Simulación acoplada de sistemas de edificios térmicamente activos para apoyar un gemelo digital

Basado en los objetivos suizos y de la Unión Europea para 2050, se requerirán mejoras significativas en el rendimiento energético para edificios nuevos y renovados. Sin embargo, la industria de la construcción tiene un historial deficiente en la entrega de avances en productividad y eficiencia. Como se ha demostrado en otras industrias, los métodos digitales pueden acortar el tiempo y costo de desarrollo de productos al reducir el prototipado mediante el uso de simulación numérica. Además, un gemelo digital es un modelo computacional extenso de un producto que se planea mejorar a lo largo de su ciclo de vida aprovechando los datos operativos. Este artículo presenta una simulación acoplada para el diseño térmico de un sistema de calefacción y refrigeración que está integrado con una estructura de techo ligera. La estructura de techo de hormigón está optimizada en forma para proporcionar un elemento de edificio de baja energía embebida, que se activa térmicamente para suministrar acondicionamiento de espacio desde una fuente geotérmica renovable. Este trabajo se centra en la metodología de modelado utilizada por el dominio de energía para apoyar el desarrollo de un gemelo digital para un elemento multifuncional del edificio. Se utiliza un análisis de alta resolución para resolver problemas de física de edificios y proporcionar el rendimiento inicial del sistema. Se utiliza un modelo de geometría paramétrica para aplicar el sistema de tuberías hidráulicas a una forma de techo compleja. Con la información de los dos pasos anteriores, se utiliza un método de resolución reducida para añadir las características del sistema a un modelo de simulación de edificio completo estándar de la industria. Este paso final permite el desarrollo de estrategias de control iniciales para el novedoso elemento multifuncional. Se discuten las implicaciones de los hallazgos de la investigación en el contexto de posibles alteraciones en el proceso de diseño del edificio debido a la influencia de la fabricación digital.