Nuevo HULC 2019
Alumbrada hace poco la nueva versión de la Herramienta Unificada Lider Calener (HULC para los que solemos tener que lidiar con ella) como herramienta de comprobación del CTE HE 2019, varias han sido las preguntas que han surgido sobre su funcionamiento.
La presente entrada en el blog seguramente no dé respuesta a la mayor parte de ellas, pero espera arrojar luz sobre el funcionamiento de la demanda de ventilación y el efecto que distintas combinaciones pueden tener en ella.
Se parte del método empírico, es decir, pruebas realizadas en varios modelos y análisis de los resultados obtenidos.
El proceso trata de ser lo más objetivo posible y siempre abierto a las consideraciones de otros técnicos, por lo que se ofrecen en distintos enlaces los archivos de cálculo empleados para que puedan reproducirse los ensayos por terceras personas.
Mencionar que las consultas oficiales sobre HULC deben tramitarse a través del siguiente enlace:
https://consultas.codigotecnico.org/public_submit/?queue=HULC
La presente entrada en el blog seguramente no dé respuesta a la mayor parte de ellas, pero espera arrojar luz sobre el funcionamiento de la demanda de ventilación y el efecto que distintas combinaciones pueden tener en ella.
Se parte del método empírico, es decir, pruebas realizadas en varios modelos y análisis de los resultados obtenidos.
El proceso trata de ser lo más objetivo posible y siempre abierto a las consideraciones de otros técnicos, por lo que se ofrecen en distintos enlaces los archivos de cálculo empleados para que puedan reproducirse los ensayos por terceras personas.
Mencionar que las consultas oficiales sobre HULC deben tramitarse a través del siguiente enlace:
https://consultas.codigotecnico.org/public_submit/?queue=HULC
Comenzamos...
Modelo base
Modelo sencillo de vivienda de 3 dormitorios con fachada sur, de manera que permite comparar los resultados sin que interfieran otros elementos. En este caso se sitúa en Madrid (zona D3).
Puede parecer sencillo, pero en realidad se asemeja bastante a los modelos que emplea la norma EN 15265 para calibrar procedimientos de cálculo.
Puede parecer sencillo, pero en realidad se asemeja bastante a los modelos que emplea la norma EN 15265 para calibrar procedimientos de cálculo.
Se analiza la vivienda como un solo espacio, evitando dispersiones por acoplamiento térmico entre estancias.
Con una superficie de 83,16m2 y altura de 2,61m, todos los cerramientos son adiabáticos a excepción de la fachada sur, en el que se disponen una ventana por estancia (siendo mayor la del salón).
Con una superficie de 83,16m2 y altura de 2,61m, todos los cerramientos son adiabáticos a excepción de la fachada sur, en el que se disponen una ventana por estancia (siendo mayor la del salón).
Todos los modelos de cálculo empleados pueden descargarse en el siguiente enlace:
modelos_hulc_2019.rar |
Se han analizado los resultados propios de HULC (HE1, demanda y HE0), así como los internos (archivos binarios de intercambio con VyP, archivos de resultados mensuales y valores horarios).
La comparativa de resultados en Excel puede descargarse en el siguiente enlace:
comparativa.xlsx |
Resultados obtenidos
Modelo 0. Base de cálculo
Caudal de ventilación 33 l/s, según establece el CTE HS3, para un uso de dos baños y cocina.
Se incorpora un ventilador sin consumo de energía, ya que el objetivo principal es evaluar las demandas térmicas producidas por ventilación.
Tras el cálculo se comprueba que la ventilación supone en este modelo el 73% de las pérdidas de calefacción. Era de esperar este aumento ya que los niveles de aislamiento en el CTE2019 son superiores a versiones anteriores, mientras que los caudales de ventilación del HS3 se mantienen.
Parece evidente que la reducción de la demanda por ventilación es primordial en la nueva reglamentación y mucho más efectiva en el cómputo general que invertir en elevar el aislamiento del edificio.
Se incorpora un ventilador sin consumo de energía, ya que el objetivo principal es evaluar las demandas térmicas producidas por ventilación.
Tras el cálculo se comprueba que la ventilación supone en este modelo el 73% de las pérdidas de calefacción. Era de esperar este aumento ya que los niveles de aislamiento en el CTE2019 son superiores a versiones anteriores, mientras que los caudales de ventilación del HS3 se mantienen.
Parece evidente que la reducción de la demanda por ventilación es primordial en la nueva reglamentación y mucho más efectiva en el cómputo general que invertir en elevar el aislamiento del edificio.
Modelo 1. Eliminación de ventilación nocturna
Se procede a eliminar del modelo base la ventilación nocturna de 4 r/h en verano.
