modelo", nos desplazamos hacia abajo para encontrar las zonas térmicas y asignamos la Zona Térmica 1 a una unidad terminal y la Zona Térmica 2 a la otra. En este punto, todo se dimensiona automáticamente, lo que significa que EnergyPlus gestionará el dimensionamiento de todos los equipos automáticamente. Si revisamos la pestaña "Zonas Térmicas", podemos ver que las cargas de aire ideales ya no están habilitadas y que las zonas ahora son abastecidas por las unidades terminales VRF. A continuación, vamos a la pestaña "Configuración" y seleccionamos "Control de Simulación". Anteriormente, solo realizábamos cálculos de dimensionamiento. Ahora, seleccionamos "Ejecutar Simulación para Periodos de Ejecución de Archivos Meteorológicos" para ejecutar una simulación de un año completo. Tras ejecutar la simulación correctamente, revisamos los informes de nuevo. Al observar el Resumen de Dimensionamiento de la Bobina, observamos que las unidades terminales VRF utilizan una sola bobina tanto para calefacción como para refrigeración. EnergyPlus dimensiona la bobina en función de la carga más extrema, ya sea calefacción o refrigeración. En este caso, el clima está dominado por la calefacción, por lo que la bobina se dimensiona en función de la carga pico de calefacción. La refrigeración no se dimensiona por separado porque su requerimiento es menor. Estos valores de dimensionamiento automático representan resultados de dimensionamiento optimizados de EnergyPlus. En realidad, los equipos del fabricante no vienen en estos tamaños exactos. Las capacidades reales de los equipos suelen ser ligeramente superiores para garantizar que se cumplan los requisitos de rendimiento. Por ejemplo, una unidad interior Mitsubishi podría proporcionar 30 000 BTUH de refrigeración y 34 000 BTUH de calefacción, lo cual es superior a los valores de ajuste automático de EnergyPlus. Por ello, es importante no basarse únicamente en los valores predeterminados o de ajuste automático al realizar el modelado energético. En su lugar, debemos ajustar el modelo para que refleje mejor el rendimiento real de los equipos. Volviendo a la pestaña Sistemas HVAC, editamos las unidades terminales VRF según corresponda. Para la primera unidad terminal, ajustamos el caudal de aire para que coincida con el equipo Mitsubishi: 1271 CFM para máxima calefacción y refrigeración, y 883 CFM para el caudal mínimo cuando no hay demanda de calefacción ni refrigeración. Los caudales de aire exterior se mantienen sin cambios.
16. OpenStudio EnergyPlus - Fundamentos de VRF/VRV 2
En este video, aclararemos algunos puntos que pasamos por alto en el episodio anterior que analizaba cómo modelar un sistema VRF/VRV utilizando las curvas de rendimiento genéricas de EnergyPlus.
Hola a todos. Estamos de vuelta. Hay algunos puntos de limpieza que debemos resolver. Un par de cosas que pasamos por alto en el episodio anterior. Una de ellas es un problema importante relacionado con los sistemas VRF. Analicemos nuestro sistema VRF genérico que modelamos en el episodio anterior. Examinaremos la unidad exterior. Algo que pasamos por alto en el episodio anterior fueron los compresores. La unidad exterior que intentamos simular, utilizando las curvas de rendimiento genéricas, es esta unidad Mitsubishi. Solo tiene un compresor hermético. Vamos a analizarlo. Nos desplazaremos hacia abajo hasta los compresores. El modelo genérico tiene tres compresores. El que intentamos simular solo tiene uno. Esto marcará una diferencia significativa en la simulación, ya que el equipo Mitsubishi solo puede reducir la temperatura hasta cierto punto. Si el equipo genérico tuviera tres compresores, tendría una reducción significativamente mayor. El siguiente paso es la relación entre el tamaño del compresor y la capacidad total del compresor. Solo tenemos un compresor, por lo que la relación será 1.0. En cambio, si tuviera tres compresores, uno dividido entre tres es igual al 33 % (0,33). La siguiente corrección tiene que ver con la estrategia de descongelación. La estrategia genérica de descongelación predeterminada es el calor resistivo. Desafortunadamente, por alguna razón, la