Modelización energética: dimensiones interiores o exteriores

El debate sobre qué dimensiones deben usarse en un modelo energético es tan clásico como subjetivo.
He tratado de objetivar un poco el tema.
Está claro que usar las dimensiones exteriores aumenta la superficie de disipación e incrementa las perdidas, pero...
También aumenta la superficie de los recintos, y como las ganancias térmicas de iluminación, equipos, ocupación están referidas a la superficie, también se aumentan las ganancias.
El volumen interior también se aumenta, con lo que la transferencia de aire que suele estar referida al volumen también se aumenta...
Las diferencias a veces van el sentido de incrementar la demanda y otras van en sentido de disminuirla, por lo que a priori no se sabe cuál es el "peor caso".

He construido un modelo una vez con dimensiones interiores y otra con dimensiones exteriores, y en el caso que he planteado encuentro que usar las dimensiones exteriores comporta un ligero aumento de la demanda, pero... cuando esta se normaliza (por ejemplo, para verificación reglamentaria), al ser la superficie mayor resulta ser que es más "favorable" haber usado las dimensiones exteriores que no las interiores, a pesar que la demanda estimada con dimensiones exteriores es mayor.

Es cierto que las diferencias no son enormes, pero ninguno de los dos sistemas de modelizado según las dimensiones parece ser mejor o peor en términos absolutos, sino que depende de qué indicador queramos utilizar.

Os adjunto un cuadro resumen de mi caso (¡no necesariamente extrapolable a otros edificios!)

ExterioresInterioresDiferencia% interior
Sup. útil (m²)
160,38​
139,5​
20,88​
15%​
Volumen (m³)
453,07​
394,08​
58,99​
15%​
Sup. solera (m²)
80,19​
69,75​
10,44​
15%​
Sup. cubierta (m²)
80,8​
70,36​
10,44​
15%​
Sup. fachada (m²)
180,69​
167,38​
13,31​
8%​
Sup. fachada neta (m²)
140,29​
127,39​
12,9​
10%​
Sup. huecos (m²)
25,64​
25,64​
0​
0%​
Personas
8​
8,8​
-0,8​
-9%​
Ganancias personas (kWh)
3215,712​
2788,067​
427,645​
15%​
Ganancias iluminación (kWh)
2318,134​
2016,304​
301,83​
15%​
Ganancias equipos (kWh)
2318,134​
2016,304​
301,83​
15%​
Ganancias infiltración (kWh)
25,059​
21,097​
3,962​
19%​
Perdidas infiltración (kWh)
-5776,06​
-5076,05​
-700,01​
14%​
Demanda calefacción (kWh)
1353,52​
1254,17​
99,35​
8%​
Demanda refrigeración (kWh)
-1991,84​
-1858,13​
-133,71​
7%​
Demanda calefacción (kWh/m²)
8,44​
8,99​
-0,55​
-6%​
Demanda refrigeración (kWh/m²)
-12,42​
-13,32​
0,9​
-7%​
 

lufegut

Titanio
Hay algo que no entiendo.
Consideremos la envolvente por el interior o por el exterior, la superficie útil que se usa para computar las demandas debería ser la misma, ¿no?

Y lo mismo para el volumen, que se debería computar como el volumen de aire interior. O al menos yo siempre lo he entendido así.
 
Lo habitual es que los programas contabilicen las superficies y volúmenes encerrados por el perímetro definido por las superficies.
Los programas no tienen más información que la que les proporcionamos, y si definimos las superficies por el exterior calculan las superficies y volúmenes con estas dimensiones.
¡No pueden hacer otra cosa!
 

lufegut

Titanio
Por ejemplo, cuando calculamos con PHPP, medimos por el exterior, pero las superficies se introducen las realmente útiles y los volúmenes lo mismo.
Y en CE3X, aunque no se pueda considerar una herramienta seria, también las superficies se meten a mano.

Entiendo que con EnergyPlus, debería haber alguna forma de indicarle cual es la superficie a utilizar para calcular las ratios de demanda por m². O el volumen para el cálculo de ren/hora.

