Descripción y contextualización de la asignatura

Este curso se centra en enseñar a los estudiantes cómo los componentes de construcción de la envolvente de los edificios y los edificios completos se pueden caracterizar energéticamente mediante el análisis de los conjuntos de datos producidos por los sistemas de monitorización energética in situ. La caracterización de los componentes del edificio se puede realizar en condiciones de estado estacionario para muros y ventanas convencionales mediante el método estandarizado de caja caliente guardada. Sin embargo, también es posible caracterizarlos dinámicamente en condiciones climáticas reales utilizando métodos de cálculo dinámico. Este último permite obtener modelos calibrados del componente de la envolvente ensayado dinámicamente. Estos modelos calibrados, podrían usarse para simular con precisión el comportamiento del componente de la envolvente modelado en diferentes condiciones climáticas. Además, también permitirá extraer del modelo calibrado Indicadores Clave de Rendimiento del componente ensayado, como su transmitancia térmica, inercia térmica y su comportamiento con respecto a la radiación solar.



La caracterización de los edificios en uso es el otro enfoque de este curso y se imparten las técnicas desarrolladas recientemente para comprender cómo los edificios en uso se pueden caracterizar enérgicamente. Estas nuevas técnicas de modelado también se basan en conjuntos de datos generados mediante la monitorización energética de los edificios, que se utilizarán para calibrar los modelos del edificio. Estos modelos permitirán predecir el comportamiento térmico del edificio y también permitirán obtener algunos indicadores clave de rendimiento, como el coeficiente de pérdida de calor del edificio, aberturas solares equivalentes, capacidades térmicas equivalentes, etc.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

RA1: Conocimientos y habilidades para considerar métodos para usar series de datos temporales para obtener información valiosa sobre el comportamiento energético del edificio o del componente de construcción de la envolvente del edificio.



RA2: Conocimiento y habilidades de los métodos dinámicos que se pueden ver como técnicas que cierran la brecha entre el modelado físico y estadístico.



RA3: Se darán habilidades para el uso de determinados softwares y se utilizarán algunas herramientas de software. Específicamente, el enfoque se centrará en cómo extraer parámetros de comportamiento esenciales para edificios o componentes de construcción de la envolvente de edificios utilizando modelos matemáticos y técnicas de cálculo.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

EXAMEN ESCRITO: El examen escrito de la convocatoria ordinaria, que consiste en teoría y problemas, representará el 30% de la calificación final. El examen constará de:



- Teoría (unos 50 puntos).

- Problemas (unos 50 puntos)



Por lo tanto, los 100 puntos del examen escrito representan el 30% de la calificación final.



TAREAS PRÁCTICAS (TRES EJERCICIOS DE CLASES): Los tres ejercicios que se realizarán durante las primeras 11 clases representan el 45% de la calificación final. Cada uno de los tres ejercicios se evaluará sobre de 10 puntos y el peso de cada uno de estos ejercicios en la calificación final será del 15%. En cada ejercicio habrá una rúbrica de evaluación y, dependiendo de qué tan cerca del valor o valores solicitados, se otorgará una calificación diferente a cada ejercicio.



TAREAS PRÁCTICAS (EJERCICIO DE GRUPO): durante la segunda semana se distribuirá a los estudiantes un ejercicio sobre la caracterización térmica de un edificio completo a pequeña escala. En grupos de tres o cuatro estudiantes, cada grupo tendrá que preparar un informe corto y una presentación que se realizará en la CLASE 12. El informe representará el 15% de la calificación final y la presentación representará otro 10% de la calificación final.



NOTA FINAL:



EXAMEN ESCRITO (30%) + TAREAS PRÁCTICAS (TRES EJERCICIOS DE CLASE) (45%) + TAREAS PRÁCTICAS (EJERCICIO DE GRUPO) (25%)



IMPORTANTE:



- Para aprobar la asignatura en el examen escrito se debe obtener un mínimo del 35%. Las actas mostrarán la calificación del examen escrito en caso de que no se obtenga este mínimo.

- Para renunciar a esta convocatoria, bastará con no asistir al examen escrito.

- Si, no se realiza algún ejercicio de clase, su porcentaje total en la calificación final será el mismo. Esto significa que el valor de los realizados se prorrateará para mantener el porcentaje total.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

La convocatoria extraordinaria consistirá en realizar:



- Un EXAMEN ESCRITO con una estructura similar a la de la convocatoria ordinaria. (30% o 55%)

- Rehacer antes del examen escrito los TRES EJERCICIOS DE CLASE. (45%)

- El alumno puede optar por mantener la calificación del EJERCICIO DE GRUPO. Si se mantiene la calificación del EJERCICIO DE GRUPO, el examen escrito representará el 30% de la calificación final. Si el estudiante decide no mantener la calificación del EJERCICIO DE GRUPO, entonces el examen escrito representará un 55% de la calificación final. Si el alumno no realizó el ejercicio de grupo durante el curso, el examen escrito representará el 55% de la calificación final.



IMPORTANTE:



- Para aprobar la asignatura en el examen escrito se debe obtener un mínimo del 35%. Las actas mostrarán la calificación del examen escrito en caso de que no se obtenga este mínimo.

- Para renunciar a esta convocatoria, bastará con no asistir al examen escrito.