capacidad genérica de descongelación es básicamente cero vatios. Puede verlo aquí. No tiene sentido. Para corregirlo, podemos simplemente añadir "autodimensionado". El siguiente punto que debemos abordar es la gran transformación de los sistemas VRF. Esto se remonta a bastantes años atrás. Veamos. ¿Por dónde empiezo? Los sistemas VRF se introdujeron en EE. UU. hace más de una década. AHRI improvisó un estándar de clasificación de rendimiento para sistemas VRF. Lo tomaron prestado de las bombas de calor residenciales. Existen varias diferencias de rendimiento entre las bombas de calor residenciales y los sistemas VRF. Por lo tanto, el estándar no era adecuado para VRF. Pero lo utilizaron de todos modos. Los sistemas VRF parecían muy prometedores. Parecía que debían funcionar muy bien. Con el paso de los años, la gente empezó a darse cuenta de que no estaban funcionando como debían. Los sistemas VRF/VRV estaban muy por debajo de lo que se suponía que debían. Pueden ver varios casos de prueba. Se trata de sistemas que se instalaron y midieron para determinar su rendimiento; en este gráfico. Esta es la línea donde se suponía que debían funcionar. Así que ese era un gran problema. Otro problema: los ingenieros usaban estas clasificaciones de eficiencia y las comparaban con otros tipos de equipos. Esto es algo que realmente no se debe hacer. Simplemente no es equivalente. Estas normas AHRI están diseñadas para comparar naranjas con naranjas. No están diseñadas para comparar naranjas con manzanas. Para continuar... la gente las comparaba con los sistemas hidrónicos. La industria hidrónica empezó a darse cuenta de ello. Se quejaron. Elaboraron un informe técnico sobre esto. Dicen que estos sistemas VRF afirman que pueden lograrlo. Pero, debido a la forma en que se diseñó el AHRI 1230, no se están probando correctamente. El error es de aproximadamente el 47 %, lo cual es una diferencia significativa. El resultado final fue que AHRI revisó su estándar; revisaron el procedimiento de prueba para estas clasificaciones. Como resultado, los sistemas VRF ya no son tan eficientes como afirmaban. Su eficiencia nominal no es tan buena como se afirmó originalmente. Se revisaron los estándares federales de eficiencia. Algunos códigos energéticos cambiaron como resultado. Por ejemplo, California se rindió. Dijeron: "Miren los estándares federales de eficiencia". Analizamos el código federal y hacemos comparaciones. Podemos ver que, en cuanto al rendimiento de calefacción, los sistemas VRF tuvieron una caída de eficiencia de aproximadamente el 9%. Para la refrigeración, fue de aproximadamente el 3%. No es exactamente el 47% que afirmaba la industria hidrónica. Obviamente, esto es un poco sesgado. Por lo tanto, vamos a ajustar este sistema genérico. Este sistema genérico se modeló originalmente en 2010. Como resultado, incluye ese sesgo. Para ajustarlo, necesitamos cambiar estos coeficientes de rendimiento. Para la refrigeración, la deducción es en realidad del 3%. Necesitamos reducirla en un 3%. El COP de refrigeración para este VRF/VRV genérico es de aproximadamente 3,8. Lo multiplicaremos por 97 %. Así que, en realidad, el COP es más bien de 3,686. Para calefacción, en 2010, el coeficiente de rendimiento nominal era de 4,31. Necesitamos reducirlo aproximadamente un 9 %. Calculamos 4,31 por 91 %. Eso nos lleva a 3,922. Sí. Esto nos ayudará a explicar esa falta de rendimiento. El rendimiento real. Nos ayudará a explicar el rendimiento del equipo en 2010, cuando se creó este modelo. Así que estos son los tres elementos que debemos ajustar. Procedamos a ejecutar la simulación. Compararemos las curvas VRF genéricas de 2010 con un sistema genérico real en 2024. La simulación...
17.OpenStudio EnergyPlus - VRF/VRV Mitsubishi, LG, Daikin
En este video continuaremos la discusión sobre la simulación de un sistema de flujo de refrigerante variable (volumen de refrigerante variable). Descargaremos algunos datos de rendimiento de equipos de marca (Mitsubishi, LG y Daikin) de la Biblioteca de componentes de construcción (BCL) y los compararemos con el rendimiento de los objetos genéricos en EnergyPlus.
