Relationship between construction parameters and thermal loads in a building without internal gains

• José Alberto Díaz Angulo ^[1] ; Silvia Soutullo ^[1] ; Emanuela Giancola ^[1] ; José Antonio Ferrer ^[1]
  1. [1] Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas CIEMAT
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 105, 2022, págs. 60-75
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Relación entre parámetros constructivos y cargas térmicas en un edificio sin ganancias internas
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• Resumen
  • español

    El análisis de las características de un edificio indica que hay algunas incertidumbres que influyen en su rendimiento energético: clima, volumetría o condiciones de funcionamiento. Es importante contar con un sistema asequible que realice este análisis y la gestión energética optimizando el acoplamiento entre producción y consumo. Conocer la relación entre las necesidades térmicas y diferentes parámetros constructivos puede ayudar a definir este sistema, permitiendo comprender el consumo previsto de calefacción y refrigeración en base a información fácilmente disponible. En este trabajo se ha aplicado una metodología numérica para estimar las cargas térmicas de un edificio sin ganancias internas. Para ello se ha desarrollado un entorno de simulación con el que ejecutar un análisis de sensibilidad, acoplando los programas TRNSYS 16.1 y GenOpt, para evaluar diversas variables de análisis del estudio paramétrico: Volumetría, materiales de construcción según normativas españolas y porcentaje de ventanas exteriores. Se han calculado las cargas de calefacción y refrigeración para cuantificar su influencia: Las normativas más antiguas implican cargas anuales más elevadas; mayor altura y superficie del edificio reduce las cargas, y mayores porcentajes de ventanas en las fachadas implican mayores demandas, particularmente en orientaciones Este y Oeste. La variación de la envolvente resulta el factor más influyente. Finalmente se ha realizado un estudio estadístico para evaluar las tendencias anuales. En calefacción muestran mayor estabilidad con dos intervalos definidos, mientras en refrigeración se observa más asimetría.

  • English

    The analysis of building characteristics indicates that there are some uncertainties influencing its energy performance: Environment, volumetry or operating conditions. It is important to have a low-cost system that performs this analysis and energy management by optimizing the coupling between production and consumption. Knowing the relationship between the annual thermal needs with different construction parameters can help to define this system and allow understanding the expected heating and cooling consumption based on easily available information. In this work, a numerical methodology has been applied to estimate the thermal loads of a building without internal gains. For this purpose, a simulation environment has been developed to execute a sensitivity analysis through the interconnection between TRNSYS 16.1 and GenOpt programs. Volumetry, building materials according to Spanish regulations and percentage of external windows are evaluated as analysis variables of the parametric study. Heating, and cooling loads have been calculated to quantify their influence: Older regulations imply higher annual loads; the increase in building height and area reduces the annual thermal loads and higher percentages of glazing on the external façades imply higher annual demands, particularly in the east and west orientations; the variation of the envelope results in the most influential factor. Finally, a statistical study has been performed to assess the annual trends: Heating trends point to more stability with two defined intervals, while cooling trends are more asymmetric.