Como era de esperar los datos de demanda de calefacción se mantienen constante, mientras que los de refrigeración aumentan un 82%. En cuanto a los valores de HE0, la EPnr aumenta un 30% y la EPt un 20%.
Parece evidente que la ventilación nocturna, real o no, en zonas de clima severo de verano sigue siendo una estrategia necesaria para el control de la demanda de refrigeración.
En el gráfico se muestra la reducción mensual del refrescamiento gratuito en verano del modelo sin ventilación nocturna (curva verde) sobre el modelo base (azul):
Como era de esperar los datos de demanda de calefacción se mantienen constante, mientras que los de refrigeración aumentan un 82%. En cuanto a los valores de HE0, la EPnr aumenta un 30% y la EPt un 20%.
Parece evidente que la ventilación nocturna, real o no, en zonas de clima severo de verano sigue siendo una estrategia necesaria para el control de la demanda de refrigeración.
En el gráfico se muestra la reducción mensual del refrescamiento gratuito en verano del modelo sin ventilación nocturna (curva verde) sobre el modelo base (azul):
Modelo 2. Espacio No Habitable inferior.
Se trataba de comprobar una antigua incidencia de HULC: la transferencia de temperatura desde espacios NH a pesar de declarar las separaciones como adiabáticas.
Se realiza un modelo con el espacio base el primera planta sobre un espacio no habitable de similar geometría y entre ambos una separación adiabática.
Se realiza un modelo con el espacio base el primera planta sobre un espacio no habitable de similar geometría y entre ambos una separación adiabática.
Tras el cálculo parece evidente que la tranferencia se sigue produciendo.
Es fácilmente comprobable modificando la transmitancia del elemento separador entre espacio P02_E01_FI001, lo que permite ver cómo afecta a los valores de demanda y temperatura del aire en el espacio habitable.
De ser considerada la separación realmente como adiabática, esta situación no debería de producirse.
Podría pensarse que se trata de un procedimiento de cálculo de HULC para separaciones adiabáticas, por lo que se desarrolla el modelo 2a (igualmente descargable), en el que el mismo espacio habitable en planta 1 se separa del exterior mediante un suelo adiabático.
Es fácilmente comprobable modificando la transmitancia del elemento separador entre espacio P02_E01_FI001, lo que permite ver cómo afecta a los valores de demanda y temperatura del aire en el espacio habitable.
De ser considerada la separación realmente como adiabática, esta situación no debería de producirse.
Podría pensarse que se trata de un procedimiento de cálculo de HULC para separaciones adiabáticas, por lo que se desarrolla el modelo 2a (igualmente descargable), en el que el mismo espacio habitable en planta 1 se separa del exterior mediante un suelo adiabático.
En este caso se mantiene la integridad del cálculo y no se generan cargas adicionales por el suelo, por lo que se puede concluir que el problema se produce unicamente al adosar un espacio NH.
Modelo 3. Modificación de valores de caudal
Se trata de comprobar que caudal es el predominante en el cálculo, si bien el introducido el l/s en la pantalla de datos generales o el definido en m3/h en VyP para el equipo de aire primario.
Se comprueba que HULC adopta el último de ambos que se haya introducido, corrigiendo el anterior, por lo que es indistinto cómo se realice.
Algunas anotaciones sobre este asunto:
Algunas anotaciones sobre este asunto:
- 1.- VyP obliga a disponer de ventilador en vivienda, coherente con el HS3 que no permite la ventilación natural (…quizás no tanto con sistemas pasivos)
- 2.- Vyp tan solo permite un sistema de ventilación asociado, lo que en bloques de viviendas puede suponer un problema, ya que suelen disponer de varios ventiladores según el caudal de extracción de cada columna. No habrá más remedio en estos casos que promediar sus propiedades es para introducirlas.
- 3.- Resulta complejo introducir los consumos por curva de caudal, ya que la mayor parte de los ventiladores presentan valores en una gráfica presión-caudal-consumo, por lo que más que la curva de fabricante es necesaria una curva específica de funcionamiento del ventilador a una presión y caudal determinado, o en su caso establecer a cuál de las curvas de velocidad del ventilador se está ajustando el equipo dentro de nuestro edificio.
El punto 3 en situaciones con un solo ventilador puede llegar a resolverse, sin embargo con varios ventiladores disponibles el promedio de funcionamiento se complica notablemente.
Posiblemente la forma más directa y sencilla de introducir los ventiladores sea mediante su ficha Erp, y en su caso promediar los valores de las fichas según el caudal de ventilación al que sirvan.
