ES2607137T3 - Procedimiento para la determinación de la necesidad de calor de calefacción de edificios residenciales - Google Patents

Procedimiento para la determinación de la necesidad de calor de calefacción de edificios residenciales Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la determinación de la necesidad de calor de calefacción típica para un edificio residencial (1), cubierta por un aparato calefactor (2), en el que el aparato calefactor (2) cede el calor a través de un medio portador de calor caliente a través de un circuito calefactor (3) al edificio residencial, en el que el aparato calefactor (2) comprende sensores de temperatura de avance y de retorno (8, 9) para la medición de la diferencia de temperatura del medio portador de calor entre avance y retorno del circuito calefactor (3) así como un sensor de la corriente volumétrica (7) para la medición de la corriente volumétrica o corriente de masas del medio portador de calor, caracterizado por las etapas - medición de la diferencia de la temperatura del medio portador de calor entre avance y retorno del circuito calefactor (3), medición de la corriente volumétrica o corriente de masas del medio portador de calor y cálculo de la potencia térmica a partir de los datos medidos, - medición de la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura exterior, - determinación de los parámetros medios de polinomio, con preferencia de un polinomio de primer grado, que describe la dependencia de la potencia calefactora desde la diferencia entre temperatura ambiente y la temperatura exteriores, - cálculo de una necesidad de calor de calefacción típica para el edificio residencial con la ayuda de los parámetros del polinomio y con la ayuda de un perfil de tempo de diferencias entre temperatura ambiente y temperatura exterior durante un periodo de tiempo determinado.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la determinacion de la necesidad de calor de calefaccion de edificios residenciales
Un certificado sobre la eficiencia energetica general de edificios, de acuerdo con la Directiva Europea 2010/31/EU sobre la eficiencia energetica general de edificios o partes de edificios debe proporcionar informaciones aplicables a potenciales compradores o inquilinos de edificios o partes de edificios sobre la eficiencia energetica general del edificio asf como instrucciones practicas para su mejora. Por ejemplo, para Alemania, la Regulacion sobre Ahorro de Energfa EnEV regula el registro de datos y la utilizacion de los datos. Los certificados energeticos son emitidos a traves de asesores energeticos, instaladores y otros grupos profesionales espedficos del ramo. Se distingue entre certificados energeticos de consumo y certificados de necesidad de energfa.
Inquilinos y compradores prefieren el Certificado Energetico de Consumo, puesto que este es considerablemente mas sencillo de crear para el tecnico y, por lo tanto mas favorable. A tal fin, deben estar disponibles datos de consumo durante un periodo de tiempo con la ayuda de tres liquidaciones anuales del suministrador de energfa. Sin embargo, esto tiene el inconveniente de que este esta influenciado por el comportamiento del usuario. En la practica, con frecuencia es imposible proporcionar por separado los datos de consumo para calefaccion y para el calentamiento del agua caliente central. Ademas, los ahorros de energfa, por ejemplo, a traves de medidas de saneamiento del aislamiento termico en el edificio residencial solamente son aparentes en un certificado energetico emitido nuevo, de manera que un certificado de consumo solamente se puede emitir tres anos despues de la medida de saneamiento, puesto que solo despues de este periodo de tiempo se proporcionan los datos de consumo necesarios.
Los certificados energeticos de necesidad se calculan con la ayuda de la estructura de la envolvente del edificio. En edificios mas antiguos con estructura de pared parcialmente confusa se estiman las perdidas de calor a traves de los componentes desconocidos, lo que puede conducir a una falsificacion del certificado de necesidad de energfa. La creacion es costosa y cara.
Ademas, es considerable el procedimiento para el calculo de una necesidad de calor nominal de un sistema de calefaccion de la publicacion de patente EP1215445 A2. Se propone que en funcion del tiempo se mida la temperatura exterior y en funcion del tiempo se mida una variable caractenstica para la cesion de energfa de la fuente de calor al sistema de calefaccion y a partir de los valores medidos se calcula la necesidad de calor nominal, siendo medida al menos hasta que la relacion entre una necesidad de calor nominal maxima calculada y una necesidad de calor nominal minima calculada sea mayor que un valor predeterminado, siendo este valor predeterminado mayor que 1.
Por lo tanto, el cometido de la invencion es preparar una alternativa al calculo de la necesidad de calor de calefaccion de edificios, que evite los inconvenientes mencionados anteriormente.
