Desenvolupament de software per a la simulació del comportament tèrmic d’edificis: eines per a l'estudi d'arquitectura bioclimàtica

Abstract

L’objectiu d’aquest projecte és desenvolupar un software que permeti simular el comportament tèrmic d’un edifici. El projecte ha estat dividit en dues parts. En la primera s’explica com es crea un software partint de zero, explicant els principis físics en què es basa i partint d’unes hipòtesis més simples. Les premisses de treball bàsiques seran resolució de les equacions analítiques en règim estacionari. En el següent pas s’adoptaran hipòtesi més realistes i es permetrà simular escenaris més diversos. Les premisses de treball seran resolució dels sòlids de l’edifici en conducció bidimensional i en règim transitori, de manera que permetrà estudiar la resposta del sistema a les variacions del clima exterior. La resolució es realitzarà a partir de mètodes numèrics. El que no s’arribarà a desenvolupar és un codi que permeti simular qualsevol tipus d’edifici i tingui en compte tots els aspectes que afecten a la transferència de calor, com per exemple la radiació tèrmica. Finalment s’explicaran alguns exemples de càlcul de les diferents hipòtesi de treball. L’objectiu d’aquesta part és l’aprenentatge dels mecanismes que prenen part en la transferència de calor en edificis i la seva resolució programant en llenguatge C++. Donat que el temps de desenvolupament d’aquest projecte és limitat, no es desenvoluparà el codi propi de la primera part fins al nivell més complex, fet que requeriria molt de temps per una sola persona. S’assumeix que seguint el camí adoptat a la primera part s’arribaria a una solució final i per tant aquest treball no es realitzarà sinó que s’adoptarà un codi ja complet per a continuar treballant. En la segona part el punt de partida serà un software ja desenvolupat pel Centre Tecnològic de Transferència de Calor (d’ara en endavant CTTC), que és modular, basat en objectes amb capacitat d’autoresoldre’s ells mateixos i que es poden connectar formant tot tipus d’edifici i configuració. Aquest software està complet, en el sentit que incorpora les hipòtesis més realistes i totes les formes de transferència de calor que poden afectar una construcció. Amb aquest programa es duran a terme diferents comprovacions del seu funcionament, i de l’efecte que tenen els diferents paràmetres d’un edifici, com poden ser els materials emprats, l’efecte de la radiació tèrmica, les dimensions de l’edifici, la calor aportada pel sol o la col·locació de les finestres. Per concloure la part de recerca, també es duran a terme alguns exemples de simulació de vivenda unifamiliar completa. Com es veurà, el consum energètic en l’edificació és una part molt important del consum global – prop d’un 40% -. Donada aquesta circumstància es comprovarà si el govern ha emprès cap acció per reduir aquest consum, regulant l’edificació. És per això que s’emmarcarà el software de simulació d’edificis dins l’actualitat i la normativa vigent, per justificar-ne la utilitat del desenvolupament d’eines com aquestes. Finalment es durà a terme una valoració econòmica del desenvolupament del software.