CFD para edificios con mínima complejidad pero sin renunciar al rigor técnico
El módulo CFD de DesignBuilder permite analizar el movimiento del aire y la distribución tridimensional de temperaturas dentro y alrededor de los edificios utilizando métodos propios de la Dinámica de Fluidos Computacional, pero en un entorno mucho más accesible que el de los paquetes CFD de propósito general.
Su gran ventaja es que aprovecha el modelo 3D del edificio ya desarrollado en DesignBuilder y simplifica enormemente la preparación del caso, reduciendo la barrera de entrada habitual de este tipo de análisis.
La geometría ya está hecha: ese es el punto de partida
En CFD convencional, una parte importante del trabajo consiste en reconstruir la geometría, definir el dominio, preparar el mallado y revisar cuidadosamente las condiciones de contorno. DesignBuilder reduce de forma drástica ese esfuerzo utilizando directamente la misma geometría del modelo térmico.
Esto permite pasar antes al análisis y evita parte de los errores y pérdidas de tiempo asociados a flujos de trabajo fragmentados entre distintos programas.
Condiciones de contorno importadas automáticamente desde la simulación
Uno de los mayores valores del módulo es la posibilidad de importar automáticamente temperaturas superficiales y caudales de aire desde una simulación con EnergyPlus, utilizándolos como condiciones de contorno del cálculo CFD.
Esto mejora la coherencia entre simulación energética y análisis de flujo, y permite estudiar con mayor realismo la interacción entre envolvente, ventilación, cargas internas y sistemas HVAC.
CFD útil para diseño interior y exterior
El módulo puede emplearse tanto para analizar el flujo de aire en el interior de edificios como para estudiar el comportamiento exterior del viento en torno a ellos.
En el interior, resulta especialmente útil para revisar impulsión y extracción, distribución del confort, ventilación natural, estratificación, estancamiento y diseño de salas técnicas o CPDs. En el exterior, permite estudiar presiones de viento, velocidad del aire y confort peatonal.
Más accesible que un CFD generalista, pero con resultados muy valiosos
DesignBuilder se centra en aplicaciones de edificio y simplifica la preparación del modelo, el mallado y la visualización de resultados para que el CFD sea utilizable por perfiles técnicos que no son especialistas en mecánica de fluidos computacional.
Esto no significa rebajar su utilidad práctica: al contrario, permite obtener información de diseño muy valiosa en proyectos reales con un coste y una complejidad mucho más asumibles.
Capacidades principales
- Aprovecha la geometría 3D ya definida en el modelo térmico.
- Permite importar automáticamente temperaturas superficiales y caudales desde EnergyPlus.
- Admite rejillas de impulsión y extracción, superficies con flujo o temperatura y múltiples fuentes internas.
- Genera resultados de velocidad, presión, temperatura, confort y edad media del aire en el interior.
- Permite analizar velocidad y presión del aire en exteriores y estudiar confort peatonal.
- Ayuda a evaluar ventilación natural, ventilación híbrida, estratificación y estancamiento.
- Resulta especialmente útil para diseño de CPDs, salas técnicas y distribución de aire en recintos complejos.
- Proporciona resultados gráficamente claros mediante vectores, contornos e iso-superficies.
Detalle técnico
El cálculo CFD en DesignBuilder es estacionario y el mallado 3D se genera automáticamente a partir de la geometría y de las condiciones de contorno, buscando promover una buena convergencia de la solución.
El motor CFD se ha desarrollado en torno al algoritmo SIMPLER, perteneciente a una de las familias más extendidas de métodos de resolución CFD, y la turbulencia puede modelarse mediante el conocido modelo k-ε.
El interfaz permite introducir una amplia gama de condiciones de contorno, como difusores de impulsión, rejillas de extracción, superficies a temperatura impuesta y otros elementos equivalentes, además de incorporar bibliotecas de componentes como ventiladores, radiadores, fan-coils, mobiliario u ocupantes.
Resultados fáciles de interpretar y útiles para comunicar
Los resultados 3D se visualizan mediante las capacidades gráficas de DesignBuilder, generando imágenes claras e impactantes basadas en vectores de velocidad, contornos de temperatura, iso-superficies y otras representaciones habituales en CFD.
Esto no solo ayuda al técnico a interpretar el comportamiento del aire, sino que también facilita explicar el resultado a clientes, revisores o equipos de proyecto sin necesidad de recurrir a herramientas externas.
Aplicaciones típicas en proyecto
Entre las aplicaciones más habituales se encuentran la optimización de la posición y especificación de rejillas, el análisis de distribución térmica y de aire fresco en oficinas y colegios, la evaluación de estrategias de ventilación natural o mixed-mode, y el diseño de pasillos fríos y calientes en centros de proceso de datos.
También es muy útil para estudiar la eficacia de la ventilación, identificar zonas muertas, revisar el impacto de cargas internas y documentar indicadores como LMA (edad media del aire) y ACE (efectividad del cambio de aire).
Validación independiente
Un punto especialmente relevante es que el CFD de DesignBuilder ha sido validado de forma independiente frente a Phoenics, uno de los paquetes CFD generalistas con más reconocimiento en el sector.
Según el trabajo de validación realizado por Northumbria University, DesignBuilder fue capaz de reproducir los mismos resultados que Phoenics a partir de los mismos datos de partida, lo que refuerza la confianza en los resultados obtenidos con el módulo.
Normativa y documentación de ventilación
El módulo proporciona salidas como Age of Air y Air Change Effectiveness, útiles para documentación y verificación en marcos como ASHRAE 62.1, Green Star y otros enfoques de diseño orientados a calidad de aire interior.
Esto amplía su valor más allá del análisis visual y lo convierte también en una herramienta de apoyo normativo y de justificación técnica.
En resumen
Si necesitas analizar con mayor detalle cómo se mueve el aire dentro o alrededor de un edificio, el módulo CFD de DesignBuilder ofrece una solución muy potente y mucho más accesible que un software CFD generalista.
Aprovecha el modelo térmico existente, automatiza buena parte de la preparación del caso y proporciona resultados útiles para diseño HVAC, ventilación natural, confort, CPDs y análisis exterior, con un equilibrio muy sólido entre facilidad de uso y capacidad técnica.