Simulaciones energéticas con Ecotect Analysis

Simulaciones energéticas con Ecotect Analysis

MUPAAC | Criterios ambientales en el diseño arquitectónico

Prof. Flavio Celis | Patricia Domínguez

Parámetros (inputs)

Simulaciones energéticas con Ecotect Analysis | MUPAAC | Criterios ambientales en el diseño arquitectónico | Prof. Flavio Celis | Patricia Domínguez

Presentación

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Recursos

Clima y entorno

Modelado

Materiales

Actividad

Instalaciones

Qué datos necesitamos

Para qué sirve Ecotect

Para qué no sirve Ecotect

-Clima

-Planimetría

-Materiales

-Uso del edificio

-Instalaciones

-Análisis del comportamiento pasivo del edificio (captación solar,

rendimiento térmico, sombras y reflexiones, diseño de sombreado, etc).

-Comparación de distintas soluciones constructivas, o de una misma

solución en diferentes climas.

-Etiqueta de calificación energética

-Estimación de emisiones de carbono



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Ejemplo de comparación de resultados en un proyecto de investigación


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Herramientas

de modelado

Pestañas

(izquierda): navegar

por las distintas partes

del proyecto (datos,

modelado, resultados)

Espacio de

trabajo

Pestañas (derecha): selección, capas,

materiales, etc.


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*IMPORTANTE: Comprobar las UNIDADES que estamos utilizando:

File > user preferences > Localisation.


Definición de ubicación

Debemos definir el NORTE del proyecto y sus coordenadas (latitud y longitud). Estos datos los empleará

Ecotect para las simulaciones de radiación solar incidente, soleamiento, etc.

Pestaña project > site location.

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Inserción de archivo de datos climáticos: WEATHER TOOL de Ecotect

Ecotect trabaja con archivos de extensión .MET. Las localizaciones que vienen por defecto en el programa

pueden no servirnos en la mayoría de los casos. Si la localización es española, debemos convertir el archivo

.EPW (ver en datos auxiliares del alumno) en archivo .MET a través de la WEATHER TOOL de Ecotect.

Tools > Run the weather tool. Una vez abierto el archivo .EPW, es posible guardarlo en formato .WEA.

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Inserción de archivo .WEA para la simulación: botón


Formas de modelar un edificio en Ecotect

1_Desde revit

2_Desde autocad (dxf)

3_En el propio programa

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File > import > 3D Cad Geometry.

File > import > Model analysis data (gbXML).

NOTA: Para exportar desde Revit, debemos tener modeladas las “rooms”

(Ecotect importará los volúmenes de las estancias). Para que Ecotect

importe correctamente los datos, debemos convertir el archivo saliente de

Revit (UTF-16) en UTF-8.

Zona térmica

Insertar puertas y ventanas

Siempre trabajamos con VOLÚMENES (zonas térmicas).


Modelando en Ecotect

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Creación de zonas térmicas completas con el botón

Altura de la zona térmica: file > user preferences > default zone height, o bien seleccionar la zona completa y

cambiar el eje Z en el panel derecho > extrusion vector (Z).

Adición de ventanas y puertas: para asegurar que las introducimos en la zona térmica correcta, emplearemos

el model inspector (alt+enter). Una vez seleccionado el muro donde queremos añadir la abertura, botón insert

del teclado, o bien los botones

Zona

seleccionada y

aislada en zone

management

Panel Object

inspector

Muro donde

queremos añadir

el hueco


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Agilidad el espacio de trabajo:

-Botón derecho para rotar

-F5 = vista en planta

-F6 = perfil

-F7 = perfil

-F8 = perspectiva

-Arrastrar = seleccionar

-Arrastrar + Shift = añadir elementos a la selección

-Arrastrar + Ctrl = eliminar elementos de la selección

-Movernos dentro de los elementos de una zona térmica = barra espaciadora

Modelando en Ecotect


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Shift + Enter = librería de materiales. Podremos cambiar la configuración del material, o crear unos nuevos y

guardarlos en una LIBRERÍA (archivo .LIB).

