Descripción general del proyecto
Este estudio de modelado evalúa el impacto de los plafones de material de cambio de fase (PCM) ULTIMA TEMPLOK en el rendimiento energético de un edificio de oficinas de tamaño medio ubicado en Los Ángeles, California. Se desarrollaron dos modelos de edificios utilizando el software IES Virtual Environment (IESVE), los cuales se diferencian únicamente en la selección del material de los plafones. El primer modelo sirvió como caso de referencia. En él se utilizaron plafones de fibra mineral estándar. En el segundo modelo se utilizaron plafones de fibra mineral ULTIMA TEMPLOK con PCM. Se realizaron simulaciones anuales para cuantificar el impacto de los plafones TEMPLOK en el rendimiento energético del edificio.
Los plafones ULTIMA TEMPLOK contienen PCM que absorbe el exceso de calor cuando las temperaturas aumentan y libera el calor almacenado cuando las temperaturas bajan, de manera de regular eficazmente las fluctuaciones de la temperatura interior. Este proceso reduce pasivamente las cargas del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado, disminuye el consumo de energía y mejora la comodidad de los ocupantes.
Ubicación: Los Ángeles, CA
Zona climática: zona climática 3B del IECC
(cálida-seca)
Tipo de edificio: oficina mediana
(53,660 pi², 3 pisos)
Herramienta de simulación:IES Virtual Environment
(IESVE)
Normas de referencia: ASHRAE 90.1 Apéndice G
(Especificaciones de referencia)
| Resultados Ahorro anual de energía en refrigeración: 7.2% Ahorro anual de energía en calefacción: 30.2% |
Resultados de la simulación y análisis
La simulación calculó el intercambio de calor con los plafones TEMPLOK a lo largo del año en intervalos de tiempo cortos, y capturó el almacenamiento térmico dinámico del PCM a medida que alternaba entre estados sólido y líquido. En comparación con el modelo de referencia, los plafones TEMPLOK redujeron el consumo de energía de refrigeración anual del edificio en un 7.2% y el consumo de energía de calefacción en un 30.2%, de manera que se redujo significativamente el uso del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado para mantener el confort térmico.
Del modelo IESVE
Ahorro de refrigeración
Los Ángeles, ubicada en la zona climática 3B, experimenta muchos días cálidos con noches templadas o frías. El PCM absorbe calor durante el día, lo que reduce la carga de enfriamiento y se “recarga” naturalmente durante la noche a medida que la temperatura baja. Se ahorró energía de refrigeración en el modelo TEMPLOK en comparación con el modelo de referencia en todos los meses del año (Figura A), con ahorros más sustanciales durante las horas pico del día (Figura B). Aunque no es parte de este estudio, la implementación de estrategias de ventilación nocturna podría mejorar aún más el rendimiento del PCM y aumentar el ahorro de energía de refrigeración.
Ahorro en calefacción
En la temporada de calefacción suave de Los Ángeles, muchos días requieren calefacción temprano por la mañana y refrigeración por la tarde, un escenario ideal para los plafones de PCM. Al almacenar calor durante el día y liberarlo durante la noche, el PCM reduce la demanda de calefacción a primera hora de la mañana. Este efecto, visible en el gráfico de la potencia de calefacción por hora (Figura C), generó ahorros sustanciales y constantes de energía de calefacción durante todo el año (Figura D).
Las transiciones de fase del PCM ocurren a partir de los 70 °F, lo que ayuda a regular las cargas de calefacción y refrigeración en días con grandes oscilaciones de temperatura (Figura E). Al aumentar la inercia térmica del edificio dentro de este rango confortable, se reduce la demanda máxima de refrigeración y se recupera calor al edificio durante la noche, de manera de mantener las temperaturas interiores más estables durante todo el día (Figura F).
Ahorros del uso de ventiladores
Además de reducir el uso de energía para refrigeración y calefacción, también se logran ahorros en el uso de los ventiladores cuando se instala PCM en el espacio. Al igual que en los casos anteriores, el PCM ayuda a mitigar la demanda térmica de las primeras horas de la mañana, lo que permite que los ventiladores de la alimentación comiencen a funcionar más tarde y a velocidades más bajas durante todo el día (Figura G).
Conclusión
Este estudio demuestra cómo los plafones TEMPLOK pueden reducir el uso de energía de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado en un edificio de oficinas de Los Ángeles. Aprovechando el nuevo modelo de PCM basado en la física de IESVE, la simulación capturó el comportamiento térmico dinámico de TEMPLOK y su impacto en la demanda de energía. Los resultados resaltan el potencial de TEMPLOK para mejorar el rendimiento de los edificios, ahora respaldado por las rigurosas capacidades de simulación de la plataforma IESVE.