Puentes térmicos lineales en CYPECAD MEP de CYPE

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Análisis numérico de puentes térmicos lineales
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CYPE Ingenieros, en colaboración con la Universidad Miguel Hernández de Elche (Alicante), y como fruto del proyecto de investigación "Desarrollo de herramienta software para integración del análisis numérico de puentes térmicos en el cálculo de la demanda energética de edificios", financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), ha desarrollado una herramienta informática que, a partir de la geometría de un edificio, es capaz de identificar y calcular los puentes térmicos incluidos en su envolvente térmica.

Este proyecto se ha plasmado en el módulo Análisis numérico de puentes térmicos lineales, que calcula de un modo preciso la Transmitancia lineal de los puentes térmicos que el programa CYPECAD MEP exporta a EnergyPlus™, LIDER o CALENER-VYP desde las solpas Estudio térmico y Climatización.

 

Proyecto de investigación

Análisis numérico de puentes térmicos lineales. Pulse para ampliar la imagen

La Universidad Miguel Hernández (UMH) y CYPE Ingenieros han llevado a cabo el proyecto de investigación "Desarrollo de herramienta software para integración del análisis numérico de puentes térmicos en el cálculo de la demanda energética de edificios", financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). Como fruto de dicho proyecto se ha elaborado una herramienta informática (el módulo Análisis numérico de puentes térmicos lineales del programa CYPECAD MEP) que calcula los puentes térmicos de la envolvente térmica de los edificios mediante un análisis numérico por elementos finitos.

En este proyecto de investigación, CYPE Ingenieros cuenta con la colaboración del Grupo de Ingeniería Energética del Departamento de Ingeniería de Sistemas Industriales de la Universidad Miguel Hernández, cuyos investigadores han participado en la definición inicial del proyecto, en la modelización de los puentes térmicos y en la validación de los resultados finales del programa.

Los puentes térmicos son zonas de la envolvente de los edificios en las que se evidencia una variación de la uniformidad de la construcción (cambio del espesor del cerramiento, de los materiales empleados, penetración de elementos constructivos con diferente conductividad, etc.). Presentan una resistencia térmica menor a la del resto de cerramientos y suponen, por tanto, pérdidas de calor en las edificaciones.

La pérdida de calor a través de los puentes térmicos repercute considerablemente en los resultados de la demanda energética, ya que puede representar, en algunos casos, hasta un 40% de las pérdidas térmicas del edificio. Por ello, analizar con precisión las características de los puentes térmicos es imprescindible para realizar un cálculo ajustado del consumo energético del edificio. Esto es posible con el módulo Análisis numérico de puentes térmicos lineales de CYPECAD MEP.

Funcionamiento del módulo Análisis numérico de puentes térmicos lineales

Activación del cálculo de puentes térmicos lineales

Análisis numérico de puentes térmicos lineales. Pulse para ampliar la imagen

Una vez introducidos los elementos constructivos en el programa CYPECAD MEP, éste identifica automáticamente los puentes térmicos de la envolvente térmica del edificio cuando se procede al cálculo (menú Resultados > Calcular) desde las solapas Estudio térmico o Climatización del programa. A continuación, en el mismo proceso de cálculo, el módulo Análisis numérico de puentes térmicos lineales calcula los puentes térmicos detectados si el usuario ha activado la opción Análisis numérico de puentes térmicos lineales del diálogo Parámetros térmicos (menú Obra > Parámetros térmicos).

Cálculo realizado

El módulo Análisis numérico de puentes térmicos lineales realiza el cálculo de los puentes térmicos mediante un análisis numérico por elementos finitos basado en el cálculo bidimensional de transferencia de calor reflejado en la norma EN ISO 10211. Mediante esta técnica de simulación por ordenador, se obtiene la Transmitancia térmica de cada puente térmico.

De este modo, se obtiene un análisis más exacto del comportamiento real de los puentes térmicos, ya que no sólo se tiene en cuenta la posición del aislamiento en los elementos constructivos sino también los materiales que los componen.

 

Gestión de fachadas ventiladas

Las fachadas ventiladas se caracterizan por poseer una cámara ventilada entre el revestimiento y el aislamiento. Estas soluciones constructivas son utilizadas cada vez más para limitar la demanda energética de los edificios,  ya que el calentamiento de la capa de aire genera una ventilación continua en el cerramiento.

El módulo Análisis numérico de puentes térmicos lineales analiza estos elementos constructivos del mismo modo que se hace en el cálculo de su transmitancia térmica. Por tanto, en el cálculo de los puentes térmicos de las fachadas ventiladas se tiene en cuenta que la resistencia térmica total del cerramiento se obtiene despreciando la resistencia de la cámara de aire y la de las demás capas situadas entre ésta y el ambiente exterior, e incluyendo una resistencia superficial exterior correspondiente al aire en calma, igual a la resistencia superficial interior del mismo elemento. Se considera que la temperatura de la cámara de aire es la temperatura exterior.

