Validación de un modelo RC de suelo radiante para programas de simulación térmica de edificios

Resumen

La climatización en edificios mediante superficies radiantes puede llegar a suponer una mejora del confort térmico y un ahorro energético de más del 30 % en comparación con los sistemas convencionales de acondicionamiento de aire. Para evaluar el comportamiento de estos sistemas es necesario disponer de un modelo de predicción suficientemente preciso que pueda ser integrado en un programa de simulación térmica de edificios. Modelos detallados y multidimensionales, basados en métodos numéricos, como puede ser el método de elementos finitos (MEF), tienen un alto grado de precisión, pero su complejidad implica un consumo de recursos y tiempo computacional demasiado elevado como para ser integrados en estos programas. Por el contrario, los modelos simplificados son idóneos por su sencillez y rapidez, con un grado de precisión aceptable en muchas situaciones. La mayoría de los modelos simplificados desarrollados y utilizados por los programas actuales, como EnergyPlus o TRNSYS, son bidimensionales y están basados en métodos muy conocidos, como el método de la función de transferencia en conducción de calor, métodos que utilizan un enfoque de intercambiador de calor ε-NTU, o bien el método de resistencia-capacidad. En el presente trabajo se estudia el grado de precisión, y por tanto, el rango de aplicación, de un modelo simplificado, analítico y unidimensional de suelo radiante basado en el método de resistencia-capacidad para su acoplamiento con programas de simulación térmica de edificios. En primer lugar, se describe el modelo analítico. A continuación, mediante simulación por elementos finitos, se obtienen los resultados para un extenso grupo de casos variando la configuración geométrica. Por último, se obtienen los resultados de la aplicación del modelo unidimensional y se contrastan en términos de temperaturas superficiales y flujos de calor. Los resultados muestran un extenso campo de validez de aplicación del modelo unidimensional transitorio.