Resumen de Modelado del comportamiento energético de elementos constructivos de edificios en contacto con el terreno
- español
El consumo de energía en el mundo ha experimentado un importante crecimiento en las últimas décadas, un 69% desde 1984 hasta 2010 y la previsión de crecimiento es de un 71% en 2030 según la Agencia Internacional de la Energía (IEA Key World Statics, 2012). Dentro del consumo energético mundial tiene una gran importancia la energía consumida en el sector de la edificación (residencial y servicios), en Europa dicho consumo se sitúa en el 40% de la energía total anual (IEA Key World Statics, 2012). Un término importante en el consumo energético de los edificios es la transferencia de calor acoplada con el terreno, pudiendo suponer hasta el 45% del total en casos extremos (Neymark, 2008). Debido a la complejidad de este fenómeno muchos son los modelos y métodos que tratan de calcular y caracterizar dicha transferencia.
Las normativas existentes a nivel europeo, y sus transposiciones a nivel nacional, establecen requisitos exigentes a los procedimientos y modelos térmicos utilizados en las herramientas informáticas. En la presente tesis doctoral se desarrolla un modelo simplificado de acoplamiento térmico edificio-terreno. Dicho modelo se basa en la superposición de tres flujos independientes unidimensionales.
Así mismo se desarrolla un método basado en una modificación de las funciones de transferencia en conducción de calor para el cálculo de dichos flujos independientes. Además se detalla la metodología para el modelado de las condiciones de contorno y de la condición inicial que afectan al problema de la transferencia acoplada con el terreno. El modelo simplificado desarrollado se valida numéricamente, a partir del método de elementos finitos (MEF), y mediante el BESTEST de la Agencia Internacional de la Energía del año 2008.
- English
The consumption of energy in the world has experimented significant growth in recent decades, 69% from 1984-2010 that growth will continue in the coming years 71% in 2030 according to the International Energy Agency (IEA Key World Statics, 2012). Within the global energy consumption the energy consumed in buildings (residential and services) is of great importance, in Europe that consumption is 40% of the total annual energy (IEA Key World Statics, 2012). Ground¿coupled heat transfer in buildings can make a significant contribution to building thermal energy demand and consequently to HVAC energy use, especially in single-storey residential or commercial buildings. Furthermore, the use of more efficient building envelope components on the upper floors may increase the relative weight of ground coupled heat transfer. Based on building simulations, Neymark (Neymark et al 2008) quantified heat losses ranging from 15% to 45% of the annual heating load for a typical slab-on-grade in a single-storey building. There are many methods or models that attempt to estimate and characterize the ground coupled heat transfer.
There are regulations at European level, and its national transpositions establish procedures demanding requirements and thermal models used in computer tools. In the present PhD thesis a simplified model of ground coupled heat transfer has been developing, this model take into a count all configurations of the foundations. The simplified model is based on the superposition of three different one-dimensional heat fluxes.
These one dimensional heat fluxes are calculated using a new simplified method based in a modification of the Conduction Transfer Functions method (CTF). A methodology for modeling the boundary conditions and initial conditions of the ground coupled heat transfer has been developing. The simplified model developed has been validated using a numerical method (FEM) and using the International Energy Agent BESTEST.
