RITE y el uso del programa TeKton3D

Introducción al uso del
programa TeKton 3D

Fernando López Murube
Dpto. Desarrollo Procedimientos Uno
Fco. Javier Trujillo Vilches
Dpto. Formación Procedimientos Uno

Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios

¿Papel de Procedimientos Uno en un curso sobre RITE?
• Desarrollo de software para el ámbito de la Arquitectura y la
Ingeniería Edificatoria.
• Justificar una normativa (en nuestro caso RITE 2007) requiere en

muchos casos realizar cálculos complejos  Uso de herramientas
informáticas.
• En nuestro caso utilizaremos TK 3D como herramienta de:
 Análisis térmico (carga y demanda).
 Ayuda en el diseño de los sistemas de climatización.
 Justificación de ciertas IT del RITE.
• Primera jornada: Presentación del programa.

• Segunda jornada: Casos prácticos.


CONTENIDOS PRIMERA SESIÓN

1.

Interface gráfica.

2.

Bases de datos.

3.

Bases de cálculo.

4.

Utilización de TK-CDT como herramienta de análisis térmico.

5.

Utilización de TK-CDT como herramienta para justificar diversas
Instrucciones Técnicas del RITE 2007.


CONTENIDOS SEGUNDA SESIÓN

CASOS PRÁCTICOS

1. Influencia de las condiciones exteriores de Tª y Hr sobre los valores
de la carga máxima.
2. Influencia de las condiciones interiores de diseño (Tª seca y Hr)
sobre la carga y la demanda.

3. Influencia del control de la ventilación sobre la demanda de energía.
4. Influencia de la variación del caudal de ventilación sobre la carga y la
demanda.
5. Variación de la carga punta y demanda al variar condiciones
exteriores, interiores, control y caudal de ventilación.


CONTENIDOS SEGUNDA SESIÓN

6. Utilización de las curvas de carga en estudios de zonificación.

7. Uso de las hojas de carga para el estudio de los procesos de
inversión térmica y trasvase de energía.
8. Obtención de las curvas carga-duración, load-factor y número de
horas equivalentes.

9. Evaluación de las pérdidas térmicas en tuberías mediante la opción
general.

Descargar versión evaluación TK3D

http://www.arqui.com/servicios/evaluacion/


1. INTERFACE GRÁFICA.

1.1. Ventana de trabajo.

1.2. Datos generales.
1.3. Creación de plantas.
1.4. Creación de espacios.
1.5. Creación de cerramientos.

1.6. Creación de sombras propias y remotas.
1.7. Creación de un capítulo de cálculo de cargas y demanda energética.
TK-CDT.


1.1. Ventana de trabajo.

Barras de herramientas
gráficas

Árbol de proyecto
Área gráfica

Capítulos


1.2. Datos generales.

Selección de los
datos climáticos.
Selección de las
cargas internas y
condiciones
operacionales por
defecto


1.3. Creación de plantas.

Norte
Árbol del
edificio

Referencia
vertical

DXF/DWG

Propiedades de
las plantas


1.4. Creación de espacios.

Definición gráfica
mediante
herramientas de
CAD

Codificación de colores:
Habitable climatizado, habitable no
climatizado, no habitable.


1.5. Creación de cerramientos.

Definición gráfica
mediante
herramientas de
CAD

Definición de la envolvente térmica:
Materiales, elementos constructivos y
funciones de los cerramientos



Estudio de sombras propias y remotas basado en el posicionamiento solar

hora a hora durante todo el año.



Se tienen en cuenta las sombras arrojadas por el propio edificio en el cálculo
de cargas y demanda energética.



Posibilidad de modelar factores de sombra en los huecos del edificio:
- Retranqueos.

- Lamas.
- Toldos.
-Voladizos.



Posibilidad de modelar sombras remotas.


1.7. Creación de un capítulo de cálculo de cargas y demanda
energética TK-CDT.

Ajuste de los parámetros de cálculo a tener en cuenta en la selección

de las condiciones climáticas exteriores.


energética TK-CDT.

Ajuste de opciones por defecto y parámetros a tener en
cuenta durante el cálculo.


energética TK-CDT.

Selección de:
- Condiciones operacionales.
- Condiciones interiores de diseño

Ajuste de los parámetros de cálculo de los espacios o zonas.


energética TK-CDT.

Ajuste de las fuentes internas:
-

Ocupación.

-

Iluminación.

-

Equipos.


energética TK-CDT.

