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MANUAL DE USUARIOVersión Septiembre 2015

Creado por: OptiventÚltima actualización: 10 Septiembre 2015

Manual de uso Optivent 2.0 Versión al 01.09.2015

Contenido

Introducción ...................................................................................................... 5

Acceso y página principal ............................................................................... 5

Requerimientos del programa ................................................................ 5

Localización del proyecto ................................................................................. 8

Datos de Cálculo del Flujo de Aire ................................................................... 10

Condiciones internas ........................................................................................ 12

Condiciones solares ......................................................................................... 13

Resultados ........................................................................................................ 15

Soporte ............................................................................................................. 18


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Introducción

El siguiente manual permitirá al usuario conocer la forma de funcionamiento y el procesamiento de resultados que se obtienen en la herramienta web Optivent 2.0.El sitio fue diseñado para que dentro de su estructura el usuario elija estrategias, complete los espacios solicitados y pueda obtener resultados inmediatos con respecto al uso de estrategias de ventilación natural.

El Optivent 2.0 es una herramienta para el cálculo inicial de ventilación natural en estado estacionario, la cuál permite obtener los flujos de aire necesario para contar con aire fresco o lograr enfriamiento en un espacio dependiendo de la estrategia pasiva de ventilación elegida.

El programa se basa en los principios de la plantilla de cálculo Optivent 1.0 desarrollada por arquitectos y consultores ambientales de Brian Ford y Asociados en Nottingham, Reino Unido. La herramienta ha sido renovada en la web, con el apoyo de la Universidad del Bío-Bío, para ampliar la gama de estrategias y apoyar decisiones respecto a la viabilidad de la ventilación natural durante la etapa inicial de diseño en otras latitudes.

Acceso y página principal

A la página principal de la versión 2.0 de Optivent se puede acceder a través de la dirección web: http://www.naturalcooling.co.uk/optivent/optivent.php

Requerimientos del programa

Navegador web: El programa requiere accesar a la página web mediante alguno de los navegadores habituales: Internet Explorer, Mozilla Firefox, Google Chrome o Safari.

Resolución de pantalla:Una resolución de pantalla adecuada para lectura. Se recomienda como mínimo 768 x 1024.

La web cuenta con dos versiones, una en inglés (predeterminada) y otra en español. Se puede cambiar la versión antes de comenzar a trabajar mediante los botones superiores que se muestran en Figura 1 (1). Una vez se han ingresado datos no se pude cambiar de versión ya que se eliminarán todos los datos ingresados.

Durante todo el tiempo aparece al lado derecho de la página el botón “Ejecutar” (2). que permite obtener resultados preliminares conforme se varíen datos dentro del programa. Los resultados preliminares aparecerán en el espacio en blanco al lado derecho de la pantalla.


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La página inicial resume al lado derecho las referencias utilizadas para su desarrollo (3) y los agradecimientos a los desarrolladores de la misma (4).

Al lado izquierdo la página de inicio presenta una pestaña denominada “Estrategias de Ventilación Natural” (5) y cuatro escenarios para escoger, dependiendo de la estrategia a evaluar.

1. Ventilación simple, un solo espacio con una sola abertura lateral por donde entra y sale el aire.

2. Ventilación cruzada, un solo espacio con aberturas en dos fachadas opuestas, una de ingreso y otra de extracción.

3. Atrio, una edificación de uno o varios niveles con un atrio lateral o central que conduce la salida del aire. En este caso es importante considerar que el programa supone que hay una comunicación directa entre los niveles y el atrio, comportándose como un solo espacio

4. Chimenea (una edificación de uno o varios niveles con una chimenea lateral a la que se conectan los niveles para la entrada o salida de aire. En este caso se considera cada nivel como un espacio que se comunica con la chimenea.

Figura 1: pantalla de inicio Optivent 2.0


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De éstas 4 estrategias se debe elegir una para desplegar los otros menús, como se puede observar en Figura 2 (6). Una vez elegido el caso, se pasará a la siguiente pestaña.