Posiblemente la forma más directa y sencilla de introducir los ventiladores sea mediante su ficha Erp, y en su caso promediar los valores de las fichas según el caudal de ventilación al que sirvan.
Modelo 4. Aumento del número de viviendas declarado
Nuevamente se trata de comprobar si HULC2019 sigue considerando un factor de cálculo según el número de viviendas declarado… y efectivamente así es.
El modelo 4 de cálculo mantiene su volumen, caudales y condiciones geométricas, variando tan solo el número de viviendas declaradas de 1 a 25.
El modelo 4 de cálculo mantiene su volumen, caudales y condiciones geométricas, variando tan solo el número de viviendas declaradas de 1 a 25.
Al aumentar el número de viviendas la demanda de calefacción se multiplica x10 y con ello todos los valores asociados.
La tasa de ventilación en el archivo ventilación.res aumenta en proporción, y con ello el supuesto caudal empleado en cálculo.
En el gráfico se muestra el aumento de la carga por ventilación (curva naranja) sobre el modelo base (azul):
La tasa de ventilación en el archivo ventilación.res aumenta en proporción, y con ello el supuesto caudal empleado en cálculo.
En el gráfico se muestra el aumento de la carga por ventilación (curva naranja) sobre el modelo base (azul):
Este efecto es difícilmente defendible. El valor de número de viviendas, que en principio aparenta ser meramente informativo, de algún modo supone un factor que amplifica la demanda y los caudales de ventilación declarados.
La hipotesis más razonable para este efecto reside en que bajo el criterio de HULC se estima un periodo de uso del caudal de ventilación adicional en cocinas, consideración de calculo que no aparece reflejada en los procedimientos técnicos para la certificación energética establecidos por el Ministerio:
https://energia.gob.es/desarrollo/EficienciaEnergetica/CertificacionEnergetica/DocumentosReconocidos/normativamodelosutilizacion/1-Condiciones_tecnicas_procedimientos_para_evaluacion_eficiencia_energetica.pdf
EN cualquier caso, y pensando que pudiera ser un error del modelo realizado, se ha empleado el modelo ejemplo unifamiliar de HULC2019 aumentando el número de viviendas con similar resultado.
De confirmarse que el número de viviendas es un factor relevante en el cálculo debería reflejarse en el manual de HULC su alcance y repercusión, así como dedicársele un apartado en el listado pdf de resultados, ya que actualmente no aparece, lo que le convierte en una forma directa de “alterar” los resultados sin dejar rastro en la documentación de salida de resultados que se ofrece al cliente.
La hipotesis más razonable para este efecto reside en que bajo el criterio de HULC se estima un periodo de uso del caudal de ventilación adicional en cocinas, consideración de calculo que no aparece reflejada en los procedimientos técnicos para la certificación energética establecidos por el Ministerio:
https://energia.gob.es/desarrollo/EficienciaEnergetica/CertificacionEnergetica/DocumentosReconocidos/normativamodelosutilizacion/1-Condiciones_tecnicas_procedimientos_para_evaluacion_eficiencia_energetica.pdf
EN cualquier caso, y pensando que pudiera ser un error del modelo realizado, se ha empleado el modelo ejemplo unifamiliar de HULC2019 aumentando el número de viviendas con similar resultado.
De confirmarse que el número de viviendas es un factor relevante en el cálculo debería reflejarse en el manual de HULC su alcance y repercusión, así como dedicársele un apartado en el listado pdf de resultados, ya que actualmente no aparece, lo que le convierte en una forma directa de “alterar” los resultados sin dejar rastro en la documentación de salida de resultados que se ofrece al cliente.
Modelo 5. Recuperador de aire
Se incorpora un recuperador de 300 m3/h y eficiencia 90%.
Se entiende que el dato solicitado por VyP en “caudal de referencia” para el recuperador es el caudal máximo proporcionado por el fabricante (aunque no se especifica de forma concreta).
Para valores de eficiencia del recuperador iguales o superiores al 94% VyP anula el resultado, posiblemente por quedar fuera de su curva de ajuste.
En cuanto a los resultados, como era de esperar, su incidencia en la demanda de calefacción es directa y notable, con una reducción directa no solo del caudal, sino en general de la carga de calefacción. Su incidencia en la carga de refrigeración sigue siendo muy moderada, ya que está principalmente gobernada por la ventilación adicional nocturna.
En el gráfico se muestra la reducción de la carga por ventilación (curva roja) sobre el modelo base (azul):
Se entiende que el dato solicitado por VyP en “caudal de referencia” para el recuperador es el caudal máximo proporcionado por el fabricante (aunque no se especifica de forma concreta).