Podríamos abrir otro melón, que es el de si deberíamos comparar por superficies útiles o construidas, ¿no?
 
En el manual de OpenStudio que hace unos días compartió @josepsolebonet:
https://www.soloarquitectura.com/fo...elizacion-de-edificios-con-openstudio.114367/
se recomienda modelizar la envolvente térmica por el exterior para que el área de la envolvente sea correcta (en la página 20, del punto 2.4 Surfaces).

Esto entra en contradicción con la certificación en España, que fija el área de los cerramientos por el interior (en la página 45, el segundo punto del 6.1 Definición geométrica: https://www.idae.es/publicaciones/c...e-procedimientos-alternativos-lider-y-calener).

Lo habitual es que los programas contabilicen las superficies y volúmenes encerrados por el perímetro definido por las superficies.
Los programas no tienen más información que la que les proporcionamos, y si definimos las superficies por el exterior calculan las superficies y volúmenes con estas dimensiones
Para corregir que el área útil aumenta al modelizar por fuera del cerramiento, OpenStudio permite introducir el área, el volumen y la altura libre de las zonas térmicas a mano, en vez de autocalcularlos. De esta manera se puede introducir el área útil que viene en los planos del proyecto y calcular el volumen de aire teniendo en cuenta que las superficies tienen un grosor, pero sin dejar de considerar el área de envolvente que corresponde. Nosotros hemos desarrollado un plugin de SketchUp que nos permite calcular el área y el volumen de los espacios sustrayendo el grosor de las superficies según la construcción que tenga adjudicada. Aun así, si los valores calculados por el plugin no coinciden con los del proyecto, se pueden terminar de introducir a mano.

También aumenta la superficie de los recintos, y como las ganancias térmicas de iluminación, equipos, ocupación están referidas a la superficie, también se aumentan las ganancias
Sin embargo, en OpenStudio aparece el concepto espacio que no existe en EnergyPlus. Esto permite que una zona térmica de EnergyPlus contenga más de un espacio en OpenStudio con diferentes cargas térmicas. Esto es útil, por ejemplo, si consideramos una vivienda como una sola zona térmica, pero sabemos que la carga interna de un pasillo será diferente que la de la cocina o la de un dormitorio. El problema viene al exportar el modelo a EnergyPlus, ya que al sólo poder editar el área de las zonas térmicas, las cargas térmicas se ponderan con el área del espacio que está modelado por el exterior de la envolvente. Aun así, esto no es dramático, porque los W/m² de la zona térmica es una media de los W/m² de los espacios según su área "exterior" pero luego se terminan de multiplicar por el área "interior" de la zona térmica.

Aun así, si se utiliza SG SAVE, hay que tener en cuenta que en los resultados aparece el área "exterior" de los espacios del edificio,



en vez de la superficie útil que aparece en el report de EnergyPlus.



Por lo que pido a @mapascual que se tenga en cuenta la superficie de las zonas térmicas, en vez del área de los espacios.
 

Poulain

Esmeralda
Los programas no tienen más información que la que les proporcionamos, y si definimos las superficies por el exterior calculan las superficies y volúmenes con estas dimensiones
En CYPETHERM HE Plus, las superficies y volúmenes son interiores, pero a la hora de modelizar se introducen los grosores de la envolvente, por lo que entiendo que lo hace correcto.
 
Por ejemplo, cuando calculamos con PHPP, medimos por el exterior, pero las superficies se introducen las realmente útiles y los volúmenes lo mismo.
Y en CE3X, aunque no se pueda considerar una herramienta seria, también las superficies se meten a mano.

Entiendo que con EnergyPlus, debería haber alguna forma de indicarle cual es la superficie a utilizar para calcular las ratios de demanda por m². O el volumen para el cálculo de ren/hora.

