Desarrollo de un modelo espacio-temporal de la temperatura del aire en el interior de un edificio de múltiples zonas

Abstract

La eficiencia energética en edificios ha cobrado significado conforme se han desarrollado herramientas computacionales capaces de desarrollar la matemática que rige las ecuaciones que gobiernan las transferencias de calor. De la mano de los controladores predictivos basados en modelo, se plantea en este trabajo la concepción de un simulador, por el cual se pueda obtener una predicción espacial de la temperatura interior en un volumen de aire. Ciertas hipótesis y simplificaciones serán tenidas en cuenta a la hora de abordar el comportamiento físico y termodinámico del conjunto considerado. Mediante el software de cálculo matemático Matlab, se desarrollarán dos modelos para el mismo modelo físico: uno simple, donde una única temperatura define el volumen interior a considerar, y uno tridimensional, donde se ha aplicado al volumen en cuestión una malla tridimensional, con el fin de poder caracterizar el aire espacialmente y valorar resultados entre modelos. Finalmente, tras los resultados se demuestra la conveniencia de la caracterización espacial del elemento a considerar sujeto a un análisis térmico.

Energy efficiency in buildings has gained significance as computational tools capable of developing the mathematics governing the equations that govern heat transfers have been developed. In the hand of modelbased predictive controllers, the conception of a simulator, by which a spatial prediction of the indoor temperature in an air volume can be obtained, is proposed in this work. Certain hypotheses and simplifications will be taken into account when dealing with the physical and thermodynamic behavior of the considered assembly. Using the mathematical calculation software Matlab, two models will be developed for the same physical model: a simple one, where a single temperature defines the interior volume to be considered, and a three-dimensional one, where a three-dimensional mesh has been applied to the volume in question, in order to be able to characterize the air spatially and to evaluate results between models. Finally, following the results, the convenience of the spatial characterization of the element to be considered subject to a thermal analysis is demonstrated.