Este cometido se soluciona de acuerdo con la invencion por medio de un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1. A tal fin, se mide continuamente la diferencia de la temperatura entre el avance y el retorno del circuito de calefaccion. Esto se puede realizar, por ejemplo, por medio de dos sensores de temperatura, cuyos valores de medicion se restan uno del otro. La diferencia de la temperatura obtenida de esta manera se multiplica por la corriente volumetrica, que es detectada a traves de un sensor de corriente volumetrica. Esto se puede realizar de la misma manera con un sensor de la corriente de masas, puesto que la corriente volumetrica y la corriente de masas son equivalentes. A partir del producto de la diferencia de la temperatura y la corriente volumetrica se puede determinar la potencia calefactora alimentada al edificio. Ademas, se determina la diferencia de la temperatura entre la temperatura ambiente y la temperatura exterior. A partir de los valores medidos ahora se determinan los parametros promedios de un polinomio, que describe la relacion segun formula entre diferencia de temperatura y potencia calefactora. Puesto que los valores de medicion presentan, por una parte, inseguridades de medicion y, por otra parte, aparecen retardos en virtud de la inercia termica del edificio residencial, se determinan los parametros con la ayuda de procedimientos de identificacion de parametros conocidos, en principio, a partir de la estadfstica y del procesamiento de senales digitales, por ejemplo sobre la base de la desviacion media al cuadrado, promediada durante un periodo de tiempo mas largo. Sobre la base del polinomio de parametros de este tipo se calcula ahora la necesidad de calor de calefaccion tfpico para el edificio residencial, simulando e integrando durante un periodo de tiempo determinado un perfil de la temperatura ambiente - temperatura exterior. En principio, tambien es posible indicar, en lugar de la potencia calefactora, una necesidad de calor de calefaccion durante un periodo de tiempo fijo pequeno, lo que es ffsicamente equivalente.
En un desarrollo del procedimiento, se refiere como periodo de tiempo un ano y la necesidad de calor de calefaccion se refiere a la superficie del edificio residencial en metros cuadrados.
En un desarrollo especialmente ventajoso del procedimiento, el polfgono contiene adicionalmente un miembro que representa la inercia termica del edificio residencial, cuya constante de tiempo se identifica de la misma manera con un procedimiento de identificacion de parametros conocido en principio.
La ventaja del procedimiento de acuerdo con la invencion es que la necesidad de calor de calefaccion se puede registrar con sensores presentes en el interior de los aparatos calefactores sobre un conjunto de datos de tiempo
atmosferico, que representa la temperatura exterior, y una temperatura ambiente normalizada, para calcular una necesidad dinamica de calor de calefaccion para el edificio residencial, que no esta influenciada por el comportamiento del usuario. El aparato de calefaccion calcula automaticamente la necesidad de calor de calefaccion (kWh/m2*a) certificada en el certificado energetico.
5 La invencion se explica ahora con la ayuda de las figuras. La figura 1 muestra un dispositivo para la realizacion del procedimiento de acuerdo con la invencion. La figura 1 representa esquematicamente un edificio residencial 1, en el que estan previstos varios radiadores 12, 14, que son controlados, respectivamente, a traves de una valvula 13, 15. Un aparato calefactor 2 alimenta con calor a traves de un intercambiador de calor 5, por ejemplo un quemador, el edificio residencial. A tal fin, se hace circular un medio portador de calor en el circuito calefactor 3 con la ayuda de
10 una bomba de circulacion 4. De esta manera, se alimentan los radiadores 12, 14 con calor. Unos sensores de temperatura 9, 8 detectan la temperatura del avance y del retorno del circuito de calefaccion. Un sensor de corriente volumetrica 7 detecta la corriente volumetrica o bien un sensor de corriente de masas detecta la corriente de masas. A partir de ello se puede calcular la potencia cedida. A tal fin se alimentan los datos del sensor de temperatura de avance 9, del sensor de temperatura de retorno 8 y del sensor de corriente volumetrica 7 a un aparato de control 6.
15 De la misma maneras, el aparato de control 6 dispone de los datos de un sensor de temperatura ambiente (10) y de un sensor de temperatura exterior 11.
Todos los sensores mencionados estan presentes habitualmente de todos modos en un aparato calefactor 2 de acuerdo con el estado de la tecnica o bien en un edificio 1 equipado con un aparato calefactor 2.
