Diseño computacional y optimización de la envolvente para mejorar la eficiencia energética de edificios en el Litoral

Abstract

Se propone optimizar computacionalmente la eficiencia energética, minimizando ya sea el consumo de energía para climatización activa o el disconfort cuando se usa solo climatización pasiva (a energía nula) o ambos en caso de climatización mixta, en edificios del Litoral argentino, interviniendo sobre sus envolventes. Son objetivos específicos: i) minimizar el consumo de energía en edificios climatización activa; ii) minimizar el disconfort en edificios usando únicamente estrategias pasivas de climatización; iii) optimización multiobjetivo (minimizar consumo de energía y disconfort) en edificios con estrategias mixtas (pasivas/activas) de climatización; iv) determinar envolventes óptimas a lo largo y ancho del Litoral argentino, teniendo en cuenta el clima local y la orientación; v) introducir modelos precisos de ventilación natural en la simulación y la optimización termo-energética de edificios usando EnergyPlus; vi) mejorar los algoritmos de optimización buscando, principalmente, reducir el tiempo de cálculo por aumento de velocidad de convergencia y por uso de computación de alto rendimiento; y vii) entrenar metamodelos para casos típicos buscando un nivel de simplicidad que habilite el uso de microprocesadores de poca potencia.

We propose to computationally optimize the energy efficiency, minimizing either energy consumption for active air conditioning or discomfort when using only passive air conditioning (zero energy) or both in the case of mixed air conditioning, in buildings located in the Argentine littoral, by modifying their envelopes. Specific objectives are: i) to minimize energy consumption in buildings with active air conditioning; ii) to minimize discomfort in buildings using only passive air-conditioning strategies; iii) multi-objective optimization (minimize energy consumption and discomfort) in buildings with mixed (passive/active) climate control strategies; iv) to determine optimal envelopes all around the Argentine littoral, taking into account the local climate and orientation; v) to introduce precise models of natural ventilation in the simulation and thermo-energy optimization of buildings using EnergyPlus; vi) to improve optimization algorithms, mainly seeking to reduce computation time by increasing convergence speed and using high-performance computing; and vii) to train metamodels for typical cases looking for a level of simplicity that enables the use of low-power microprocessors.