Creación de materiales

Calculate Thermal Properties: una vez introducidos los parámetros de cada material, podemos

hacer que el programa calcule automáticamente la TRANSMITANCIA TÉRMICA (dato final que

emplea Ecotect para las simulaciones).


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Seleccionando cada elemento (alt + enter = model inspector), en el panel derecho Selection information

podremos asignar DOS MATERIALES a cada superficie:

Asignación de materiales

Primary material: material

principal de la superficie.

Alternative material: material que

asignará el programa a esa

superficie cuando esté en contacto

con otra (p.ej., particiones

interiores).

Calculate > inter zonal adjacencies.

Debemos comprobar que los

materiales están bien asignados (la

mayoría de los errores de modelado

se corresponden con no asignar bien

los “alternative materials”.

*COMPROBACIÓN DE GEOMETRÍA:


Horarios de uso

Si el uso de nuestro edificio es estacional (por ejemplo, un edificio público), puede sernos de utilidad realizar

unas tablas horarias anuales o schedules en Model > schedule library.

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Ejemplos de tablas de uso horario para las distintas salas de un colegio (aulas, comedor, distribuidor, etc).


Ocupación y actividad

A través de la ventana zone management (Ctrl + Enter) > general settings, gestionaremos los siguientes datos

de cada zona térmica:

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-Ocupación: Además del número de

personas, podremos asignar las tablas

horarias de actividad (schedules) que

hemos creado previamente.

-Índice CLO: indica el grado de

vestimenta de los usuarios del edificio.

-Tasa metabólica(W/m2): energía

generada por los ocupantes y su

actividad. Tasa metabólica en función de la actividad (izquierda) y de usos tipo

(derecha) según RITE


-Tipo de sistema: si elegimos “none”, no

podremos obtener los datos de consumo

energético de calefacción y refrigeración.

-Banda de confort: la podemos determinar

según normativa (CTE o RITE).

-Franja horaria

Eficiencia

Banda de confort (CTE)

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Valores de confort según CTE DB HE (perfiles

de uso).

A través de la ventana zone management (Ctrl + Enter) > thermal properties, ajustaremos los siguientes

valores para cada zona térmica:

Análisis desde pestaña “analysis”

Una vez comprobados los posibles errores de geometría y materiales (“interzonal adjacencies”) y el volumen

(zone volumes), podremos obtener resultados de la simulación a través de la pestaña “analysis”.

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Demanda global de energía

“Monthly loads”: nos muestra la energía que necesitamos en los distintos meses del año para que nuestras

zonas térmicas se ubiquen dentro de la banda de confort que hemos especificado en la ventana “zone

management”. Para obtener la demanda de calefacción y refrigeración, debemos haber asignado un sistema

de climatización en dicha pestaña. Si no, obtendremos otro tipo de gráfica: “discomfort period”.

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Demanda global de energía

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Simulaciones


MONTHLY HEATING/COOLING LOADS

All Visible Thermal Zones

Comfort: Zonal Bands

Max Heating: 17552 W at 13:00 on 15th January

Max Cooling: 2870 W at 15:00 on 19th August

HEATING COOLING TOTAL

MONTH (Wh) (Wh) (Wh)

Jan 1114611 0 1114611

Feb 857643 0 857643

Mar 773355 0 773355

Apr 540384 0 540384

May 325790 0 325790

Jun 155476 0 155476

Jul 36140 14545 50685

Aug 22282 10181 32463

Sep 101709 1690 103399

Oct 299658 0 299658

Nov 782883 0 782883

Dec 1092017 0 1092017

TOTAL 6101948 26416 6128363

PER M² 42295 183 42478

Floor Area: 144.270 m2

Con el botón derecho sobre los datos que aparecen en

texto en la parte inferior de la pantalla, podremos elegir

distintas opciones de exportación (entre ellas, excel).

Se muestra dividido en estos grupos: pérdidas a través de los elementos constructivos (fabric), ganancias por

radiación solar en superficies opacas (sol-air), ganancias por radiación solar directa (Direct Solar), pérdidas

por ventilación (ventilation), ganancias internas debidas a la actividad desarrollada (internal) y pérdidas o

ganancias entre distintas zonas (inter-zonal).