Podríamos abrir otro melón, que es el de si deberíamos comparar por superficies útiles o construidas, ¿no?
En EnergyPlus, OpenStudio o cualquier otro programa, siempre pueden definirse las cargas o infiltraciones o... con un valor igual al ratio sup_exterior/sup_interior, pero ¿quién lo hace de este modo?
El problema es entender cómo funciona cada programa y ser consciente que la introducción de datos afecta a los resultados y se debe tener en cuenta en la interpretación y análisis.
 
En CYPETHERM HE Plus, las superficies y volúmenes son interiores, pero a la hora de modelizar se introducen los grosores de la envolvente, por lo que entiendo que lo hace correcto
Cierto que CYPETHERM tiene esta doble información, pero no tengo 100% claro cómo la traslada a EnergyPlus, que es quien realiza los cálculos (habría que analizar la información en el IDF).
 
Creo que he abierto un melón importante.
Personalmente opino que cualquier procedimiento es correcto, pero en la interpretación es donde se debe ser consciente de lo que se ha hecho para saber si los resultados están sobre o infraestimados.
 
Por lo que pido a @mapascual que se tenga en cuenta la superficie de las zonas térmicas, en vez del área de los espacios
@Adrià González Esteve, ¡estás hecho un hacha! Cuando tenga que localizar dónde pone algo en la normativa te lo preguntaré a ti. Sin embargo, o no te entendido bien o creo que no tienes razón. SG SAVE mide lo espacios por el interior y lo hace exactamente igual que lo hace HULC y no puede ser de otra manera, ya que es como se calcula la superficie entre la que se reparte el indicador. Cuando se tomó esta decisión, hace 20 años, se podría haber pensado otra cosa, pero mientras la Administración no cambie el criterio de medición.

La definición de los cerramientos verticales se puede hacer por el interior o por el exterior y ambas formas son correctas si la elección de los puentes térmicos es coherente.

Por último, en SG SAVE optamos por adoptar siempre una zona térmica por espacio. Esto lo hacemos porque creemos que así es todo más sencillo.
 
Yo he visto recomendar tanto modelizar por medidas interiores (reglamentación española o francesa) como por medidas exteriores (Passivhaus).
Es fundamental la coherencia entre medidas y definiciones de puentes térmicos (pero probablemente también en la definición de cargas o renovación de aire en función de superficie o volumen).
En el ejemplo que he analizado, definiendo por medidas exteriores las demandas salen mayores (esto es lo que paga el usuario), pero normalizado por superficie (el valor reglamentario) aparece como menor y viceversa (es posible que encontremos otros edificios con situaciones diferentes).
 
Sin embargo, o no te entendido bien o creo que no tienes razón
@mapascual, creo que no me he explicado del todo bien, en ningún momento he querido poner en duda 20 años de consenso sobre que la superficie se mide por dentro del cerramiento.

Simplemente quería decir que en Zero Consulting ya tuvimos este debate y decidimos usar un punto medio que nos permitiera tomar lo mejor de modelizar por el interior y el exterior de los cerramientos, sobre todo teniendo en cuenta que no sólo utilizamos las simulaciones energéticas para la certificación de edificios.

Aprovechando que en OpenStudio se diferencia entre espacio y zona térmica, decidimos dibujar los espacios por el exterior del cerramiento para considerar un área de la envolvente más cercana a la realidad y para tener en cuenta mejor las sombras propias de nuestro edificio. Aun así, para evitar que las superficies útiles y los volúmenes de aire incluyan el grosor de los cerramientos decidimos editar las mediciones de las zonas térmicas a mano, en vez de autocalcularlas por defecto, de la misma manera que SG SAVE fija la altura libre de las zonas térmicas.



Esta corrección de la superficie habitable y del volumen de aire también sirve para el error asociado a dibujar las particiones interiores por el centro.

El problema aparece cuando usamos SG SAVE, ya que las superficies habitables se toman del espacio y no de la zona térmica, tal y como se ve en la función floorArea:
https://openstudio-sdk-documentatio...ilding.html#a17edac422fe7176053552be8ad1230e3
Esto hace que el área condicionada que se tenga en cuenta en la certificación no corresponda con la de la simulación hecha con EnergyPlus.



