Guías uBIM BuildingSMART: Análisis energético

Guías uBIM BuildingSMART: Análisis energético

En esta guía se abordan diferentes tareas esenciales durante el diseño y la construcción considerando la eficiencia energética y la gestión de las condiciones interiores de diseño. Además, este documento define requisitos para utilizar los modelos de información en el análisis energético durante las fases de diseño, construcción y uso. 

¿Qué son los análisis energéticos?

Los análisis energéticos son una herramienta importante para encauzar el diseño en términos de eficiencia energética y el uso de los modelos de información lo hace posible de un modo más sistemático, transparente y en muchos casos también más eficiente que los métodos tradicionales. No obstante, el mayor beneficio de utilizar metodología BIM es que respalda el uso de datos veraces en los cálculos.

El análisis energético se aplicará a todo el edificio, a los espacios, a los sistemas MEP o parte de ellos. Te puede interesar el siguiente tema: ¿Cómo el BIM puede ayudar a mitigar el impacto ambiental de los proyectos que se desarrollan?

Análisis energéticos en las diferentes fases del proyecto

El éxito de los objetivos y condiciones energéticas será determinado por las soluciones de la arquitectura, de la estructura y de la ingeniería. Por lo anterior, la colaboración entre proyectistas es algo fundamental desde el inicio del proyecto con el fin de encontrar una solución global y óptima. 

Diseño conceptual  

Cuando un inventory model ha sido creado en proyectos de reforma o rehabilitación, se utiliza para los análisis de eficiencia energética y sus comparaciones alternativas para mejorar el ahorro energético. Como mínimo, el modelo es utilizado como fuente de información para la geometría de la envolvente del edificio. El inventory model se define en el documento 2 “Modelado del estado actual”.

Durante el diseño conceptual, es fundamental realizar análisis de energía para respaldar tanto la eficiencia energética del edificio como las condiciones interiores deseadas. Estos análisis deben llevarse a cabo utilizando herramientas de metodología BIM, aprovechando el modelo arquitectónico o del espacio. En caso de no contar con estos modelos, se puede emplear un modelo geométrico para realizar el análisis de energía.

Los análisis de energía permiten explorar distintas soluciones alternativas mediante programas matemáticos de estudios espaciales, mientras se documentan los datos iniciales y las suposiciones utilizadas. Además, estos análisis son esenciales para evaluar la viabilidad de los objetivos de consumo de energía, ya sean basados en valores de referencia o en proyectos similares.

El objetivo establecido con la ayuda de los análisis de energía toma en consideración las características únicas del proyecto, lo que facilita la identificación de los principales factores para mejorar la eficiencia energética desde las etapas iniciales del diseño.

Diseño esquemático 

Durante la etapa de diseño esquemático, se llevan a cabo análisis preliminares del consumo energético y simulaciones de las condiciones internas. Estas evaluaciones se realizan para comparar diferentes diseños de fachadas, evaluar su eficacia en cuanto a protección solar y considerar las soluciones técnicas del sistema. Se calculan las condiciones interiores de la opción seleccionada para varios tipos de espacios, lo que permite ajustar los objetivos de consumo energético del edificio en función de los resultados. Para estos cálculos iniciales, se utilizan tanto el modelo arquitectónico como el modelo espacial. Además, estos datos son esenciales para realizar los cálculos iniciales en MEP (ver Capítulo 4, «Diseño MEP»).

Si aún no se han definido los tipos estructurales durante la etapa de diseño esquemático, es posible emplear datos estándar de referencia o estructuras similares basadas en las mismas especificaciones del proyecto. En caso de que el modelo arquitectónico no incluya las aperturas de las ventanas, será necesario obtener datos aproximados sobre el tamaño de los huecos de ventana (es decir, la relación entre la superficie de las ventanas y la superficie del suelo o el área exterior de la pared). Con esta información, algunos programas de análisis de energía pueden agregar automáticamente las aperturas de las ventanas al modelo para el cálculo. Utilizando la misma herramienta, se pueden evaluar diferentes escenarios de apertura en el mismo modelo arquitectónico.

Es crucial documentar claramente los datos iniciales y las suposiciones utilizadas en el análisis de energía, junto con los resultados obtenidos. Se recomienda seguir la normativa estatal de estudio de eficiencia energética para garantizar la accesibilidad de la información. La presentación uniforme de los datos, tanto en etapas posteriores como en las solicitudes de permisos, facilita la evaluación global de la simulación de energía, independientemente del programa utilizado. Algunos programas de simulación de energía ofrecen plantillas de informes que cumplen con las definiciones de las tablas mencionadas anteriormente.

Evolución del diseño 

Durante la etapa de diseño general, el diseñador MEP determina las necesidades de aire acondicionado (ventilación, calefacción y refrigeración) mediante análisis de confort. Estos análisis se realizan al menos para todos los diferentes tipos de espacios, utilizando como base el modelo arquitectónico o del edificio.

El propósito del análisis energético en la fase de desarrollo del diseño es simular su impacto en términos de consumo de energía y condiciones de confort. Las demandas de aire acondicionado deben calcularse por separado para cada espacio, considerando las variaciones, como las debidas a la orientación y la carga térmica. Además de los detalles proporcionados por los modelos arquitectónicos, se necesitan datos estructurales, así como información sobre los tipos de aberturas utilizadas, tanto para puertas como para ventanas.

Fase del permiso del edificio 

Es necesario realizar un estudio energético del edificio para solicitar el permiso de edificación. El modelo BIM basado en el análisis energético debe incluir al menos los siguientes elementos:

  • Descripción de los espacios y su envolvente térmica.
  • Registro del consumo total de energía (tanto primaria como secundaria) y su clasificación mediante etiquetas.
  • Presentación del certificado energético.

