Diseño y cálculo de las instalaciones de climatización, ventilación y producción de ACS basadas en el uso de tecnologías renovables para la reducción del consumo energético derivado de la demanda térmica del Edificio 5R de la Universitat Politècnica de València.

Abstract

[ES] El presente trabajo fin de grado tiene como objetivo diseñar y calcular un sistema de generación conjunta de climatización y agua caliente sanitaria (ACS) basado en el uso de distintas tecnologías renovables con el fin de mejorar la eficiencia energética y reducir la huella de carbono del Edificio 5R de la Universitat Politècnica de València. Para lograrlo, se empleará un sistema simultáneo de aerotermia para climatización y generación de ACS, junto con una instalación de energía solar térmica. Así, mediante este sistema híbrido, el suministro de ACS nunca se verá interrumpido por la escasez del recurso solar en comparación con la demanda. Se propondrá un sistema automatizado y dirigido a la renovación de aire natural con el objetivo de priorizar el uso de la ventilación natural como medio de reducción de las cargas térmicas, fundamentalmente en verano (free-cooling), junto con un sistema de ventilación forzada con recuperación de calor para cuando no sea favorable el funcionamiento del primero. Se llevará a cabo un estudio técnico-económico detallado de la propuesta, analizando los aspectos técnicos de implementación y los beneficios económicos asociados. Además, se realizará una comparativa del impacto ambiental y el ahorro energético generado por este sistema en comparación con la situación actual del edificio. Para llevar a cabo este proyecto, se utilizará la tecnología BIM (Building Information Modeling) mediante el software CypeCAD Mep. Se creará un modelo IFC del edificio, lo que permitirá calcular las cargas térmicas del mismo, tanto en condiciones de invierno como de verano, obteniendo distintos indicadores por los que cuantificar la eficiencia energética de estas instalaciones térmicas. A partir de este modelo, se planificará la distribución óptima de los sistemas de climatización, ventilación y ACS, así como el dimensionado adecuado de cada uno de los componentes y la aportación solar al sistema, en cumplimiento con la normativa vigente.

[CA] L'objectiu d'aquest Treball Fi de Grau és dissenyar i calcular un sistema de generació conjunta de climatització i aigua calenta sanitària (ACS) basat en l'ús de diferents tecnologies renovables, amb la finalitat de millorar l'eficiència energètica i reduir la petjada de carboni de l'Edifici 5R de la Universitat Politècnica de València. Per aconseguir-ho, es farà servir un sistema simultani d'aerotèrmia per a climatització i generació d'ACS, juntament amb una instal·lació d'energia solar tèrmica. D'aquesta manera, mitjançant aquest sistema híbrid, el subministrament d'ACS mai es veurà interromput per l'escassetat del recurs solar en comparació amb la demanda. Es proposarà un sistema automatitzat i dirigit a la renovació de l'aire natural amb l'objectiu de prioritzar l'ús de la ventilació natural com a mitjà de reducció de les càrregues tèrmiques, fonamentalment a l'estiu (freecooling), juntament amb un sistema de ventilació forçada amb recuperació de calor per a quan no siga favorable el funcionament del primer. Es durà a terme un estudi tècnic-econòmic detallat de la proposta, analitzant els aspectes tècnics d'implementació i els beneficis econòmics associats. A més, es realitzarà una comparativa de l'impacte ambiental i l'estalvi energètic generat per aquest sistema en comparació amb la situació actual de l'edifici. Per a dur a terme aquest projecte, s'utilitzarà la tecnologia BIM (Building Information Modeling) mitjançant el programa CypeCAD Mep. Es crearà un model IFC de l'edifici, la qual cosa permetrà calcular les càrregues tèrmiques, tant en condicions d'hivern com d'estiu, obtenint diferents indicadors per quantificar l'eficiència energètica d'aquestes instal·lacions tèrmiques. A partir d'aquest model, es planificarà la distribució òptima dels sistemes de climatització, ventilació i ACS, així com el dimensionament adequat de cada un dels components i l'aportació solar al sistema, en compliment de la normativa vigent.

[EN] The aim of this Bachelor's Project is to design and calculate a joint system for air conditioning and domestic hot water (DHW) generation based on the use of various renewable technologies, with the objective of improving energy efficiency and reducing the carbon footprint of Building 5R at the Universitat Politècnica de València. To achieve this goal, a simultaneous system combining air-source heat pumps for air conditioning and DHW generation will be employed, along with a solar thermal installation. By using this hybrid system, the supply of DHW will never be interrupted due to solar resource scarcity in comparison to demand. An automated system will be proposed, focusing on natural air renewal to prioritize the use of natural ventilation as a means of reducing thermal loads, particularly in the summer (free-cooling), along with a forced ventilation system with heat recovery for situations where the former is not favorable. A detailed technical and economic study of the proposal will be conducted, analyzing the technical implementation aspects and the associated economic benefits. Additionally, an environmental impact assessment and energy savings comparison will be carried out to evaluate the system's performance in comparison to the current state of the building. For the execution of this project, Building Information Modeling (BIM) technology will be use through the CypeCAD Mep software. An IFC model of the building will be created, allowing for the calculation of thermal loads under both winter and summer conditions, obtaining various indicators to quantify the energy efficiency of these thermal installations. Based on this model, the optimal distribution of air conditioning, ventilation, and DHW systems will be planned, along with appropriate sizing of each component and solar contribution to the system, in compliance with current regulations.