Figura 2: En esta etapa se debe elegir una estrategia para evaluar


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Localización del proyecto

En la primera pestaña de la derecha: Localización del proyecto aparece una pantalla con diferentes datos para completar por el usuario, la que se observa en Figura 3.Primero se completará la información relativa a los Datos del proyecto. (7)

• El Nombre del proyecto, con el que se desea identificar el trabajo.• Posteriormente la Versión. Esto se utiliza en el caso de que se calculen diversas situaciones para un mismo proyecto. Así se pueden identificar las versiones en los resultados. • La Fecha en que se realiza el cálculo, ésta es la que aparecerá en el informe de resultados. De manera predeterminada el programa coloca la fecha del día. Dependiendo del navegador que se utilice se debe cambiar la fecha en el formato que aparece si se desea usar otra fecha para el informe. • Por último, el nombre del Consultor u oficina que este realizando el estudio para identificarlo en el informe de resultados. • Luego en la sección inferior se consultan los Datos de Localización. (8)

Figura 3: Localización de proyecto, datos básicos de la localidad


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• La Latitud del lugar que se evalúa. Para los países ubicados en el Hemisferio Norte, superior a la línea del Ecuador, se utiliza la latitud en números positivos, para los ubicados en el Hemisferio Sur, se utiliza la latitud como un valor negativo. La latitud debe indicarse de manera decimal. Eso quiere decir que si se tienen los datos en grados, minutos y segundo se deben convertir a grados decimales. Para eso se puede utilizar cualquier conversor que se encuentre en la web.

• El Mes y la Hora de cuando se requiere hacer el cálculo de la ventilación. Se recomienda usar un mes y hora críticos con respecto a la ventilación y radiación solar que son factores que intervienen en el enfriamiento y las ganancias térmicas. Estos datos se solicitan especialmente para el cálculo de la radiación solar incidente a lo interno de la plantilla. Hay que tener en cuenta que las horas se solicitan en formato de 24 horas.

• La Temperatura media exterior (promedio en la zona para el mes que se evalúa). No necesariamente es la misma que la temperatura exterior que se pedirá mas adelante, ya que esa puede corresponder a una medición específica para el caso de estudio. Como se indica es la temperatura media predominante en el aire libre, que se introdujo en la norma ASHRAE 55-2010 como variable de entrada para el cálculo de confort del modelo adaptativo. Se basa en la media aritmética de las temperaturas medias diarias del aire libre durante no menos de 7 días y un máximo de 30 días consecutivos antes del día en cuestión. Este dato se usará para los gráficos relativos a confort que dará el programa como parte de los resultados.

• La Velocidad del viento meteorológica, medida para la zona en evaluación en metros por segundo. Ésta se desprende de datos que se posean de estaciones cercanas o documentación. De acuerdo a la normativa CIBSE (Inglaterra) esta velocidad del viento se puede medir en un campo abierto a una altura de 10 metros sobre el nivel de piso.

• Los Datos del terreno, que corresponden a condiciones del terreno que van a influir en el la velocidad del viento meteorológica que se indicó en el punto anterior. Las opciones son: mantener los valores meteorológicos (esto se puede utilizar si se desconocen condiciones del lugar), campo abierto (plano), campo con cortavientos dispersos (algunos obstáculos), un perfil urbano o un centro de ciudad. Al escoger alguna de estas opciones el programa aplicará unas constantes al valor de viento a utilizar para ajustarlo a las afectaciones del terreno y usarlo como medida de cálculo. Como indica la nota que podemos ver abajo: la velocidad del viento sólo se considera en los cálculos que muestran los resultados de flotabilidad (buoyancy) más viento. Además la dirección del viento se supone perpendicular a la superficies de las entradas de aire (ventilas) que tenga la edificación que estamos calculando.

• Por último, se solicita el Azimuth o dirección del plano de entrada de aire en la edificación. O sea, a que punto cardinal esta orientada la cara de la edificación donde se encuentran las entradas de ventilación. En la imagen que se muestra se hace click en la orientación que vamos a utilizar y la flecha de la entrada de aire se posicionará en la dirección. La entrada (superficie) de azimut se utiliza para estimar las ganancias solares en las células para la posición del sol (dada por la latitud, mes y hora).