A continuacion se describe el procedimiento de acuerdo con la invencion.
20 Por medio de los sensores de temperatura 9, 8 en el avance y en el retorno y por medio del sensor de corriente volumetrica se puede calcular la cantidad de calor cedida por el aparato de calefaccion de manera separada para la necesidad de calor de calefaccion e independientemente de la necesidad de agua caliente. Para el calculo de la necesidad de calor de calefaccion del edificio residencial no se tiene en cuenta la cantidad de calor para la necesidad de agua caliente.
25 En primer lugar, se determina una cantidad de calor, que esta asociada a un periodo de tiempo determinado. De manera equivalente a ello, se puede tener en cuenta tambien la potencia calefactora, que se promedia, por ejemplo, durante un periodo de tiempo determinado. Las cantidades de calor se pueden sanear sobre varios periodos de tiempo.
Q = £F=0/[^ *p*cw
(T - T )]
Avance Retorno
*
dt
30 La cantidad de calor calculada de esta manera se registra sobre la diferencia a partir del calor ambiente promediado sobre el periodo de tiempo (i) considerado y la temperatura exterior promediada. El resultado es un conjunto de puntos dependiente del numero de los puntos de datos (n) registrados, que son memorizados como parejas de valores. Estas parejas de valores se pueden registrar, por una parte, de manera consecutiva creciente o rotatoria. Sobre las parejas de valores se forma una recta de regresion lineal, que agana en exactitud con la frecuencia de 35 puntos de datos. En realidad, esto se realiza a traves de una identificacion de parametros. Las parejas de valores, que a pesar de la temperatura exterior reducida, solamente muestran una necesidad reducida de calor de calefaccion (por ejemplo, en virtud de valvulas de termostato cerradas ausentes), se pueden compensar con la ayuda de otras parejas de valores, de manera que no se falsifican la regresion o bien los parametros identificados. Los parametros identificados caracterizan la necesidad de calor de calefaccion dependiente de la temperatura, 40 espedfica del edificio.
La relacion entre la cantidad de calor relacionada con el tiempo o bien la potencia calefactora y la diferencia de temperatura ambiente y la temperatura exterior se determina en el procedimiento de acuerdo con la invencion a traves del aparato de control 6 por medio de una identificacion de los parametros a y b de la ecuacion y = a x + b. Opcionalmente, tambien otro miembro puede ser el comportamiento de inercia termica en la forma y(t) = Tx(t) + ax(t) 45 + b, en la que tambien se identifica el parametro T.
De esta manera, para cada pareja discrecional forma por la temperatura ambienta y la temperatura exterior se puede calcular la necesidad de calor de calefaccion (kWh) necesaria durante un periodo de tiempo individual. A partir de estos valores de la necesidad de calor de calefaccion deben formarse sumas sobre un intervalo de tiempo del conjunto de datos del tiempo atmosferico de referencia aplicado (segun EnEV), por ejemplo valores diarios o valores 50 mensuales. Por lo demas, debe establecerse una temperatura ambiente, a la que se refiere la necesidad de calor de calefaccion certificada. Por esta via se elimina el comportamiento del usuario con respecto a la temperatura ambiente preferida, Adicionalmente debe indicarse la temperatura lfmite de calor de la temperatura exterior, a la que se desconecta el aparato de calefaccion.
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45
Q — Y.f=i[cuando (T < Temperatura Umite de calor; a * (T -T ) + b; 0)] *i
exterior interior exterior
n = numero de los conjuntos de datos
i = dfas
Texterior = temperatura exterior a partir del conjunto de datos de tiempo atmosferico de referencia Tinterior = temperatura ambiente establecida (por ejemplo 22°C)
Con la entrada de la superficie caliente en m2 se puede emitir la necesidad de calor de calefaccion normalizada con la unidad kWh/m2 a.
Cuando la curva caractenstica de regresion o bien la identificacion de los parametros se forma sobre un conjunto de valores de medicion rotatorios, esta se actualiza continuamente, con lo que son aparentes inmediatamente las medidas de saneamiento del aislamiento termico, sin que deba encargarse un nuevo certificado energetico al instalador. En el conjunto de valores de medicion de, por ejemplo, 365 valores diarios, la curva caractenstica de regresion se reduce o bien se modifican los parametros a partir del dfa de la medida de saneamiento hasta que la curva caractenstica se ha actualizado totalmente al cabo de un ano.
