Método explícito vs. implícito en la resolución del intercambio radiante de onda larga en simulación térmica de edificios

Abstract

Los programas de simulación térmica de edificios no sólo constituyen una herramienta de gran utilidad al servicio de profesionales del sector energético sino que su uso, a raíz de los últimos cambios normativos en materia de ahorro y eficiencia energética, se han convertido en una de las vías obligatorias para comprobar el cumplimiento de las limitaciones impuestas por dichas normas [1]. Actualmente, dado el alto grado de conocimiento existente en el modelado térmico de edificios, la precisión alcanzada por los programas de simulación está prácticamente encomendada a la información climática y al conocimiento de las condiciones de operación, y por tanto, el desarrollo de nuevos modelos está principalmente asociado a nuevas soluciones constructivas o de sistemas de climatización. Sin embargo, la extensión de su utilización al ámbito profesional, junto con la tendencia a simular en pasos de tiempos inferiores a una hora [2], ha motivado la revisión de los algoritmos utilizados con el objeto de valorar la relación entre su precisión y los tiempos empleados de CPU. En este sentido, uno de los algoritmos presentes en dichos programas de simulación es aquel destinado a resolver el intercambio radiante de onda larga en el interior del edificio, de especial interés en espacios con acceso solar. La formulación de dicho fenómeno dependerá del tipo de esquema de resolución general elegido para resolver el conjunto de ecuaciones que gobiernan la energética del edificio. Así, podemos encontrar esquemas de resolución denominados “implícitos” [2, 3] que necesitan de procesos iterativos o de inversión de matrices, costosos computacionalmente; o los “explícitos” [4], que establecen hipótesis para evitar dichos procesos, como asumir temperaturas de instantes anteriores. En el presente artículo se propone una nueva formulación para la integración del fenómeno del intercambio radiante de onda larga en un esquema de resolución explícito. Así mismo, se expondrán los resultados de la validación del método en términos de precisión (flujos de calor y temperaturas superficiales) y tiempos de CPU, empleando como referencia un esquema de resolución implícito.