Regresamos y esta vez modelaremos el sistema VRF de Mitsubishi. Primero, guardamos el archivo como nuevo y luego descargamos la biblioteca de Mitsubishi de la Biblioteca de Componentes de Edificio. Para ello, buscamos "Mitsubishi" y descargamos el archivo zip. Este archivo contiene una descripción XML, un archivo OSM y un PDF con notas para el modelador de energía. Copiamos los archivos OSM y PDF en la carpeta del proyecto, luego, en Preferencias, añadimos el archivo OSM descargado como biblioteca predeterminada. Después, eliminamos el sistema VRF genérico previamente modelado y buscamos en la pestaña de biblioteca el sistema VRF de Mitsubishi, específicamente la opción PUHY EP72, que ofrece opciones con y sin conductos. Revisamos las notas del PDF para comprender las convenciones de nomenclatura, que incluyen las clasificaciones de eficiencia con y sin conductos, y las opciones estándar y de alta potencia. Para simplificar, y en función del clima, elegimos la opción de alta potencia sin conductos. A continuación, añadimos las unidades terminales necesarias, como el PFY P30 y el PKFY P30, y las asignamos a las zonas térmicas correspondientes. También asignamos la ubicación del termostato maestro y seleccionamos un programa siempre disponible. Una vez conectadas las zonas térmicas a las unidades terminales, ejecutamos la simulación. Tras finalizar, revisamos el archivo de salida de errores, que contiene varias advertencias. Estas incluyen advertencias sobre la velocidad discreta del sistema de ventiladores y advertencias sobre el caudal de aire por capacidad, comunes en los sistemas VRF de EnergyPlus. Estas advertencias son principalmente comprobaciones orientativas y no se consideran críticas, ya que las normas AHRI no imponen límites estrictos para estos valores. Algunas advertencias indican que se superaron los límites de temperatura de funcionamiento de la bomba de calor VRF o que el sistema parecía calentar o enfriar en condiciones de temperatura exterior inusuales. Estos problemas ocurrieron durante el período de calentamiento, mientras EnergyPlus dimensionaba los equipos y las zonas, no durante la simulación anual real, por lo que no representan una preocupación importante. También hay una advertencia sobre una relación de carga parcial de la unidad terminal que excede los límites, lo cual se ha reportado como un error y puede ocurrir porque las unidades terminales pueden superar una relación de carga parcial de uno. En general, a pesar de estas advertencias, la simulación se completa correctamente. A continuación, revisamos los informes de simulación y comparamos los resultados del sistema Mitsubishi con los del sistema VRF genérico modelado anteriormente. El sistema genérico consumió aproximadamente 125 000 kBTU al año, mientras que el sistema Mitsubishi consumió aproximadamente 118 000 kBTU, lo que indica un rendimiento ligeramente mejor. También comparamos las horas no satisfechas de calefacción y refrigeración. Las horas no satisfechas de refrigeración son insignificantes para ambos sistemas, mientras que las horas no satisfechas de calefacción son similares al considerar los grados-hora no satisfechas. Las horas no satisfechas ponderadas por ocupantes son mayores en el sistema Mitsubishi, posiblemente debido a mayores flujos de aire o factores relacionados con el confort, pero en general, el rendimiento entre ambos sistemas es bastante comparable. A continuación, revisamos las notas al modelador de energía tanto para las unidades terminales como para la unidad exterior. Para las unidades con conductos, es importante verificar que las suposiciones de presión estática coincidan con las condiciones del proyecto. Se pueden realizar ajustes editando el aumento de presión de diseño del ventilador en la configuración del sistema VRF. Se incluyen notas adicionales que abordan consideraciones para la instalación de la unidad exterior, como el ajuste de las temperaturas exteriores mínimas y máximas si la unidad se instala debajo de las unidades interiores, y las limitaciones de EnergyPlus para modelar ciertas funciones como los calentadores de bandeja de drenaje o la recuperación de calor residual. Se muestran varias curvas de rendimiento que comparan las curvas específicas de Mitsubishi con las curvas genéricas de EnergyPlus, destacando las diferencias en capacidad y eficiencia en los distintos rangos de temperatura y relaciones de carga parcial. Finalmente, ampliamos la comparación modelando sistemas VRF de otros fabricantes, como Daikin y LG, utilizando el mismo procedimiento: descargar equipos de la Biblioteca de Componentes de Edificios, instalarlos y ejecutar simulaciones. El sistema Daikin muestra un consumo energético anual de aproximadamente 132-133 kBTU, el sistema LG, aproximadamente 123 kBTU, en comparación con los 124 kBTU del sistema genérico y los 117 kBTU del sistema Mitsubishi. El rendimiento varía según el sistema y el clima, y se pueden revisar factores adicionales, como las horas no satisfechas, para un análisis más profundo. Esto demuestra cómo usar los datos de rendimiento específicos del fabricante en OpenStudio y compararlos con modelos VRF genéricos. Gracias. Dale a "Me gusta" y suscríbete.