Cada certificado energetico debe contener "Recomendaciones para la modernizacion economica". Pero en un certificado de consumo no se contemplan parametros del edificio, con lo que solamente se da una recomendacion general. Estas instrucciones generales, que se recomiendan por el emisor del certificado energetico, se pueden crear tambien en el procedimiento descrito aqrn automaticamente con la ayuda de parametros depositados, como la antiguedad de la instalacion de calefaccion, la comparacion de consumo con edificios de referencia o medidas estandar depositadas.
Ejemplo: En un edificio de referencia con una superficie caliente de 120 m2 se calcula la cantidad de calor generado diariamente con el procedimiento de acuerdo con la invencion. A partir de estos valores calculados y la diferencia de los valores medios diarios medidos de la temperatura ambiente y la temperatura exterior se forman parejas de valores. Como se representa en la figura 2, a partir de estas parejas de valores se deriva la recta de regresion, lo que se realiza segun el procedimiento en el aparato de control 6 del aparato de calefaccion 2 a traves de una identificacion de parametros, por ejemplo segun el metodo del error cuadratico mmimo.
y = a x + b con a = 5,1965 y b = 19,381
El conjunto de datos del tiempo atmosferico de referencia existfa para este ejemplo con valores medios mensuales. La temperatura ambiente se fijo en 22°C y la temperatura lfmite de calefaccion en 12°C. La Tabla en la figura 3 representa los valores calculados periodicamente. El periodo era en este ejemplo un mes. Tambien se pueden utilizar otros periodos de tiempo, especialmente periodos mas cortos. Los valores calculados periodicamente se suman:
Xl2 [cuando (temperatura exterior de referencia <
temperatura Imite de calefaccion; (5,1965 * (temperatura ambiente) - 19,381) * numero de d^as al mes]; 0) / area caliente
Por lo tanto, el edificio tiene, a una temperatura ambiente de 22°C, una necesidad de calor de calefaccion de 131 kWh/m2a.
Lista de
! signos de referencia
1
Edificio residencial
2
Aparato de calefaccion
3
Circuito de calefaccion
4
Bomba de circulacion
5
Intercambiador de calor
6
Aparato de control
7
Sensor de corriente volumetrica
8
Sensor de temperatura de retorno
9
Sensor de temperatura de avance
10
Sensor de
11
Sensor de
12
Radiador
13
Valvula
14
Radiador
15
Valvula
temperatura ambiente temperatura exterior

Claims (3)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. - Procedimiento para la determinacion de la necesidad de calor de calefaccion tipica para un edificio residencial
    (1) , cubierta por un aparato calefactor (2), en el que el aparato calefactor (2) cede el calor a traves de un medio portador de calor caliente a traves de un circuito calefactor (3) al edificio residencial, en el que el aparato calefactor
    (2) comprende sensores de temperatura de avance y de retorno (8, 9) para la medicion de la diferencia de temperature del medio portador de calor entre avance y retorno del circuito calefactor (3) asf como un sensor de la corriente volumetrica (7) para la medicion de la corriente volumetrica o corriente de masas del medio portador de calor, caracterizado por las etapas
    - medicion de la diferencia de la temperatura del medio portador de calor entre avance y retorno del circuito calefactor (3), medicion de la corriente volumetrica o corriente de masas del medio portador de calor y calculo de la potencia termica a partir de los datos medidos,
    - medicion de la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura exterior,
    - determinacion de los parametros medios de polinomio, con preferencia de un polinomio de primer grado, que describe la dependencia de la potencia calefactora desde la diferencia entre temperatura ambiente y la temperatura exteriores,
    - calculo de una necesidad de calor de calefaccion tfpica para el edificio residencial con la ayuda de los parametros del polinomio y con la ayuda de un perfil de tempo de diferencias entre temperatura ambiente y temperatura exterior durante un periodo de tiempo determinado.
  2. 2. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el periodo de tiempo es un ano y por que la necesidad de calor de calefaccion se refiere al numero de metros cuadrados del edificio residencial.
  3. 3. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el polinomio contiene adicionalmente y un componente que representa la inercia termica del edificio residencial (1), cuya constante media de tiempo se determina.
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