Puno, 14 al 16 de noviembre del 2012

Asociación Peruana de Energía Solar y del Ambiente

XIX Simposio Peruano de Energía Solar

TRATAMIENTO DE DATOS METEOROLÓGICOS PARA LA SIMULACIÓN ENERGÉTICA Juan José Natividad Alvarado Rafael Espinoza Paredes Eduardo Ramos Martínez

CER – UNI

INTRODUCCIÓN El CER-UNI a ejecutado en los últimos 5 años proyectos donde ha utilizado la simulación energética para estudiar el comportamiento térmico de edificaciones, ubicados principalmente en zonas alto andinas.

Para realizar estos estudios, se tuvo que medir variables meteorológicos en cada lugar de estudio.

SIMULACIÓN ENERGETICA

Hace algunos años …

En la actualidad …

¿Qué es un programa de simulación energética? Es una herramienta computacional que ayuda predecir el comportamiento térmico (o eléctrico) de un sistema energético.

CER - UNI

UTILIZA LA SIMULACIÓN

PROGRAMAS DE SIMULACIÓN: Trnsys Simusol Energyplus

EDIFICCIONES RURALES

Simulación en Energyplus ¿Qué necesitamos antes de iniciar la simulación? • Ubicación geográfica. • Datos meteorológicos de la zona de estudio. • Descripción de la vivienda (Dimensiones, materiales, etc.) • Propiedades térmicas, físicas y ópticas.

Etapas en la simulación 1. 2. 3.

Generación de zonas térmicas. Ingreso de variables al Energyplus. Definir variables de salida.

DATOS METEOROLOGICOS EN LA SIMULACIÓN ¿Qué variables meteorológicas nos interesa para la simulación?

• • • • •

Radiación solar Velocidad de viento Dirección de viento Humedad relativa Temperatura ambiente

Instrumentación Son las estaciones meteorológicas son las encargadas de recolectar los datos meteorológicos, están compuestos principalmente por: Sensores • Modulo interfaz de sensores • Consola o dataloger • Sofware

Ingreso de datos meteorológicos al Energyplus El programa de simulación energética Energyplus puede leer dos formatos de datos meteorológicos: - Día de diseño - Archivo del clima

En la grafica, se representa la variación de la temperatura exterior del “día de diseño” para Vilcallamas Arriba (azul).

Temperatura Exterior (°C)

Temperatura exterior en la localidad de Vilcallamas, Puno 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 0

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9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Horas (h)

En esta grafica se muestra la variación de la temperatura horaria medida el día 31 de julio del 2008 (rojo) comparada con la temperatura del día de diseño. Como podemos observar, la temperatura exterior en el “día de diseño” no representa con precisión la temperatura real del día 31 de julio, siendo este un día de la época de “friaje”.

Temperatura Exterior (°C)

Temperatura exterior en la localidad de Vilcallamas, Puno 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9

Temperatura exterior promedio del día de diseño Temperatura exterior del 31 de julio del 2008

0

1

2

3

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9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Horas (h)

Radiación solar de un "día de diseño" de abril 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Radiaciòn solar (W/m2)

Radiaciòn solar (W/m2)

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Radiación solar de un "día de diseño" entre los meses de diciembre a marzo

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Horas (h)

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Horas (h) Radiación solar de un "día de diseño" entre los meses de setiembre a noviembre

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Radiaciòn solar (w/m2)

Radiaciòn solar (W/m2)

Radiación solar de un "día de diseño" entre los meses de mayo a agosto

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Horas (h)

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Horas (h)

Archivo del clima Un archivo del clima contiene las mediciones meteorológicas cada cierto intervalo de tiempo definido por el usuario (generalmente horario). A este archivo no se le hace ningún tratamiento estadístico, como promedios por ejemplo. Usar este archivo para la simulación energética es lo más recomendable, pues utiliza datos horarios reales.

16/09/2012 0:00 16/09/2012 12:00 17/09/2012 0:00 17/09/2012 12:00 18/09/2012 0:00 18/09/2012 12:00 19/09/2012 0:00 19/09/2012 12:00 20/09/2012 0:00 20/09/2012 12:00 21/09/2012 0:00 21/09/2012 12:00 22/09/2012 0:00 22/09/2012 12:00 23/09/2012 0:00 23/09/2012 12:00 24/09/2012 0:00 24/09/2012 12:00 25/09/2012 0:00 25/09/2012 12:00 26/09/2012 0:00 26/09/2012 12:00 27/09/2012 0:00 27/09/2012 12:00 28/09/2012 0:00 28/09/2012 12:00 29/09/2012 0:00 29/09/2012 12:00 30/09/2012 0:00 30/09/2012 12:00 01/10/2012 0:00 01/10/2012 12:00 02/10/2012 0:00 02/10/2012 12:00 03/10/2012 0:00 03/10/2012 12:00 04/10/2012 0:00 04/10/2012 12:00 05/10/2012 0:00 05/10/2012 12:00 06/10/2012 0:00 06/10/2012 12:00 07/10/2012 0:00 07/10/2012 12:00 08/10/2012 0:00 08/10/2012 12:00 09/10/2012 0:00 09/10/2012 12:00 10/10/2012 0:00 10/10/2012 12:00 11/10/2012 0:00 11/10/2012 12:00