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Datos de Cálculo del Flujo de Aire

En la pestaña Datos de Cálculo del Flujo de Aire, aparece una pantalla en blanco y en la parte superior se indica la estrategia de ventilación natural elegida. Se incluyen además unas notas que aclaran el funcionamiento de la estrategia y otros datos relevantes. Aparecen a la izquierda (9) los casos posibles dependiendo de la estrategia utilizada. Se elige el caso a evaluar y se da click en la imagen.

Al dar click se despliegan una serie de imágenes y opciones a llenar. El programa viene con datos predeterminados que se deben cambiar por los datos del caso a evaluar. Una imagen grande amplía el caso elegido (10). Arriba una nota explicativa hace la aclaración de que para agregar los datos de temperatura se debe considerar una diferencia de temperatura de entre 1 y 3°C para ventilación en horas de día y entre 2 y 4°C para ventilación nocturna. Esto para que se dé el efecto de flotabilidad o ventilación por diferencial de temperatura.

Dependiendo del caso, se pide agregar la Temperatura exterior y la Temperatura interior (las que se deben basar en mediciones o estimaciones realizadas previamente para este tipo de edificación en la zona de estudio). El diferencial de temperatura que aparece a izquierda se llenará con los datos al momento de cambiar los datos de temperatura exterior e interior. Al comenzar a hacer cambios puede ser que el programa despliegue resultados en la parte lateral derecha. Esto lo realiza conforme hagamos cambios, y permite ir chequeando las condiciones obtenidas con los datos que se incluyan.

Solicita también la Altura del efecto stack en metros. Esto generalmente es la altura que existe entre el centro de la ventila de entrada de aire y el centro de la ventila de salida. En el caso de una sola ventila donde el aire entra y sale por la misma ésta altura corresponde a la altura completa de la apertura. Este tipo de observaciones se dan si damos click en el signo de pregunta que aparece junto a la casilla.

La imagen solicita la A1, esto corresponde al área de la apertura 1 (de entrada) en metros cuadrados. Dependiendo del caso pueden aparecer varias áreas solicitadas. Esta es el área total de la apertura.

Luego se debe agregar la Z1, la cuál corresponde a la distancia en metros desde el piso al centro de la apertura de entrada.

Debajo de esta imagen aparece otra sección (11) donde se calcula las aperturas efectivas, o el área efectiva de cada vano de entrada o salida. Se pide el porcentaje de apertura efectiva que se define de acuerdo al tipo de ventana a utilizar. A la derecha de la sección aparecen varias opciones de tipologías con su respectiva área efectiva, como referencia para colocar el dato. Desplazando a la derecha o izquierda pueden verse las diversas opciones. Con éstos datos se rellena los espacios de área efectiva correspondientes a cada apertura (entrada o salida).


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Abajo una nota indica que el área efectiva de cada apertura se considera para el cálculo de los caudales de aire. Está directamente relacionada con la forma en que se abre la ventana, el marco, el alfeizar y los detalles de la jambas. Se recomienda buscar la referencia del fabricante sobre el mecanismo de apertura.

Figura 4: Condiciones internas


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Condiciones internas

La pestaña de Condiciones Internas despliega unas secciones consultando datos sobre ocupantes y ganancias internas por equipos.

Una nota en la parte superior indica que los datos suministrados se utilizan para el cálculo de ganancias internas que permiten conocer el caudal de viento requerido para eliminar el calor total generado dentro del espacio. En este caso el caudal necesario para refrigeración o enfriamiento. Igualmente esta sección viene con datos predeterminados.

En la sección de Ocupantes (12) se solicitan el número de usuarios del espacio a calcular de acuerdo a la actividad que realizan. Se agrega el número de ocupantes totales que realizan cada labor. Estos datos además se utilizan para calcular la ventilación mínima requerida para suministrar aire fresco (10 litros por segundo por persona).

Figura 5: Condiciones internas


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En la parte de Ganancia Interna (13) se solicitan las ganancias que se producen por equipo e iluminación en watts por metro cuadrado. Para ingresar tanto estos datos como los de ocupantes es posible basarse en la tabla inferior (14) que suministra la página donde se dan las asignaciones de referencia para las ganancias de calor internas en edificios. Con los datos de densidad, ganancia de calor sensible y buscando la tipología de edificación se tiene la información para rellenar la tabla superior. Esta información es tomada como referencia de la normativa CIBSE (Inglaterra), capítulo 6.