Para valores de eficiencia del recuperador iguales o superiores al 94% VyP anula el resultado, posiblemente por quedar fuera de su curva de ajuste.
En cuanto a los resultados, como era de esperar, su incidencia en la demanda de calefacción es directa y notable, con una reducción directa no solo del caudal, sino en general de la carga de calefacción. Su incidencia en la carga de refrigeración sigue siendo muy moderada, ya que está principalmente gobernada por la ventilación adicional nocturna.
En el gráfico se muestra la reducción de la carga por ventilación (curva roja) sobre el modelo base (azul):
Como dato para estudio, en el archivo ventilación.res, la tasa de ventilación con recuperador de aire se ha reducido notablemente, es decir, parece que HULC2019 en lugar de actuar reduciendo la demanda térmica asociada al caudal de cálculo (lo que podría parecer razonable al tratarse de un recuperador térmico) actúa reduciendo el caudal de ventilación a otro equivalente por el uso de recuperador.
Modelo 6. Sistema higrorregulable.
Dentro de HULC 2019, VyP no permite especificar el tipo de sistema de ventilación, tan solo su caudal asociado de cálculo, por lo que la única forma de introducir un sistema higrorregulable (al menos en apariencia) es realizar una corrección directa sobre el caudal como ya se venía haciendo en versiones anteriores del programa.
En este caso se ha adoptado una reducción del 19%, aunque dependerá del DIT (o similar) del fabricante y de la zona climática (entre otros).
La reducción del caudal como era de esperar incide a la baja en todos los indicadores, en particular en los de calefacción, con una incidencia muy moderada en los de refrigeración.
En el gráfico se muestra la reducción de la carga por ventilación (curva amarilla) sobre el modelo base (azul):
En este caso se ha adoptado una reducción del 19%, aunque dependerá del DIT (o similar) del fabricante y de la zona climática (entre otros).
La reducción del caudal como era de esperar incide a la baja en todos los indicadores, en particular en los de calefacción, con una incidencia muy moderada en los de refrigeración.
En el gráfico se muestra la reducción de la carga por ventilación (curva amarilla) sobre el modelo base (azul):
Conclusiones
Resultados horarios para carga asociada a ventilación
En la siguiente gráfica se muestran los valores mensuales horarios de carga por infiltración y ventilación
Sobre el modelo base (línea continua azul) se superponen los modelos de cálculo 1, 4, 5 y 6.
Sobre el modelo base (línea continua azul) se superponen los modelos de cálculo 1, 4, 5 y 6.
En primer lugar, recordar que un valor negativo en invierno supone una mayor carga en calefacción, y por lo tanto es perjudicial. Sin embargo un valor negativo en refrigeración supone un enfriamiento gratuito, y por tanto una ganancia.
El sistema óptimo será por tanto el menor valor negativo en invierno unido al mayor valor negativo en verano.
Claramente el recuperador de aire (rojo discontinuo) es el sistema más eficiente, seguido del higrorregulable, cuyo efecto sobre la demanda total es muy moderado (curva amarilla muy cercana la modelo base de la curva azul)
Destaca la curva en color naranja que corresponde al modelo con aumento del número de viviendas, pudiéndose ver con claridad el aumento de demanda térmica en invierno que supone variar este dato de cálculo.
Igualmente se puede observar como la curva verde corresponde a eliminar la ventilación nocturna en verano, por lo que el valor en invierno se mantiene, pero la disipación térmica en verano se reduce.
El sistema óptimo será por tanto el menor valor negativo en invierno unido al mayor valor negativo en verano.
Claramente el recuperador de aire (rojo discontinuo) es el sistema más eficiente, seguido del higrorregulable, cuyo efecto sobre la demanda total es muy moderado (curva amarilla muy cercana la modelo base de la curva azul)
Destaca la curva en color naranja que corresponde al modelo con aumento del número de viviendas, pudiéndose ver con claridad el aumento de demanda térmica en invierno que supone variar este dato de cálculo.
Igualmente se puede observar como la curva verde corresponde a eliminar la ventilación nocturna en verano, por lo que el valor en invierno se mantiene, pero la disipación térmica en verano se reduce.
A continuación se ofrece la gráfica de resultados horarios eliminada la dispersión que conlleva el modelo con aumento del número de viviendas:
Modelo base curva azul
Modelo sin ventilación nocturna curva verde
Modelo higrorregulable curva amarilla
Modelo con recuperador curva roja
Modelo base curva azul
Modelo sin ventilación nocturna curva verde
Modelo higrorregulable curva amarilla
Modelo con recuperador curva roja