Incertidumbres en la Simulación Energética de Edificios. Aplicación a la Rehabilitación Sostenible - Calleja Rodríguez, Gloria (Servicio de Publicaciones y Divulgación Científica, 2015)
Los edificios antiguos ofrecen un elevado potencial de ahorro de energía porque son muy numerosos y porque su comportamiento está lejos de ser eficiente. Por ello, la rehabilitación de edificios es uno de los sectores fundamentales para reducir el elevado consumo asociado a los edificios. Previo a los trabajos de rehabilitación, se debe realizar un estudio en el que se analicen medidas de ahorro para implementar las más rentables. Para ello, se utilizan simulaciones energéticas de edificios. Sin embargo, tanto los datos de entrada de las simulaciones como las hipótesis de los modelos utilizados están afectados por incertidumbres con los riesgos que ello conlleva en cuanto a las inversiones económicas, el confort de los ocupantes, etc. Los principales objetivos de este trabajo son: a) Definir un marco de trabajo adaptado al comportamiento térmico de edificios que permite introducir las incertidumbres en el análisis de medidas de ahorro y tomar decisiones más fiables en la rehabilitación. b) Definir una nueva metodología para llevar a cabo un análisis de sensibilidad (AS) que permita conocer qué incertidumbres de los parámetros de entrada afectan más a la incertidumbre de la salida y que solucione una deficiencia identificada al combinar las técnicas existentes de AS con los simuladores actuales. Estos simuladores implementan modelos complejos muy desarrollados y fiables pero hacen muy difícil la comprensión del AS (la identificación de las incertidumbres más influyentes) por el elevado número de parámetros de entrada y porque los efectos de dichos parámetros tienen diferente orden de magnitud en las salidas de los modelos. c) Analizar el efecto de las incertidumbres a la hora de evaluar medidas de ahorro sobre casos de estudio. DESARROLLO TEÓRICO A)Marco de trabajo propuesto El procedimiento propuesto consiste en definir el modelo de edificio, tanto el caso base como el caso rehabilitado; definir las distribuciones de probabilidad asociadas a las incertidumbres de las entradas de los modelos; generar la muestra de parámetros mediante el procedimiento del Hipercubo Latino; simular y comparar los resultados de ambos casos para calcular los ahorros y las mejoras, y llevar a cabo los AS para identificar las incertidumbres más influyentes. B)Metodología para el AS Esta nueva metodología consiste en definir macroparámetros a partir de parámetros de entradas (micro y macro parámetros) después de obtener los resultados de las simulaciones y antes de llevar a cabo el AS. Estos macroparámetros son las entradas del AS. Las salidas del AS son los resultados de la simulación. Para conocer la influencia de las incertidumbres asociadas a cada macroparámetro, se calculan índices de sensibilidad (Standard Regression Coefficient). Para definir los macroparámetros, se siguen dos criterios: utilizar conceptos que sean conjuntos de parámetros de entradas y unificar la unidad de referencia de los parámetros de entrada. C)Casos de estudio El potencial de ahorro de sistemas de sombra, ventilación controlada, modificación de consignas de temperatura y aislamiento de puentes térmicos en diferentes climas se han analizado utilizando este marco de trabajo. CONCLUSIONES A)El marco de trabajo aportado para evaluar medidas de ahorro bajo incertidumbre mejora significativamente la fiabilidad y robustez de los resultados y decisiones a la hora de llevar a cabo una rehabilitación. B)La nueva metodología de AS facilita la comprensión de los resultados permitiendo identificar las incertdibumbres más influyentes C)Los casos de estudio han demostrado que los ahorros pueden variar incluso de un 20% a un 70% debido a las incertidumbres. Esto demuestra que tomar decisiones en base a simulaciones deterministas puede llevar a tomar decisiones erróneas y confirma el interés de los métodos propuestos.
Keywords: Edificios - Conservación de la energía - Métodos de simulación - Tesis doctorales; Rehabilitación; Edificios; Análisis de sensibilidad; Simulación energética; Incertidumbres