Condiciones solares

La última sección a completar por el usuario correspondiente a Condiciones Solares. Al ingresar a la pestaña en el lado izquierdo aparece una sección (15) por completar para el cálculo de las ganancias solares directas y por conducción a través del acristalamiento, las paredes y el techo. Una nota en la parte superior indica que el cálculo de las ganancias solares (directas y conductivas) se utiliza para estimar la cantidad de caudal requerido para eliminar el calor total generado dentro del espacio (necesario para la refrigeración).

En la parte de Acristalamiento se solicita el factor de transmitancia solar o también llamado Valor G (G-Value). Esto depende del tipo de vidrio. Si ingresamos al símbolo de ayuda ubicado junto a la casilla se indica que el Factor de transmitancia solar es la fracción de la radiación solar transmitida por el acristalamiento, expresado como un número entre 1 y 0, donde 1 indica la máxima ganancia de calor solar posible, y cero, la no ganancia de calor solar. Además se solicita el coeficiente de sombra del acristalamiento. El mensaje de ayuda nos explica que éste corresponde a la proporción del acristalamiento que está en la sombra, expresado en formato de porcentaje, donde el 100% indica el sombreado completo y 0% sin sombreado. Esto se utiliza para representar el sombreado externo.

En la parte de las Paredes o muros, se considera la misma materialidad para todos los muros exteriores de la edificación (con el fin de simplificar el cálculo). Se solicita primero la Absortividad de la superficie, la cuál de acuerdo a la ayuda es la proporción de radiación solar absorbida por una superficie, expresado como un número entre 1 y 0. Los valores normalizados sugieren 0,9 para materiales de color oscuro y 0,5 para los materiales de color claro. Luego se solicita el Valor U o el valor de transmitancia térmica del material de las paredes. Este factor es bastante conocido y viene definido en normativas térmicas, de acuerdo a los componentes de los muros. Está dado en watts por metro cuadrado por grado kelvin. Es la medida del calor que fluye por unidad de tiempo y superficie, transferido a través de un sistema constructivo, formado por una o más capas de material, cuando hay un gradiente térmico de 1°C o un 1 K de temperatura entre los dos ambientes que éste separa. Por último se solicita la transmitancia de la superficie exterior del muro. Ésta, indica la ayuda, es la transmitancia térmica de la superficie externa expuesta a la radiación solar expresada en W/m²*K y depende del espesor de la capa de construcción y la conductividad térmica del material. Se indica además unos valores típicos de transmitancia para diversos materiales


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de construcción tanto para pared como para techumbre. En la sección Techo, se solicitan los mismos datos que en paredes pero para la superficie de techo. Para la transmitancia térmica o Valor U consideraremos los materiales que conforman la cubierta. En el caso del valor de transmitancia de la superficie exterior se tomará en cuenta el material de recubrimiento exterior de la techumbre.

Después de completados estos espacios, en la parte central de la pantalla aparecen dos diagramas de la edificación en sección (16) y en planta (17). Acá se solicitan las dimensiones en metros correspondientes a H (altura), W (Ancho o profundidad) y L (Largo) del espacio. Como referencia el programa nos dice que para que la estrategia funcione el W (ancho o profundidad) debe tener una relación con la altura (H) cuyo valor depende de la que se haya elegido. Abajo (18) el programa calcula el área del suelo o superficie de piso en metros cuadrados y el volumen total del espacio en metros cúbicos.

Además se consulta si las paredes y el techo están expuestos a la radiación directa del sol (para tomar en cuenta sus ganancias hacia el espacio interno). Aquí tenemos la opción de marcar S (Si) o N (No). Para todos los cálculos se asume que la pared de entrada es expuesta.

