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Herramientas informáticas que favorecen la eficiencia

Simulación energética, ¿por qué es necesaria?

Julio Bermejo, arquitecto y socio fundador de Arquitectura Ambiental. LEED AP BD+C | Project Manager en construcción sostenible24/04/2015
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En un tiempo de incertidumbre económica a nivel global y de la construcción en particular, con una creciente interés por el cuidado de nuestro medio ambiente y el aumento de la eficiencia energética en nuestro entorno construido y en un momento donde es necesario optimizar los medios y recursos, es ahora cuando el uso de herramientas que prevean comportamientos a futuro de los edificios se hace más imprescindible que nunca. La simulación energética consiste en un proceso de creación de un modelo o réplica virtual de un edificio con sus componentes constructivos, técnicos y sus ocupantes que será expuesto por medio de una herramienta informática a lo largo de un período de tiempo – aconsejablemente de un año- a distintas condiciones y situaciones, tanto climatológicas, geográficas, como de uso y ocupación, con el fin de obtener resultados cuantitativos y cualitativos de su comportamiento energético ya sea en forma de reportes o de comparativas con otros modelos (Benchmarking). Es importante remarcar que en nuestro trabajo diario de diseño y consultoría, obtener un modelo de simulación energética fiable es una herramienta eficaz y sumamente útil por las razones que se exponen en este artículo.

Un nuevo enfoque del pensamiento, ‘Good bye siglo XX’

Tradicionalmente, la práctica profesional se desarrollaba en ‘silos’, en los cuales el arquitecto se dedicaba a diseñar espacios y edificios. Mientras tanto, paralelamente el ingeniero se encargaba de diseñar y alinear los sistemas del propio edificio a la arquitectura. Sin embargo esta práctica es lo más alejado de la tendencia actual y a futuro: La integración del pensamiento del diseño integrado en todos los aspectos marca el rumbo. Este cambio o nueva manera de ver las cosas se produce debido, principalmente, a la necesidad de optimizar los recursos para conseguir edificios altamente eficientes desde el punto de vista energético. Se trata de crear un nuevo lenguaje común que abarque el diseño, los sistemas del edificio, las necesidades del cliente y la normativa vigente.

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Imágenes de estudio de simulación energética del proyecto de rehabilitación energética del Clubhouse de Fontanals Golf. Fuente imagen: Arquitectura Ambiental.

Esta evolución en el proceso proyectual ayudará a los arquitectos y distintos profesionales de la construcción a desarrollar de una manera más colaborativa las labores de diseño que son requeridas. Así mismo, puede conducir a mejorar las relaciones de trabajo con los clientes del proyecto, ‘facility managers’, ‘property managers’, ingenieros, etc. La simulación energética de modelos virtuales puede proveer esta solución. Una visión más holística y colaborativa en el diseño desde el punto de vista energético será vital de cara a un aumento de los costes de la energía y mantenimiento de los edificios.

¿Cuándo es más necesaria? El momento ideal es…

El momento ideal para comenzar a trabajar con modelos virtuales del edificio es en el período inicial de proyecto. Lo aconsejable es durante la fase conceptual de diseño, puesto que es en este momento donde las decisiones tienen un mayor peso. En otras palabras, las decisiones y acciones que se llevan a cabo al inicio del proyecto impactarán más positivamente a lo largo del ciclo de vida del mismo (Concepción – Diseño – Construcción – Ocupación – Uso – Final ciclo de vida/Reutilización).

La simulación de los modelos iniciales está basada básicamente en parámetros fundamentales de diseño, tales como la envolvente arquitectónica, orientación y volumetría y se realiza generalmente sin incluir los sistemas del edificio. Esta primera etapa a menudo provee información sumamente importante al proceso proyectual. A medida que el proyecto evoluciona, la simulación proveerá de nuevos inputs y feedback al equipo de diseño, por ejemplo en cómo la orientación, forma, tipo de envolvente u otras variables incidirán en el rendimiento del proyecto en términos de energía, iluminación diurna, ventilación natural, confort térmico u otras características de diseño.

Llevar a cabo procesos de simulación energética e implementar cambios en fases avanzadas de diseño, e incluso en obra como ha llegado a darse en algunos casos, son mucho más costosos económicamente y además acarrean un tiempo mayor de implementación. Lamentablemente, debido a la falta de previsión, esto es lo que ocurre habitualmente en nuestro medio profesional.

Fases de implementación. La importancia de los inputs

Sea cual sea el momento de simulación, cobra suma importancia el ingreso correcto de datos o inputs con la finalidad de reducir el margen de error. Simulaciones continuas e iterativas a lo largo de todas las etapas del proceso de diseño optimizarán la eficiencia energética y por consiguiente, en posterior instancia, el confort, la salud y el bienestar de los ocupantes del edificio.