18. OpenStudio EnergyPlus: Escritura de medidas con IA
En este video, usaremos Inteligencia Artificial (Claude AI) para escribir una medida personalizada de OpenStudio. Usaremos el comando Aplicar medida ahora para transformar nuestro modelo de OpenStudio, ejecutar la simulación y verificar los resultados. La medida creada en este tutorial está disponible en la Biblioteca de componentes de construcción aquí: https://bcl.nrel.gov/content/a1b2c3d4-e5f6-7890-abcd-ef1234567890
Bien, volvemos. Esta vez hablaremos sobre la escritura de medidas personalizadas en OpenStudio. Vamos a escribir una medida personalizada y, en esta ocasión, usaremos IA para ello mediante el código de Claude. Comenzamos con un modelo de caja de zapatos muy simple que actualmente tiene instalado un sistema de aire acondicionado de techo compacto. Nuestro objetivo es reemplazarlo con un sistema de bomba de calor aire-agua. Para empezar, eliminamos el circuito de aire existente y añadimos un sistema completamente hidrónico, lo que crea un circuito de agua fría y un circuito de agua caliente en el modelo. Una vez asignada la zona, podemos ver que el modelo ahora contiene estos dos circuitos hidráulicos. Al observar el circuito de agua fría, vemos que actualmente utiliza un condensador de agua conectado a una torre de refrigeración, mientras que el circuito de agua caliente utiliza una caldera de agua caliente simple. Sin embargo, lo que realmente queremos es un sistema de bomba de calor aire-agua. Actualmente, OpenStudio admite principalmente bombas de calor agua-agua mediante objetos de ajuste de ecuaciones, pero no admite directamente bombas de calor aerotérmicas de la misma manera. Para modelar una bomba de calor aerotérmica, necesitamos usar objetos de bomba de calor formulados por EIR, específicamente HeatPump:PlantLoop:EIR:Cooling y HeatPump:PlantLoop:EIR:Heating. Dado que esto requiere intercambiar varios componentes en los bucles de planta, decidimos escribir una medida personalizada para automatizar el proceso. Luego, nos dirigimos a Claude y formulamos cuidadosamente una solicitud para escribir la medida personalizada. La solicitud especifica que la medida debe aplicarse mediante "Aplicar medida ahora". Se debe eliminar el circuito de la planta de agua del condensador existente con un CoolingTower:SingleSpeed, reemplazar el Chiller:Electric:EIR existente con un HeatPump:PlantLoop:EIR:Cooling de fuente de aire, y modificar el circuito de agua de calefacción añadiendo un HeatPump:PlantLoop:EIR:Heating de fuente de aire en paralelo con el Boiler:HotWater existente. También le pedimos a Claude que genere los archivos de medida necesarios, incluyendo el código de medida Ruby, un archivo measure.xml y un archivo readme.md, ya que los tres son necesarios para una medida válida de OpenStudio. Claude completa la tarea e incluso proporciona argumentos opcionales para la medida. Descargamos todos los archivos generados y los colocamos en una nueva carpeta dentro del directorio Mis Medidas, asegurándonos de que el nombre de la carpeta coincida con el nombre de la medida. Luego, volvemos a OpenStudio, vamos a Aplicar Medida Ahora y localizamos la nueva medida, que aparece en la categoría HVAC y refrigeración. Dejamos las entradas configuradas en tamaño automático y aplicamos la medida. Los mensajes de salida indican que se eliminó el circuito del condensador, se sustituyó la enfriadora eléctrica por una bomba de calor de refrigeración aerotérmica y se añadió capacidad de calefacción en paralelo con la caldera existente. La medida se ejecuta correctamente y aceptamos los cambios. Tras aplicar la medida, revisamos la configuración actualizada del circuito de la planta. Los nuevos componentes de la bomba de calor aerotérmica aparecen en los circuitos de agua fría y agua caliente. Existe cierta incertidumbre sobre si la bomba de calor está ubicada en el lado correcto del circuito, ya que los esquemas de sistemas de cuatro tubos suelen ubicar las bombas de calor de refrigeración en el lado de suministro. Esto podría requerir una verificación adicional mediante la revisión del manual de referencia de entrada y salida y la ejecución de simulaciones de prueba para detectar cualquier error de configuración. Finalmente, ejecutamos la simulación EnergyPlus para verificar los resultados. El modelo se completa sin errores graves y solo aparecen advertencias menores, como mensajes de programación y eficiencia de la bomba, que no parecen afectar al funcionamiento del sistema principal. Los resultados de EnergyPlus muestran que el edificio utiliza la energía según lo previsto, lo que indica que la medida probablemente funcionó. Si bien se recomiendan pruebas y validaciones adicionales, esto demuestra cómo se puede usar la IA, específicamente Claude, para crear rápidamente una medida personalizada de OpenStudio que automatice cambios complejos en el sistema. Gracias. Dale a "Me gusta" y suscríbete.