Figura 6: Condiciones solares


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Resultados

Completados todos los datos, finalmente se accede a la pestaña de Resultados. Para actualizar hay que ir a la sección de arriba y dar click en Ejecutar. (19)

Los diferentes gráficos aparecen en la mitad derecha de la pantalla. (20) Los datos escritos aparecen en la mitad izquierda. (21)

Los resultados correspondientes a Flotabilidad o Buoyancy (Flujo de ventilación por diferencia de temperatura) aparecen en el lado derecho de los gráficos y los datos correspondientes a Flotabilidad (Buoyancy) más el efecto de viento aparecen en el lado izquierdo. Hay que tener en cuenta que el peor escenario siempre es el efecto Buoyancy o flotabilidad solo, y luego el resultado mejora al sumar viento.

En el gráfico primero se observa el flujo de aire expresado en m3/s, se hace la comparación entre el flujo requerido para aire fresco, el requerido para refrigeración (eliminar las ganancias por calor) y el alcanzado. Si se pone el puntero sobre el cada barra es posible ver los valores correspondientes.

Al lado de este primer gráfico podemos pasar los resultados a cambios de aire por hora o a energía en Wh/m2. Junto a cada gráfico vemos un símbolo de menú (tres líneas horizontales) que al dar click en él brinda las opciones de imprimir el gráfico o descargarlo ya sea en formato PNG, JPG, PDF o gráfico vectorial.

El gráfico central indica la Reducción de temperatura fisiológica equivalente lograda, indicada como la relación entre la reducción de temperatura interna y la velocidad el viento en metros por segundo. Al poner el puntero sobre la marca es posible ver los valores logrados.

Por último el gráfico inferior corresponde a la Banda de Confort Adaptativo de acuerdo a la ASHRAE 55-2013, relacionando la temperatura operativa lograda (en grados Celsius) con la temperatura media exterior. Esto con el fin de conocer si la misma está dentro de los límites de aceptabilidad. Al posarse sobre el gráfico indica si cumple o no, de acuerdo alas disposiciones de la norma y los valores aceptados por la misma. Todos estos gráficos tienen la posibilidad de guardarse independientemente dando click en el menú.

Al lado izquierdo da la pantalla aparecen los valores escritos que resumen: • Las ganancias internas totales en watts por metro cuadrado. (producidas por ocupantes y equipo).• Las ganancias solares totales en watts por metro cuadrado (producidas por muros, acristalamiento y techumbre).• Y el calor total generado en kilowatts.


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Estos datos se dan por espacio. Si calculamos un espacio con varios niveles aparecerá cada nivel o espacio por separado.

Luego sea dan datos de la apertura o ventana de entrada y salida. Aparece el área efectiva, la ubicación del plano neutral (altura con respecto al suelo del plano neutro) y se vuelven a resumir los datos de flujo de aire o caudal en metros cúbicos por segundo (por apertura), tanto para buoyancy como para buoyancy mas viento.

Finalmente aparece un botón grande para descargar los resultados en formato PDF. (22)

Figura 7: Resultados


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El link al PDF abre una ventana nueva donde aparece una hoja resumen con todos los datos que incluimos en las pestañas anteriores : los datos del proyecto , la estrategia elegida, los datos de localización, los datos del edificio, los datos de construcción, los resultados de ganancias por calor y por apertura (flujos de aire), además de los gráficos anteriormente explicados.Esta hoja la podemos guardar o descargar a la computadora.

Cualquier dato que se quiera volver a calcular se puede volver a las pestañas anteriores, hacer variaciones y volver a dar ejecutar. Hay que recordar que si se quiere un PDF de cada cambio hay que volver a la pestaña de localización y cambiar la versión para tener el control de cambios por versión.

Para las demás estrategias o escenarios el proceso es similar. Solo cambian los gráficos y la cantidad de información solicitada. Los ejemplos con mayores niveles y aperturas requerirán datos por nivel, y en el caso de la chimenea se solicitará la temperatura en la chimenea como dato adicional (es el único caso en que no se considera la temperatura uniforme a lo interno del espacio.)

Esto resume las etapas del uso del programa Optivent 2.0 .Cualquier consulta se puede acceder a la web: http://optivent.ubiobio.cl que cuenta con información de proyecto y datos de apoyo para su aplicación.

Soporte

En caso de dudas o necesitar eportar algun falla del programa, por favor escribir a:

http://optivent.ubiobio.cl/Contactenos/

O directamente a:

[email protected]

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