Programa de planificación y simulación para el uso de materiales de cambio de fase (PCM)
Historia
El programa «PCM express» nació en relación con el proyecto de investigación “Desarrollo de un programa de planificación y simulación de fácil manejo en el marco del proyecto «Sistemas acumuladores activos de PCM para edificios con PCM activo»”, que hemos realizado en colaboración con el instituto de sistemas de energía solar (ISE) de Fraunhof en Friburgo (Alemania) y con otros socios del sector industrial. Queremos expresar nuestro agradecimiento al BMWi (Ministerio Federal de Economía y Tecnología) por brindarnos la posibilidad de realizar estos trabajos y por las subvenciones concedidas (FKZ 0327370S y 0327370F-K). Asimismo queremos dar las gracias al responsable Jülich por acompañarnos en este proyecto.
El concepto del programa
«PCM express» es un programa de planificación y simulación para edificios con materiales de cambio de fase (PCM). Su objetivo es facilitar la labor de los arquitectos y planificadores, garantizando que las decisiones que se toman sean seguras a la hora de dimensionar el sistema y, por tanto, acelerando la introducción del PCM en el mercado.
Para ello, el «PCM express» permite que los usuarios definan con facilidad un sistema PCM determinado. Este sistema abarca tanto el empleo del PCM en la construcción de paredes como los cambios en la técnica doméstica correspondiente. En este caso se pretende respaldar sobre todo el principio de “low exergie” (baja exergía) en forma de componentes activados (calefacción de superficie, superficies refrigerantes) y de técnicas de refrigeración que permitan ahorrar energía. El uso del PCM se justifica en función de las particularidades existentes gracias a un mayor confort (casas particulares con exigencias de bienestar) o desde el punto de vista de la rentabilidad (edificio de oficinas). Ambas estrategias son asistidas por el programa gracias al guiado del usuario, los perfiles de uso predefinidos y las presentaciones de resultados hechas a medida.
Empleo del PCM
El uso del PCM permite atenuar o evitar el sobrecalentamiento de un espacio cerrado durante un día. En este caso, la carga de refrigeración de las altas temperaturas diurnas se traslada a las horas nocturnas con la reducción del rendimiento máximo de los generadores de frío. Esto permite el uso de sistemas de refrigeración basado en la bajada natural del calor (aire nocturno, suelo).
Para la regeneración del PCM existen distintas posibilidades. Ventilación mediante la apertura manual de las ventanas por el usuario, ventilación automatizada en noches veraniegas si hay un sistema de ventilación o enfriamiento de las capas de PCM con unas esteras que contienen agua refrigerante (activación de superficie).
Módulos de computación y algoritmos
El «PCM express» dispone de un módulo de computación que está orientado a los componentes y dispone de unos intervalos de tiempo inferiores a seis minutos. El programa abarca registros de datos meteorológicos de toda Europa para la irradiación y la temperatura en resolución por horas, que se procesan para la calefacción, la refrigeración y los modelos de espacio. El frío se puede aportar mediante aire exterior frío y superficies refrigerantes. Posibles generadores: frío de compresión, sondas terrestres, colectores terrestres y mecanismos de refrigeración de retorno. El calentamiento se puede realizar con radiadores y calefacciones de superficie.
Los parámetros del espacio
En un espacio compuesto se puede agrupar hasta tres espacios. Entre estos espacios tiene lugar un intercambio de calor a través de las paredes. En los espacios se consulta la geometría del espacio, las ganancias interiores y el cambio de aire. En las paredes se selecciona una composición determinada y se definen las ventanas. Para el sistema PCM se pueden definir independientemente las construcciones de pared, es decir, estas construcciones se pueden clasificar por materiales y activación de superficie. Los espacios y las capas de las construcciones de pared se reproducen en un modelo nodal. Para las capas PCM se emplean curvas características dependientes de la temperatura para la capacidad (según la marca de calidad RAL para PCM).
El cálculo de rentabilidad
Los algoritmos del cálculo comparativo de rentabilidad se basan en las prescripciones de la VDI 2067. El objetivo desde el punto de vista de la rentabilidad es justificar los gastos adicionales que implica la inversión en un sistema PCM frente al sistema de referencia con unos costes más reducidos en lo que a servicio y consumo se refiere.
Los resultados
Como presentación de resultados se ofrecen informes de proyecto para el cliente y el planificador, así como gráficos relevantes para la comparación de los sistemas:
- Temperaturas ambiente operativas aplicadas a través de la temperatura exterior variable según la norma EN 15251
- Distribución de frecuencia de las temperaturas ambiente
- Evolución del día con máximos efectos PCM
- Energías caloríficas y refigerantes
- Valoraciones directas acerca del cálculo de rentabilidad
- Informe sobre la presentación del cliente con entradas y resultados centrales
- Informe sobre la documentación técnica de todas las prescripciones y resultados