Si se modela por el interior del cerramiento este problema no aparece, ya que las áreas coinciden, pero como modeladores queremos poder decidir por dónde queremos dibujar la envolvente siempre que no entre en contradicción con la normativa española.
 
Que se pueda elegir o determinar en el programa usar dimensiones interiores o exteriores o incluso una mezcla de ambos (forzando la introducción de superficies o volúmenes directamente) no es, en mi opinión, el debate.
Lo importante es poder justificar y tener criterio de la opción que se adopta y que sea cual sea la decisión esta tiene "trascendencia" en los resultados (y en la intercomparación entre diferentes modelizaciones).
Particularmente crítico es cuando se usan herramientas para verificación reglamentaria en donde debería quedar meridianamente claro qué sistema de dimensiones debe usarse y con qué criterio de dimensiones están establecidas las cargas (ocupación, iluminación, equipos, infiltración, ventilación...) que impone la reglamentación.
No es lo mismo una carga de 4,4 W/m² si los m² son "interiores" que si son "exteriores" o "medianos".
Mezclar en una misma modelización diferentes criterios de consideraciones dimensionales puede ser una vía, pero en mi opinión es de "alto riesgo", a menos que no se tenga muy claro la incidencia que esta "mezcla" tenga en los resultados.
 
No es lo mismo una carga de 4,4 W/m² si los m² son "interiores" que si son "exteriores" o "medianos"
Yo creo que los 4,4 W/m² no hay que multiplicarlos ni por el área "exterior" ni por la "interior", debería multiplicarse por el área útil. El área útil se asemeja a el área "interior", pero no termina de ser la misma por el espacio ocupado por las particiones interiores. Además, dependiendo de cómo se hagan las simplificaciones geométricas del modelo, el área "interior" puede estar muy lejos del área útil real.

Volviendo al debate interior-exterior, mi opinión es que el modelado debe ser exterior para el cálculo de área de envolvente y de los factores de sombra. Pero para el cálculo de cargas internas y ratios kWh/m² normativos se deberían tener en cuenta las superficies "interiores" de los espacios. Sobre todo, por esto que comentas:
cuando esta se normaliza (por ejemplo, para verificación reglamentaria), al ser la superficie mayor resulta ser que es más "favorable" haber usado las dimensiones exteriores que no las interiores, a pesar que la demanda estimada con dimensiones exteriores es mayor
Aun así, tal y como dice @mapascual, si se modelan todos los puentes térmicos no debería problema con el cálculo del área de envolvente.
La definición de los cerramientos verticales se puede hacer por el interior o por el exterior y ambas formas son correctas si la elección de los puentes térmicos es coherente
Pero volvemos a estar en una situación de "alto riesgo", como comentas @josepsolebonet, porque depende del conocimiento del modelador. Por lo que recomendaría dibujar la geometría por el exterior del cerramiento.
 
Está claro que se puede modelizar con cualquier sistema de medidas y todos son perfectamente correctos, pero se debe ser muy cauteloso en cómo se introducen los datos de cargas, puentes térmicos, superficies y volúmenes (autocalculados o introducidos)... y no siempre (casi nunca) los proyectistas son tan "meticulosos" y suelen adoptar valores "por defecto" o superficies y volúmenes autocalculados sin ninguna precaución o consideración detallada.
Todos los sistemas tienen ventajas e inconvenientes y precauciones a considerar.
 

ktxo

Oro
Particularmente crítico es cuando se usan herramientas para verificación reglamentaria en donde debería quedar meridianamente claro qué sistema de dimensiones debe usarse y con qué criterio de dimensiones están establecidas las cargas (ocupación, iluminación, equipos, infiltración, ventilación...) que impone la reglamentación
Entiendo que queda meridianamente claro el sistema que debe usarse, ya que como decía más arriba @Adrià González Esteve , está en las condiciones de aceptación de procedimientos alternativos a LIDER y CALENER.
 
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