Un proceso de simulación energética de un edificio tipo presenta las siguientes fases principales:

  1. Modelar geométricamente y definir condiciones de clima y ubicación.
  2. Definir la envolvente arquitectónica y los usos.
  3. Definir las instalaciones de climatización, ACS y de iluminación.
  4. Ejecutar las simulaciones e interpretar resultados.
  5. Rediseñar el proyecto/propuesta y reiniciar el proceso/ Finalizar.
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Fuente imagen: Arquitectura Ambiental.

Simulaciones continuas e iterativas a lo largo de todas las etapas del proceso de diseño optimizarán la eficiencia energética y por consiguiente, en posterior instancia, el confort, la salud y el bienestar de los ocupantes del edificio.

Para obtener mejores resultados la forma de resumir el proceso es: Rápidas iteraciones y veloz feedback.

¿Qué herramienta o software usar?

La respuesta a esta pregunta puede encontrarse en la combinación de tres variables: Alcance del proyecto, tiempo y recursos. Dependiendo de la importancia que se asigne a cada una de ellas obtendremos la solución. En otras palabras, hemos de elegir nuestra herramienta de simulación energética en función de la escala y complejidad del proyecto, la dificultad y horas de trabajo requeridas en introducir datos de entrada (inputs), la fase del proyecto en que nos encontramos, y lo que es más importante: el grado de precisión buscado en los resultados finales (outputs) para así poder obtener conclusiones y aplicarlas en el diseño.

Si lo que deseamos es celeridad, con rápidas simulaciones de los modelos es posible establecer puntos de partida claros que nos ayuden a chequear y optimizar nuestro diseño y además a compararlo con un modelo ‘baseline’. Tratándose de esta situación, el uso de una hoja de cálculo puede ser más que aceptable, pudiéndose incluso prescindir de herramientas más sofisticadas que implican disponer de más tiempo y recursos.

Hoy el mercado nos ofrece de manera abundante distintos softwares de simulación energética, ya sea en formato de hojas de cálculo o de complejas herramientas capaces de analizar no sólo el comportamiento energético del edificio, sino también medioambiental, el Ciclo de Vida (ACV), el nivel de iluminación de los espacios, la viabilidad económica o el cálculo de ventilación natural llamado también CFD (Computational Fluid Dynamics). En otras palabras, las piezas están dispuestas, de nosotros depende cómo deseamos jugar esta partida.

Beneficio, utilidad, rendimiento…

La gran virtud de la simulación energética es, sin lugar a dudas, predecir cuantitativa y cualitativamente el comportamiento futuro del edificio. Y esto tiene un evidente e incontestable gran valor. Esta valiosa información nos ayuda a optimizar nuestro diseño de distintas maneras: Con relativa rapidez es posible comparar distintas opciones, tanto a nivel pasivo por medio de la orientación y forma del edificio, composición de fachadas, porcentajes de aberturas en las mismas, envolvente constructiva, transmitancias térmicas, entre otras, y también a nivel activo por medio de sistemas de climatización, ACS e iluminación, y así elegir la solución más adecuada, viable y sostenible.

En todo proyecto arquitectónico es necesario establecer objetivos claros y realistas a nivel energético, medioambientales, económicos, y además chequearlos para que la propuesta sea factible. El análisis económico y las amortizaciones de las soluciones propuestas pueden ser realizados con gran antelación a la construcción. Para algunos edificios en particular, el aumento de la eficiencia energética puede contribuir notablemente a disminuir los costes de recursos materiales y humanos en la fase de construcción y posteriormente también durante la fase de uso.

Palabras finales

La simulación energética es una herramienta importante, eficaz y potente dentro del proceso global e integrativo que debe tener un proyecto arquitectónico, pero también es justo decir que no es la solución definitiva a todos los problemas. No existen soluciones mágicas derivadas de ella, pero su uso puede potenciar sinergias y elevar la calidad del proyecto. Además, desde nuestra experiencia aconsejamos como criterio no confiar sólo en una única herramienta de simulación al analizar un modelo determinado, es también necesario y conveniente contrastar valores obtenidos mediante distintos softwares.

El objetivo final y principal del uso de la herramienta de simulación es el de ayudar a incrementar la eficiencia energética de los edificios y esto debe ser conseguido sobre todo desde la Arquitectura mediante estrategias bioclimáticas de mejora del diseño pasivo y la reducción de la dependencia de los sistemas mecánicos de climatización y además siempre con un pensamiento en mente: debemos recordar que ante todo nuestra misión como arquitectos es la de crear espacios de alta calidad y confort para sus ocupantes. Después de todo, crear entornos y edificios más sostenibles es el principal desafío al que estamos llamados.

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