Humedad Relativa (%)

Humedad relativa horaria medidos del 16 de setiembre del 2012 al 11 de octubre del 2012, en la localidad de Santa Rosa de Tambo, Huancavelica. Humedad relativa exterior en la localidad de Tambo, Huancavelica

60

50

40

30

20

10

0

Fecha

16/09/2012 0:00 16/09/2012 18:30 17/09/2012 13:00 18/09/2012 7:30 19/09/2012 2:00 19/09/2012 20:30 20/09/2012 15:00 21/09/2012 9:30 22/09/2012 4:00 22/09/2012 22:30 23/09/2012 17:00 24/09/2012 11:30 25/09/2012 6:00 26/09/2012 0:30 26/09/2012 19:00 27/09/2012 13:30 28/09/2012 8:00 29/09/2012 2:30 29/09/2012 21:00 30/09/2012 15:30 01/10/2012 10:00 02/10/2012 4:30 02/10/2012 23:00 03/10/2012 17:30 04/10/2012 12:00 05/10/2012 6:30 06/10/2012 1:00 06/10/2012 19:30 07/10/2012 14:00 08/10/2012 8:30 09/10/2012 3:00 09/10/2012 21:30 10/10/2012 16:00 11/10/2012 10:30

Temperatura exterior (°C)

Temperatura exterior horaria medidos del 16 de setiembre del 2012 al 11 de octubre del 2012, en la localidad de Santa Rosa de Tambo, Huancavelica. Temperatura exterior en la localidad de Tambo, Huancavelica

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Fecha

16/09/2012 0:00 16/09/2012 12:00 17/09/2012 0:00 17/09/2012 12:00 18/09/2012 0:00 18/09/2012 12:00 19/09/2012 0:00 19/09/2012 12:00 20/09/2012 0:00 20/09/2012 12:00 21/09/2012 0:00 21/09/2012 12:00 22/09/2012 0:00 22/09/2012 12:00 23/09/2012 0:00 23/09/2012 12:00 24/09/2012 0:00 24/09/2012 12:00 25/09/2012 0:00 25/09/2012 12:00 26/09/2012 0:00 26/09/2012 12:00 27/09/2012 0:00 27/09/2012 12:00 28/09/2012 0:00 28/09/2012 12:00 29/09/2012 0:00 29/09/2012 12:00 30/09/2012 0:00 30/09/2012 12:00 01/10/2012 0:00 01/10/2012 12:00 02/10/2012 0:00 02/10/2012 12:00 03/10/2012 0:00 03/10/2012 12:00 04/10/2012 0:00 04/10/2012 12:00 05/10/2012 0:00 05/10/2012 12:00 06/10/2012 0:00 06/10/2012 12:00 07/10/2012 0:00 07/10/2012 12:00 08/10/2012 0:00 08/10/2012 12:00 09/10/2012 0:00 09/10/2012 12:00 10/10/2012 0:00 10/10/2012 12:00 11/10/2012 0:00 11/10/2012 12:00

Radiaciòn solar (w/m2)

Radiación solar horaria medidos del 16 de setiembre del 2012 al 11 de octubre del 2012, en la localidad de Santa Rosa de Tambo, Huancavelica. Radiación solar en la localidad de Tambo, Huancavelica

1200

1000

800

600

400

200

0

Fecha

Temperatura (°C)

COMPARACIÓN DE RESULTADOS Temperatura ambiental en el dormitorio 1, simulado con un archivo del clima y con un día de diseño. 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 Temperatura del dormitorio 8 (archivo del clima) 7 6 Temperatura del dormitorio 5 (día de diseño) 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Horas (h)

CONCLUSIONES • Generar un solo “día de diseño” no refleja el comportamiento real del clima. • Usar un “archivo del clima” es lo mas adecuado para la simulación energética. • Es necesario un proceso de validación de los datos meteorológicos recolectados. • Contar con estaciones meteorológicas que midan las variables mínimas para la simulación.

GRACIAS

Juan José Natividad Alvarado Centro de Energías Renovables – UNI WEB: Cer.uni.edu.pe E-mail: [email protected]; [email protected] Tel. 3821058