Ajuste de los parámetros
de ventilación.


2. BASES DE DATOS

2.1. Localidades y datos climáticos.

2.2. Actividades.
2.3. Condiciones operacionales y horarios de funcionamiento.
2.4. Materiales y elementos constructivos.
2.5. Equipos y unidades terminales.





Todas las capitales de provincia.



Base de datos abierta: ampliable y modificable.



Archivos *.met
Año meteorológico tipo
CALENER GT

Condiciones exteriores
para el percentil elegido
( UNE 100001:2001)
Factores de corrección
horaria y mensual de Tª
(UNE 100014:2004 IN)
*Próximamente se adaptará a los percentiles medios anuales y datos de la Guía Nº 12 del IDAE
que acaba de aprobarse como documento reconocido.



Archivos *.met

1 dato cada hora
24 datos cada día
24 x 365 = 8760 registros
Año meteorológico tipo


2.2. Actividades.



Más de 500 actividades agrupadas por categorías.



Base de datos abierta: ampliable y modificable.


2.2. Actividades.
Datos típicos de:
Densidad de ocupación.
Condiciones operacionales.

Iluminación

Ventilación.


- Por defecto, las mismas
que CALENER.
- Ampliables y modificables
por el usuario.

Condiciones operacionales
sujetas a unos horarios
anuales, semanales y diarios.


Horarios anuales:
Distingue vivienda y terciario.
Modificables y ampliables.

Definición de hasta cinco
períodos distintos de

funcionamiento a lo largo del
año, cada uno regido por un
horario semanal.



Horarios semanales:

Definición de las C. Ops. en
días laborables, sábados y
festivos, sujetos cada uno de
ellos a un horario diario.


Horarios diarios

Podemos modelar los niveles de

ocupación, ventilación, iluminación,
etc., cada una de las horas del
día.

Tipo de dato:
- Fracción [%]
- Temperatura [ºC].
- Todo o nada [0/1]
- Caudal [renov./hora]



Base de Datos oficial actualizada
 LIDER
Ampliable a nuevos materiales.



Incluye Catálogo de Elementos
Constructivos del IETcc, versión
Sep-2009.


2.5. Equipos y unidades terminales.

Catálogos de fabricantes para la
selección de los equipos y

unidades terminales para
climatización.
Simulación de equipos  Curvas
por defecto CALENER VYP.

Preparado para utilización futura
de curvas de funcionamiento de
fabricantes.


3. BASES DE CÁLCULO
1.

CTE y RITE

2.

Documentos reconocidos

3.

Normas UNE

4.

Métodos de cálculo

5.

Desarrollo de los cálculos


3.1. CTE Y RITE-2007 (R.D. 47/2007)


CTE
o
o

Transmitancias límite y máximas CTE-HE1.

o

Permeabilidad al aire de puertas y ventanas.

o

Calidad del aire interior en viviendas CTE-HS3.

o


Zonas climáticas HE1.

Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación CTE-HE3.

RITE
o

Calidad térmica del ambiente. Condiciones interiores. IT 1.1.4.1

o

Calidad aire interior. Ventilación. IDA, ODA y AE. IT 1.1.4.2

o

Estimación de consumos mensual y anual. IT 1.2.3

o

Simultaneidad de cargas. Generación de frío y calor. IT 1.2.4.1.1

o

Aislamiento térmico de redes de tuberías. IT. 1.2.4.2.1

o

Recuperación del calor del aire de extracción, enfriamiento gratuito
y zonificación. IT 1.2.4.5

o

Salas de calderas IT 1.3.4.1.2


3.2. Documentos reconocidos


Basado en el “Documento de Condiciones de Aceptación de

Programas Informáticos Alternativos” a LIDER y CALENER (IDAE y

Ministerio de la vivienda):
o

Impone un Nivel mínimo de modelización.

o

Define las hipótesis comunes y valores por defecto.

o

Datos climáticos oficiales anuales hora a hora. Archivos *.met

o

Catálogo de materiales I.EduardoTorroja C.C.

o

Condiciones operacionales programas oficiales.

o

Factores de corrección y curvas de comportamiento de
equipos según CALENER VYP.

o

Coeficientes de paso desde energía final a emisiones CO2.


