MODELADO EN TRNSYS DE LA PRIMERA VIVIENDA PASSIVHAUS CERTIFICADA EN ESPAÑA Autores: Javier Biosca Taronger Adrien Poinssot Alejandro Díaz Belda Pablo Moyano Fernández Jorge Payá Herrero Rafael Royo Pastor Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV)
Objetivos del proyecto Generación del modelo de la vivienda Validación experimental del modelo Estudio optimización para diferentes climatologías : Cerramientos Acristalamientos (tipo, tamaño, orientación) Operación ventilación/climatización Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 2
Prototipo Passivhaus Prototipo 1ª Passivhaus España Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 3
Simulación Casa Prototipo Passivhaus Situada en Moraleda de Zafayona (Granada) Altitud: 990 m Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 4
Prototipo Passivhaus Distribución: Cámara aire inferior 2 alturas 1 Torre efecto chimenea Paneles de protección solar Suelo habitable: 87 m 2 Cerramientos externos: U=0.09 W/(m 2 K) Acristalamiento: g= 0.5, U=0.7 W/(m 2 K) 35 % Sur 5% Norte Test BlowerDoor: 0.57 1/h 9 % Este 0 % Oeste Paneles de protección solar (fachada Sur) Estores verticales Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 5
Sistema climatización Prototipo Passivhaus Bomba de calor reversible: Mitsubishi 2.5 kw Recuperador de calor: η = 85% 4 zonas impulsión 3 zonas extracción Caudal mínimo renovación aire forzada: 140 m 3 /h Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 6
Prototipo passivhaus Monitorización Zonas vivienda: 18 sondas Temperatura 2 sondas humedad Datos climáticos: Radiación total sobre horizontal Radiación difusa Temperatura y humedad ambiente Dirección y velocidad del viento Equipo climatización: 5 sondas temperatura Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 7
Modelo Modelo Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 8
Modelo Proyecto en TRNsys: Sombras Datos climáticos Datos edificio (Flujos aire: Trnflow) Climatizadora Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 9
Validación experimental Comparación resultados de la simulación con datos experimentales para el periodo del 31 de julio a 15 de agosto Plan de validación por etapas. Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 10
Validación Pequeñas modificaciones y ajustes finales del modelo: Ajuste sección de infiltración de cada zona en función de: Volumen de zona Área de ventanas Comparación perfil térmico experimental-simulado Introducción masa de inercia en cuarto de baño para simular efecto del mobiliario cerámico Absortancia solar paredes Coeficiente de convección interno de las paredes Intercambio de aire con puertas cerradas Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 11
Validación experimental Resultados 31 Julio-8 Agosto Salón: 2 aperturas de todas las ventanas durante 20 minutos Configuración más sencilla Paneles protección Puertas interiores solar abiertas Estores Detalle ensayos: 1º día: test blowerdoor 2º día: Instalación sondas climatizadora y visita 3º día: Instalación sondas 4º día: puerta principal un poco abierta para cable herramientas Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 12
Validación experimental Resultados 31 Jul.-8 Ago. Dormitorio 1: Configuración más sencilla Paneles protección Puertas interiores solar abiertas Estores Pruebas flujo aire Dormitorio-baño Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 13
Validación experimental Resultados Configuración más sencilla Puertas interiores abiertas Paneles protección solar Estores 31 Jul.-8 Ago. Aseo: Instalación sondas en conductos ventilación Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 14
Validación experimental Resultados 9-15 Agosto Dormitorio 1: Con ganancias internas Con ventilación Ventanas abiertas Apertura de ventanas: Falta de datos climatológicos Apertura difiere de programación BlowerDoor test Falta de datos Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 15
Validación experimental Resultados Con ganancias internas Con ventilación Ventanas abiertas 9-15 Agosto Aseo: Falta datos climatológicos BlowerDoor test Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 16
Validación experimental Validación recuperador Día en enero: Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 17
Estudio de optimización Paneles protección solar Aislamiento cerramientos Free-cooling Inercia muros Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 18
Estudio de optimización Paneles protección solar Verano: Máxima altura del sol: Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 19
Estudio de optimización Paneles protección solar Invierno: Mínima altura del sol: Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 20
Estudio de optimización Protección solar Comparación: Sin protección/con paneles/ Con estores Energía de refrigeración Energía de calefacción Demanda térmica (kwh/año) Sin paneles Con paneles Con estores 5412 kwh 3879 kwh (- 28 %) 4112 kwh (- 24 %) 677 kwh 1141 kwh (+ 68 %) 677 kwh (+ 0 %) Energía total 6089 kwh 5020 kwh (- 18 %) 4785 kwh (-21 %) Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 21
Estudio de optimización Aislamiento cerramientos Prototipo real con un determinado aislamiento inicial Se estudiarán casos con distintos espesores de aislamiento: Casos estudio Sin aislamiento 25 % 75 % 100 % 150 % Elementos consumidores de energía: Bomba de calor Ventilador de recuperador Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 22
Estudio de optimización Aislamiento cerramientos (inicialmente lana de roca 4cm+Neopor 30 cm) Comportamiento térmico en Enero: Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 23
Estudio de optimización Aislamiento cerramientos Casos 0 mm 25 % 75 % 100 % 150 % Coste ( ) 0 2385 4394 6580 9872 Consumo anual (kwh) 1400 998 685 580 537 Coste energía ( /año) 211 150 103 87 81 Consumo B.C. (kwh/m 2 año) 16.17 11.48 7.89 6.67 6.18 TIR (%) 35 años 0-0.63-1.42-2.16-3.80 VAN 5% 35 años 0-1324 -3017-4336 -7373 Máximo PH: 15 kwh/m 2 año Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 24
Conclusiones TRNsys: herramienta óptima para analizar el comportamiento dinámico de sistemas complejos La validación experimental del modelo es fundamental El modelo desarrollado permite diseñar y optimizar: Cerramientos: Aislamientos Inercia Ventanas: Tamaño Orientación Calidad (U, g) Estrategias de operación Free-cooling Equipos de climatización Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 25
MODELADO EN TRNSYS DE LA PRIMERA VIVIENDA PASSIVHAUS CERTIFICADA EN ESPAÑA Gracias por su atención Proyecto de colaboración ASSYCE - Grupo SIMES IIE (UPV) 26