Análisis numérico de puentes térmicos lineales. Pulse para ampliar la imagen

Resultados obtenidos

Tras el cálculo, mediante la opción Visualización de puentes térmicos del menú Resultados (solapa Estudio térmico), el programa refleja las aristas esquematizadas de los puentes térmicos (dibujadas en pantalla junto a los elementos constructivos) y muestra el tipo de puente térmico detectado y su transmitancia. Pulsando sobre las aristas se puede obtener más información referente al cálculo del puente térmico: modelo de cálculo utilizado en el análisis por elementos finitos (indicando los materiales, conductividad térmica, condiciones de contorno, etc.), distribución por temperaturas en el puente térmico, líneas de flujo de calor, etc.

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En la primera versión de este módulo no se contempla el cálculo del Factor de temperatura superficial interior, por lo que el usuario deberá definirlo introduciendo su valor numérico o seleccionando los tipos predefinidos de LIDER.

Puentes térmicos lineales analizados por el módulo

Actualmente, el módulo Análisis numérico de puentes térmicos lineales tiene integrados siete de los puentes térmicos más comunes en la edificación:


Encuentro de fachada con forjado

Encuentro de Fachada con partición interior

Encuentro de fachada en esquina (vertical saliente)

Encuentro de fachada en esquina (vertical entrante)

Encuentro de fachada con cubierta plana

Encuentro de fachada con voladizo

Encuentro saliente de fachada con suelo exterior
   

En sucesivas versiones se irá ampliando el número de puentes térmicos integrados en este análisis del cálculo numérico.

Permisos de la licencia de usuario

Para que el programa CYPECAD MEP pueda calcular automáticamente los puentes térmicos incluidos en la envolvente del edificio, es necesario que la licencia de usuario disponga de permisos para utilizar los siguientes módulos:

  • Análisis numérico de puentes térmicos lineales
  • Ahorro de energía, Cumplimiento del CTE DB HE 1 o algún módulo de Cálculo de cargas térmicas
  • Exportación a EnergyPlus™ (si desea exportar a este programa o utilizarlo como motor de cálculo).

Utilización de los puentes térmicos por el programa CYPECAD MEP de CYPE

Los puentes térmicos del edificio, definidos por el usuario o calculados por el módulo Análisis numérico de puentes térmicos lineales, se emplean en el programa CYPECAD MEP para los siguientes procesos:

  • Desde la solapa Estudio térmico
  • Desde la solapa Climatización
    • Intervención en el cálculo de las cargas térmicas de calefacción.
      Si el usuario selecciona la norma UNE para calcular las cargas térmicas de calefacción, el programa tiene en cuenta las pérdidas térmicas por transmisión de calor al exterior y a espacios no calentados que se producen a través de los puentes térmicos lineales identificados por el programa.
    • Exportación a CALENER-VYP para obtener y comprobar la calificación de eficiencia energética mediante la opción general.
  • Desde las solapas Estudio térmico y Climatización
    • Exportación a EnergyPlus™, software de reconocido prestigio internacional para la simulación térmica y energética de edificios desarrollado por DOE (Department of Energy, Estados Unidos) con el que se pueden realizar estudios de demanda y consumo energético.
    • Utilización de EnergyPlus™ como motor de cálculo para obtener la demanda térmica de un edificio, compararla con la del edificio de referencia y obtener un listado justificativo de la opción general de la exigencia básica HE 1.

Versiones y módulos de CYPECAD MEP

CYPECAD MEP se compone de varios módulos que permiten unificar en un solo programa las instalaciones de un edificio. Los módulos componentes son:

Todos los módulos de CYPECAD MEP se pueden adquirir por separado, conjuntamente o combinados de diversas maneras. (Puede consultar con los departamentos Comercial, Posventa o Soporte Técnico por la combinación de módulos que mejor responda a sus necesidades).

Algunos módulos de CYPECAD MEP disponen de versión limitada (LT). Las versiones limitadas tienen las mismas herramientas y el mismo funcionamiento que la versión completa, pero condicionan el número máximo de plantas o superficie ocupada por la instalación.

Limitaciones de las versiones LT de los módulos Fontanería (DB HS 4), Gas, Contra incendios (BIEs y rociadores), Saneamiento, Telecomunicaciones y Electricidad:

  • Puede calcular hasta 5 plantas y 4 grupos.
  • El área de la zona que contenga la instalación en planta no puede superar 600 m2 por grupo de plantas.

Limitaciones de las versiones LT de los módulos Cálculo de cargas térmicas de calefacción y Cálculo de cargas térmicas de refrigeración (y las instalaciones que necesitan del cálculo de cargas para su dimensionamiento):

  • Puede calcular hasta 2 plantas.
  • La superficie de recintos definidos no puede superar 300 m2 por planta.

Existe una versión limitada de CYPECAD MEP de libre copia y distribución. Se trata de CYPECAD MEP Versión estudiantes. Dispone de las mismas herramientas que la versión completa (incluyendo todos sus módulos), pero con una serie de limitaciones relacionadas con la superficie ocupada por la instalación y con la distribución de plantas del edificio donde se encuentra.

  • Limitación de superficie:
    El rectángulo envolvente de la proyección en un plano horizontal de la instalación (incluido cualquier elemento que la componga) no puede superar 70 m2.
  • Limitaciones de plantas:
    El edificio donde se encuentra la instalación puede tener como máximo un sótano, dos plantas sobre rasante y cubierta.

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