3.3. Normas UNE


Condiciones climáticas de proyecto UNE 100001:2001 y UNE
100014:2004



Condiciones interiores de proyecto UNE-EN ISO 7730:2006



Transmisión de calor por el terreno UNE-EN ISO 13370:1999



Ventilación de edificios no residenciales UNE-EN 13779:2005



Pérdidas térmicas en tuberías UNE-EN ISO 12241



Sistemas de expansión UNE 100155:2004



Salas de máquinas UNE 100020:2005


3.4. Métodos de cálculo


Cargas térmicas: Funciones de transferencia (TFM) desarrollado por
ASHRAE descrito en HVAC FUNDAMENTALS.



Radiación solar: Modelo desarrollado Bird y Hulstrom (modelo “C”
de Iqbal). Directa, difusa y reflejada.



Sombras propias y remotas calculadas según la posición solar.



Transmisión de calor en muros transitorio. Coeficientes CTFs
calculados por el método State Space.



Infiltraciones: Modelo de zona única. Presión interior dependiente de
la velocidad media del viento y fachadas expuestas.



Potencia térmica: Modelo termostático de control proporcional con
banda perdida y gamas dobles de reducción de la sección de paso.


3.5. Desarrollo de los cálculos (I)


Cálculo de ganancias instantáneas para:
o
o



8760 horas del año tipo meteorológico.
240 horas de los 10 días tipo percentiles.

Conversión de las ganancias instantáneas a carga térmica

supuesta constante la temperatura interior de los locales.


3.5. Desarrollo de los cálculos (II)


Cálculo de la potencia de suministro/extracción de calor de los
equipos acondicionadores teniendo en cuenta las condiciones
operacionales y que las temperaturas de consigna pueden variar.
o

Días tipo percentiles (condiciones extremas) -> Dimensionado

o

Año meteorológico (evolución “real”) -> Demanda de energía


3.5. Desarrollo de los cálculos (III)


Obtención de la demanda de energía teórica en cada espacio.



Evolución de la temperatura interior en cada local.



Análisis térmico. Herramienta para el diseño de los sistemas.



Simulación del funcionamiento de los equipos y unidades terminales.
Aplicación de los factores correctores por carga parcial, variación de
la capacidad y del consumo nominal…



Cálculo del consumo energético y de las emisiones de CO2.


4. UTILIZACIÓN DE TK-CDT COMO HERRAMIENTA DE
ANÁLISIS TÉRMICO
4.1. Introducción.

4.2. Obtención de la demanda energética por espacios y total del edificio.
4.3. Obtención de las hojas de carga para refrigeración y calefacción.
4.4. Obtención de las curvas de carga horaria y carga-duración.
4.5. Obtención de la potencia media, máxima, número de horas equivalentes

a plena carga y factor de carga.
4.6. Estudio de zonificación.
4.7. Estudio de los procesos de inversión térmica.
4.8. Transvase de energía y acumulación.
4.9. Evaluación de las pérdidas térmicas en redes de tuberías.


4.1. Introducción.


Análisis térmico  Estudia la variación temporal y espacial de las cargas

térmicas.


Herramienta fundamental  Obtención de las curvas de carga.



Utilidad:
o

Estudio de las cargas máximas y de la demanda energética.

o

Selección de sistemas y equipos de climatización.

o

Estudios de zonificación.

o

Estudios de inversión térmica.

o

Fraccionamiento de la potencia.

o

Análisis de los costes de operación.

o

…


4.2. Obtención de la demanda energética por espacios y total
del edificio.

Tablas de demanda energética del edificio en base mensual y anual.
(*) Estimación de consumos y emisiones considerando consumos energéticos iguales a demandas
(rendimientos unitarios) y coeficientes de paso de electricidad para refrigeración y gasóleo para calefacción.


4.2. Obtención de la demanda energética por espacios y total
del edificio.

Tablas de demanda energética anual y cargas máximas por espacios.
(*) Estimación de emisiones considerando consumos energéticos iguales a demandas (rendimientos
unitarios) y coeficientes de paso de electricidad para refrigeración y gasóleo para calefacción.


4.3. Obtención de las hojas de carga para refrigeración y calefacción

Desglose de cargas para la hora y el día en el que se produce el pico
máximo, seleccionadas las condiciones exteriores para un percentil concreto del
día tipo (UNE 100001 y 100014).



Curva de carga horaria
(para una zona, día tipo de un mes concreto, percentil concreto)



Desglose detallado de la carga para el día y la hora
del año donde se produce la carga pico.

Representación
gráfica de la hoja
de carga



Curva de carga-duración para el año meteorológico.


