Caracterización de la inercia térmica y análisis de datos de calidad de aire interior en edificios del sector terciario

García-Monge Rábanos, Miguel
Zalba Nonay, María Belén (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2024
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Máquinas y Motores Térmicos

Máster Universitario en Ingeniería Industrial

Resumen: Este trabajo se sitúa en la línea de investigación de experimentación en edificios a través del análisis de datos, que permite evaluar el comportamiento de los edificios en términos de eficiencia energética y calidad ambiental. Además, facilita la toma de decisiones basadas en datos, por parte de los responsables de infraestructuras de la universidad. La memoria comienza con una revisión bibliográfica, cuyo propósito es establecer los objetivos del estudio y extraer conclusiones basadas en trabajos previos. El trabajo se ha sintetizado en dos capítulos principales: el capítulo 1, dedicado a la caracterización de la inercia térmica de los edificios de la universidad, y el capítulo 2, enfocado en el análisis de datos de calidad del aire interior en el edificio de Filosofía y Letras. Estos capítulos recopilan los aspectos más destacados de los informes que se han ido desarrollando, los cuales se encuentran disponibles en el anexo. El capítulo 1 tiene como objetivo analizar el comportamiento de los edificios de la Universidad de Zaragoza y de sus sistemas de climatización en modo calefacción, a partir de los registros de temperatura de más de 400 sensores. Este análisis permitirá evaluar la posibilidad de establecer un horario de encendido de la climatización adaptado al comportamiento térmico de cada edificio y la capacidad de los sistemas de climatización instalados, garantizando la eficiencia energética y el confort térmico. Para ello, se ha desarrollado una metodología que permite caracterizar la inercia térmica de los edificios e instalaciones de climatización, calculando en Matlab las pendientes de ascenso de la temperatura interior (°C/h) en la franja de encendido de los sistemas de calefacción. Para el análisis de los resultados obtenidos, se ha creado un visor en Power Bi (descrito en el informe 24 del anexo), que recoge además información relevante de los edificios de la Universidad. Además, en este visor, cualquier usuario puede elegir un edificio y periodo de tiempo específico para analizar los datos disponibles. Se ha puesto de manifiesto que hay claras diferencias entre los edificios de la Universidad, cuantificando que las pendientes oscilan entre 0,3 y 3 °C/h en promedio mensual, un dato que no se conocía antes de realizar este estudio. Por tanto, parece razonable agrupar los edificios que se comporten de forma similar, de cara a plantear unos horarios de encendido de la climatización distintos para cada tipología. Para cada edificio, también se observa variación de las pendientes entre sus estancias y a lo largo del tiempo, por lo que se han estudiado y evaluado algunos de los factores que podrían influir en dicha variación. Se ha confirmado que, en algunos edificios, existe correlación entre las pendientes calculadas y la temperatura exterior, la temperatura interior o el día de la semana. Finalmente, en base a estos resultados, se propone una metodología para determinar el momento de encendido de la calefacción, acompañada de una justificación sobre la elección de un modelo experimental en lugar de uno físico basado en simulación. En el capítulo 2 se ha llevado a cabo el análisis de la calidad de aire interior en 10 espacios diferentes del nuevo edificio de Filosofía y Letras. Previamente se verificó el correcto funcionamiento de los sensores, comparando las mediciones de los distintos sensores en una misma ubicación durante más de un mes. Se observa un claro aumento de los TVOC (Compuestos Orgánicos Totales) con la temperatura y, en ciertos espacios, destaca la similitud en la tendencia de los TVOC y del CO2 (ocupación). El formaldehído presenta valores elevados en aulas, especialmente cuando no hay ocupación, por lo que se estima que el mobiliario puede ser la causa principal. Se han identificado los espacios en los que hay un mayor porcentaje de tiempo con alguno de los contaminantes por encima del umbral deseado y, por tanto, sería recomendable eliminar las fuentes de contaminantes si es posible, y/o aumentar el caudal de ventilación. Se ha propuesto mantener un caudal mínimo de ventilación para combatir las fuentes de contaminación relacionadas con los materiales de construcción y el mobiliario, incrementándolo cuando las temperaturas son más altas. Además, en este capítulo se describe una sección de la herramienta Power Bi desarrollada para calcular el porcentaje de tiempo en franjas de temperatura en intervalos de 2°C entre 17 y 27°C, con el fin de conocer el estado de los edificios en un instante o periodo de tiempo dado, verificando si están en rangos de temperatura adecuados, además de poder identificar anomalías en espacios concretos.En resumen, este trabajo muestra el potencial de la monitorización en continuo para analizar el comportamiento de los edificios y proponer mejoras, que garanticen una adecuada calidad del aire y confort, así como un uso adecuado de la energía.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master