Además, se sugiere considerar un registro de las temperaturas de los espacios durante el solsticio de invierno y verano.

El análisis de energía a través de BIM puede proporcionar la siguiente información necesaria para el estudio energético:

  • Cálculo de las pérdidas de calor por transferencia.
  • Determinación de la potencia calorífica dimensionada.

El estudio energético debe incluir el edificio en su totalidad, con su área específica y la información del volumen, la cual generalmente está definida en el modelo del arquitecto. Es fundamental que esta información sea compatible y utilizable en el análisis energético. Algunos programas de análisis energético pueden importar el área y la información de volumen del modelo BIM, pero los detalles deben ser definidos y acordados con el arquitecto.

Es recomendable seguir las pautas establecidas por la normativa estatal en relación con la eficiencia energética del edificio. Los programas de simulación suelen ofrecer información y formatos de contenido específicos, así como plantillas para su justificación. Si este tema es de tu interés y necesitas asesoría, puedes solicitar nuestros servicios de BIM en edificaciones.

Diseño detallado 

Los requisitos para realizar el análisis de energía están sujetos a los cambios realizados en el diseño detallado. Si estos cambios tienen un impacto significativo en el confort o la eficiencia energética en comparación con fases anteriores, es necesario actualizar los análisis energéticos.

Un ejemplo de cambio significativo podría ser la actualización del análisis de energía debido a un cambio en el tipo de ventana o en el sistema de protección solar. Se sugiere utilizar un modelo BIM para llevar a cabo el análisis de energía en esta fase. Los elementos arquitectónicos del modelo pueden servir como datos iniciales. En cuanto a los datos de los sistemas MEP, las áreas de servicio del sistema MEP pueden incorporarse en el modelo BIM si en el diseño MEP se ha elegido una clase 2 de nivel más elevado.

Construcción 

Al final de la etapa de construcción, se calcula el objetivo de consumo energético para el uso futuro del edificio. Los cambios realizados durante la construcción se tienen en cuenta en los cálculos finales. Este objetivo puede ser definido en dos niveles, donde el nivel 1 es el mínimo requerido:

Nivel 1: El objetivo de consumo de energía se establece según el uso operacional normalizado.

Nivel 2: Además del uso operacional normalizado, se considera el consumo energético durante el primer año de funcionamiento, lo que permite verificar los objetivos de energía del edificio durante su garantía. El modelo BIM «As Built» se utiliza como dato inicial.

Durante la fase de construcción, los análisis de energía deben analizar las opciones de equipamiento hechas por los contratistas y definir el objetivo de consumo de energía para la operación futura del edificio. El uso operacional normalizado no puede ser utilizado para verificar la eficiencia energética durante el período de garantía, ya que los sistemas de tecnología de los edificios generalmente no tienen un perfil de uso durante el primer año de operación.

El nivel 1 es adecuado para proyectos donde el uso de perfiles de sistemas durante el primer año no difiere del uso operacional normalizado o donde la variación es insignificante. En el nivel 2, el objetivo de consumo de energía se calcula para el primer año, lo que permite confirmar un uso eficiente de la energía incluso durante el período de garantía. El objetivo del uso operacional normalizado debe actualizarse después del primer año de garantía, cuando se conoce mejor el uso real del edificio.

Si este tema es de tu interés, no dudes en solicitar nuestros servicios BIM en construcción para ayudarte en esta importante etapa.

Período de puesta en servicio y garantía 

Durante el período de garantía, se actualizará el objetivo de consumo de energía para el uso operacional normal del edificio. Considerando que se conoce el uso real, esto se tendrá en cuenta en los nuevos cálculos. Como requisito mínimo, se actualiza el uso operacional normalizado y se revisarán, si es necesario, los perfiles de uso y otras suposiciones utilizadas en el cálculo del objetivo de consumo de energía para el uso operacional normalizado en la fase de construcción. El modelo BIM «As Built» sirve como dato inicial.

Durante el período de puesta en servicio y garantía, el objetivo es asegurar que la operación del edificio esté en línea con las metas tanto de confort como de eficiencia energética. Durante la puesta en marcha del edificio (normalmente el primer año), los sistemas MEP se ajustan de acuerdo al uso actual del edificio. El objetivo del análisis de energía durante el período de garantía es establecer las bases para el control monitorizado de las metas durante la operación y el mantenimiento. Al finalizar la puesta en marcha, se conoce el uso real del edificio, por lo que existen mejores datos que los iniciales para actualizar la meta.

Operación y mantenimiento

Durante la operación y el mantenimiento, el objetivo principal es garantizar que el edificio funcione conforme a las metas establecidas, mediante un control continuo de las condiciones interiores y el consumo de energía. El análisis energético es una herramienta clave que permite actualizar los efectos de los cambios ocurridos durante la operación en relación con las metas establecidas. Además, los análisis energéticos pueden ser útiles en casos de mal funcionamiento, para comparar opciones y para identificar y solucionar las causas subyacentes.

Conclusión

En resumen, la guía uBIM BuildingSMART sobre análisis energético ofrece una visión completa para optimizar proyectos en todas sus fases, desde el diseño hasta la operación y mantenimiento del edificio. Este documento ilustra los requisitos y recomendaciones para utilizar modelos de información BIM en el análisis energético, destacando la importancia de la colaboración entre los diferentes equipos de diseño y la necesidad de actualizar los análisis energéticos según evoluciona el proyecto.

Además, subrayan la utilidad del análisis energético para garantizar el cumplimiento de las metas de eficiencia energética y confort interior, así como para identificar y solucionar posibles problemas durante la operación del edificio. En definitiva, esta guía y los demás documentos planteados por BuildingSMART proporcionan un marco sólido para mejorar la eficiencia energética y la calidad de los edificios a lo largo de su ciclo de vida.

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