4.5. Obtención de las potencias media y máxima, número de
horas equivalentes a plena carga y factor de carga.


4.5. Obtención de las potencias media y máxima, número de
horas equivalentes a plena carga y factor de carga.

D
LF

PM HF
PM
PP

PP HEPC 16500 kWh

HEPC
HF

0,64




Uso de las curvas de carga horaria como herramienta de análisis de posibles

agrupaciones de espacios en una misma zona.


Dos zonas serán tanto más diferentes cuanto mayor sea el desplazamiento

horario de sus valores máximos.

Las cargas máximas se producen a horas distintas y el perfil de horario
de carga es diferente  Zonas no agrupables.



Aspectos a tener en cuenta para la zonificación: orientación, horarios de

funcionamiento, epidermis, sombreado, ventilación, …


Hipótesis de partida:
- Localidad: Málaga
- Uso: Plantas de oficinas.
- Cond. Ops.: Intensidad media 16 horas.
- Mismas calidades de cerramientos para
todos las zonas.
- Zonas con idéntica
superficie, ocupación, iluminación y
N4
N3
N2
N1

equipos.
E1

I2
I1

O2

E2
I3

I4
O1

S1
S2

SO

SE

Planta tipo con 16 zonas con
distintas orientaciones.




Zonificación por orientación.

Julio 15 hs
N1, N2, N3, N4

Julio 15 hs
E1, E2, SE

Octubre 14 hs
S1, S2

Julio 16 hs
O1, O2,
SO

I1 ,I2, I3, I4
Carga máxima refrigeración




Condiciones operacionales distintas.

Intensidad media

Intensidad media

12 horas

8 horas


4.7. Estudio de los procesos de inversión térmica (I)


Inversión térmica sucesiva: Paso de régimen invierno a verano y/o viceversa

dentro de una mismo espacio o zona.
•

Cargas siempre +:
- Radiación solar cristal.
- Ocupación.
- Iluminación.
- Equipos.

•

Pueden cambiar de signo:
- Transmisión envolvente.
- Ventilación.

 Se necesita una unidad terminal
capaz de pasar instantáneamente de
frío a calor.


4.7. Estudio de los procesos de inversión térmica (II)


Inversión térmica simultánea: Durante el mismo período de tiempo un grupo

de espacios tienen demanda positiva y otro grupo demanda negativa.



Se

necesita

generación

que

un

equipo

de

sea

capaz

de

suministrar frío y calor al mismo
tiempo (ej: 4 tubos).


4.7. Estudio de los procesos de inversión térmica (III)


Inversión térmica combinada: Se producen durante el período de tiempo

considerado los dos tipos de inversión térmica descritas.


4.8. Transvase de energía y acumulación.


Transvase de energía: Utiliza los excedentes térmicos de zonas funcionando

en régimen de verano para calentar zonas con necesidades de calefacción.


4.9. Evaluación de las pérdidas térmicas en redes de tuberías.
•

Cálculo del nivel de aislamiento mínimo de acuerdo al procedimiento

simplificado de la IT 1.2.4.2.1.2
•

Justificación mediante el procedimiento alternativo IT. 12.4.2.1.3 según los

criterios de la UNE-EN ISO 12241
•

Pérdidas térmicas

globales en el conjunto
de las conducciones no
superiores al 4% de la

potencia
transportada.

máxima


5.

UTILIZACIÓN

DE

TK-CDT

COMO

HERRAMIENTA

DE

JUSTIFICACIÓN DE DEL RITE 2007.
Uso de las curvas de carga horaria y carga duración.



IT 1.2.4.1.1.2. Se estudiarán las distintas cargas al variar la hora del día y el

mes del año, para hallar la carga máxima simultánea, así como las cargas
parciales y la mínima, con el fin de seleccionar el tipo número de generadores.


IT 1.2.4.1.2.2. Fraccionamiento de potencia: Se dispondrá del número de

generadores necesarios en número potencia y tipos adecuados, según el perfil de
la demanda de energía térmica prevista.


IT 1.2.4.1.3.2. Escalonamiento de potencia en centrales de generación de

frío.


IT 1.2.4.5.4. Zonificación.


5.

UTILIZACIÓN

DE

TK-CDT

COMO

HERRAMIENTA

DE

JUSTIFICACIÓN DE DEL RITE 2007.
Cálculo de las pérdidas energéticas en las redes de
tuberías.


IT 1.2.4.2.1.3.2. Aislamiento térmico de las redes de tuberías. Procedimiento

alternativo al método simplificado.  Basado en UNE EN ISO 12241.

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