Temario

El curso se distribuye en 12 clases de 2.5 horas de la siguiente manera:



CLASE 1:

Tema teórico (1 hora): Introducción a la física de los edificios y a los fenómenos de transmisión de calor y masa que ocurren a través de la envolvente de los edificios. ¿Cuáles son los principales Indicadores Clave de Rendimiento del comportamiento térmico de componentes de construcción? Y, ¿Los de la envolvente completa del edificio?

Ejercicio UNO (1,5 horas): estimación de la Resistencia Térmica (R) y la Capacidad Térmica (C) de una pared de tres capas.



CLASE 2:

Tema teórico (1 hora): Introducción a la física de los edificios y a los fenómenos de transmisión de calor y masa que ocurren a través de la envolvente de los edificios. ¿Cuáles son los principales Indicadores Clave de Rendimiento del comportamiento térmico de componentes de construcción? Y, ¿Los de la envolvente completa del edificio?

Ejercicio UNO (1,5 horas): estimación de la R y C de una pared de tres capas.



CLASE 3:

Ejercicio UNO (2,5 horas): estimación de la R y C de una pared de tres capas.



CLASE 4:

Ejercicio UNO (2,5 horas): estimación de la R y C de una pared de tres capas.



CLASE 5:

Tema teórico (1 hora): Sistemas de monitorización y sensores utilizados para monitorizar enérgicamente edificios o elementos de envolventes de edificios, cómo se generan los datos para los modelos.

Ejercicio DOS (1,5 horas): Modelos de regresión lineal para la estimación de parámetros de comportamiento térmico del edificio.



CLASE 6:

Tema teórico (1 hora): Sistemas de monitorización y sensores utilizados para monitorizar enérgicamente edificios o elementos de envolventes de edificios, cómo se generan los datos para los modelos.

Ejercicio DOS (1,5 horas): Modelos de regresión lineal para la estimación de parámetros de comportamiento térmico del edificio.



CLASE 7:

Ejercicio DOS (2,5 horas): Modelos de regresión lineal para la estimación de parámetros de comportamiento térmico del edificio.



CLASE 8:

Tema teórico (1 hora): Introducción al análisis de series temporales, correlación en los datos, pruebas estadísticas, técnicas de estimación, validación de modelos.

Ejercicio TRES (1,5 horas): modelos de caja gris y selección de modelos. Calibración de un modelo dinámico de un edificio completo y extracción de los Indicadores Clave de Rendimiento térmico del edificio del modelo calibrado.



CLASE 9:

Tema teórico (1 hora): Introducción al análisis de series temporales, correlación en los datos, pruebas estadísticas, técnicas de estimación, validación de modelos.

Ejercicio TRES (1,5 horas): modelos de caja gris y selección de modelos. Calibración de un modelo dinámico de un edificio completo y extracción de los Indicadores Clave de Rendimiento térmico del edificio del modelo calibrado.



CLASE 10:

Tema teórico (1 hora): Modelos multivariados, modelos espacio-estado, modelos de sistemas concentrados, modelos de caja gris.

Ejercicio TRES (1,5 horas): modelos de caja gris y selección de modelos. Calibración de un modelo dinámico de un edificio completo y extracción de los Indicadores Clave de Rendimiento térmico del edificio del modelo calibrado.



CLASE 11:

Tema teórico (1 hora): Modelos multivariados, modelos espacio-estado, modelos de sistemas concentrados, modelos de caja gris.

Ejercicio TRES (1,5 horas): modelos de caja gris y selección de modelos. Calibración de un modelo dinámico de un edificio completo y extracción de los Indicadores Clave de Rendimiento térmico del edificio del modelo calibrado.



CLASE 12:

Presentaciones de los trabajos grupales (2,5 horas): Cada grupo presentará los resultados de un caso de estudio.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Materiales publicados durante el curso en la plataforma virtual eGela: presentaciones teóricas de clase, enunciados de ejercicios, etc.).

Bibliografía básica

Capítulos 1 a 5 de [Madsen H., Time series Analysis, 2008, Chapman & Hall/CRC. ISBN-10: 142005967X | ISBN-13: 978-1420059670 0].

Bibliografía de profundización

1] P. Bacher, H. Madsen, Identifying suitable models for the heat dynamics of buildings, Energy Build. 43 (2011) 1511-1522 DOI: //dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.02.005.







[2] M.J. Jiménez, H. Madsen, Models for describing the thermal characteristics of building components, Build. Environ. 43 (2008) 152-162 DOI: 10.1016/j.buildenv.2006.10.029.







[3] H. Madsen, J. Holst, Estimation of continuous-time models for the heat dynamics of a building, Energy Build. 22 (1995) 67-79 DOI: 10.1016/0378-7788(94)00904-X.







[4] O. Mejri, E. Palomo Del Barrio, N. Ghrab-Morcos, Energy performance assessment of occupied buildings using model identification techniques, Energy Build. 43 (2011) 285-299 DOI: 10.1016/j.enbuild.2010.09.010.







[5] M. Sunikka-Blank, R. Galvin, Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption, Build. Res. Inf. 40 (2012) 260-273 DOI: 10.1080/09613218.2012.690952.

Revistas

- Energy & Buildings. ELSEVIER







- Building and Environment. ELSEVIER

Enlaces

https://dynastee.info/