Ecotect aporta estos datos con dos tipos de unidades:

*Porcentaje de pérdidas / ganancias en cada grupo (datos numéricos exportables a excel).

*Wh/m2 de cada grupo (gráfica).

Desglose de ganancias pasivas

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El programa emplea los datos de transmitancia térmica para determinar las pérdidas y ganancias de energía a

través de los cerramientos.

Ganancia a través de los sistemas constructivos (fabric gains)

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Análisis pormenorizado mediante “analysis grid”

Este tipo de análisis se realiza desde la pestaña “3D Editor” (panel

derecho), sobre una o varias zonas térmicas.

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Muestra la malla de análisis

Opciones de número de celdas o dimensiones (modo manual)

Dimensión automática de la malla (ajustada a las zonas

térmicas que nos interesen)

Malla de análisis: niveles de iluminación

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Mediante la pestaña “Calculations” (panel derecho), seleccionaremos el tipo de

análisis que queremos obtener sobre la malla.

Malla de análisis: análisis de insolación (energía que recibe la zona térmica mediante la radiación solar)

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Malla de análisis: confort espacial

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Para cada tipo de análisis (iluminación, insolación, confort espacial, etc), Ecotect

permite mostrar distintos tipos de datos en la pestaña “Data&Scale” (panel derecho).

Otros tipos de cálculos que ofrece Ecotect

Calculate > advanced daylighting >

Photoelectrics daylight.

Análisis del factor solar que necesitamos

para mantenernos en una curva de

luminancia determinada.

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Factor solar necesario en cada estancia

Herramienta para diseño de elementos de

sombra

Calculate > shading desing wizard

El programa calcula la forma y tamaño que

debería tener un elemento de sombra

colocado sobre el hueco que designemos

del modelo.

a) Dado el archivo “CLASE 2-MODELADO CON MATERIALES.ECO”, se propone:

*Extraer las gráficas y datos principales de demanda de energía, desglose de ganancias pasivas y ganancia a través de los

sistemas constructivos para:

_Clima D1

_Clima D1, girando el norte 90º.

_Clima C2 (será necesario pasar de .EPW a .WEA)

_Clima E1

*Extraer la malla de confort espacial de la sala de estar para el clima D1.

b) Si cambiamos la transmitancia térmica de las fachadas de 1.77 w/m2K a 0.6 w/m2K, se propone:

_Extraer la gráfica y datos principales de demanda de energía para los climas D1, C2 y E1

_Extraer la malla de confort espacial de la sala de estar para el clima D1.

_Extraer la malla de confort espacial de la sala de estar para el clima D1, cambiando la ocupación con los siguientes datos:

•Ocupación = 30 personas

•Tasa metabólica = 150 W

•Horario de funcionamiento durante las noches del jueves, viernes, sábado y domingo.

Propuesta de ejercicio

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Simulaciones


Bibliografía

Bai Mu Pei Xun Zu Zhi, “Autodesk Ecotect Analysis 2011. Detailed analysis example of green building”, 2000.

ISBN 10: 7112126215

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Recursos

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Manuales online

Wiki Ecotect: http://wiki.naturalfrequency.com/wiki/Ecotect_Tutorials

Recursos

CFD en Ecotect: https://vimeo.com/30227121

Agregar datos de viento a archivo EPW (para convertirlo a .WEA en Ecotect con Weather Tool):

https://ecoeficiente.es/epwind/

Normativa española: CTE (documento DB HE y archivos climáticos en formato .MET):

http://www.codigotecnico.org/index.php/menu-documentoscte/133-ct-documentos-cte/ahorro-de-energia

Guías técnicas a partir del RITE (Reglamento para las Instalaciones Térmicas de los Edificios) a través del

IDEA (Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía):

http://www.idae.es/index.php/relcategoria.1030/id.430/relmenu.347/mod.pags/mem.detalle


http://wiki.naturalfrequency.com/wiki/Ecotect_Tutorials

https://vimeo.com/30227121
















http://www.idae.es/index.php/relcategoria.1030/id.430/relmenu.347/mod.pags/mem.detalle

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