Optimización de los métodos de caracterización térmica de la envolvente de edificios

Résumé

En los últimos años, la creciente preocupación por el elevado consumo energético de los edificios se ha focalizado a través de la rehabilitación energética con el objetivo de reducirlo. En este sentido, la transmitancia térmica de los cerramientos determina en gran medida este consumo energético, por lo que existe un gran interés por disponer de métodos que permitan evaluarla de manera precisa. Esta propiedad se puede determinar a través de diferentes procedimientos tanto teóricos como experimentales. Todos estos métodos pueden verse afectados por una serie de factores que pueden derivar en la obtención de resultados atípicos. Aspectos tales como el uso de variables tabuladas, los errores metrológicos, la inercia térmica o los factores ambientales pueden influir de manera significativa en los resultados. Ante esta circunstancia, en esta tesis se realizaron una serie de estudios para abordar las principales debilidades detectadas en la literatura científica: el análisis del término convectivo utilizado en los métodos de termografía infrarroja cuantitativa, el análisis y la optimización del método termométrico y, por último, la estimación de la transmitancia térmica de la ISO 6946:2007 a través de mediciones in situ. Para obtener una gran cantidad de datos, se llevaron a cabo dos campañas experimentales cuyos diseños se adaptaron a las necesidades particulares de cada planteamiento. Asimismo, la combinación de los datos experimentales con otras técnicas, como procesos de simulación y la aplicación de algoritmos de aprendizaje automático, permitió desarrollar diferentes investigaciones. La utilización de las correlaciones experimentales de números adimensionales para el método interior de termografía infrarroja cuantitativa resultó ser la aplicación más adecuada para este método. En esta línea, el análisis de los datos obtenidos para este aspecto mostró que el número de resultados válidos conseguidos fue superior al de otras correlaciones experimentales interiores y exteriores. Además, la realización de los ensayos en el interior permite garantizar la disminución de la influencia de las condiciones ambientales. Con respecto al método termométrico, los resultados obtenidos en la tesis mostraron las posibilidades de aplicación del método en cerramientos, siempre que se reúnan las condiciones aceptables en dos aspectos operacionales (un gradiente térmico elevado y equipos apropiados), así como un filtrado de datos adecuados. Las limitaciones relacionadas con la carencia de otros procedimientos de cálculos para correcciones por almacenamiento de calor y las posibles desviaciones por el empleo de valores teóricos para el coeficiente de transferencia de calor total interior se resolvieron utilizando perceptrones multicapa. Finalmente, el uso de bosques aleatorios y de perceptrones multicapa permitió conseguir estimaciones ajustadas de la transmitancia térmica de la ISO 6946:2007 a través de variables medidas experimentalmente, siendo el primero de ellos el que obtuvo un mejor grado de ajuste.