La evaluación energética de Archicad

Hoy vamos a indagar en las opciones que nos ofrece la Evaluación Energética en Archicad. Esta herramienta nos permite realizar cálculos de eficiencia energética integrada con el diseño BIM. Podemos calcular soleamiento en ventanas, ver el comportamiento térmico de la vivienda y hacer una previsión de gasto energético de la vivienda durante el año, calcular la U, tener en cuenta las pérdidas de aire o incorporar diferentes fuentes de energía. Para un estudio en profundidad existe la herramienta ECODESIGNER STAR, pero con la evaluación energética de Archicad ya podemos incluir conceptos de comportamiento energético desde etapas muy tempranas del proyecto. El análisis de ECODESIGNER STAR utiliza el motor de cálculo VIPcore de StruSoft que cumple con el método estándar de prueba ANSI / ASHRAE 140-2007 para la evaluación de programas informáticos de análisis energético de edificios. Este método de prueba representa el estándar de la industria para garantizar la calidad de la precisión de la simulación. Está referenciada por la mayoría de las principales regulaciones de diseño de edificios sostenibles en todo el mundo, incluidas LEED, Green STAR, BREEAM.

Datos climáticos

La primera parte del proceso consiste en la introducción de los datos. Por un lado tenemos el modelo que queremos analizar y por otro tendremos que introducir los datos referentes al entorno. Todos los menús necesarios para la definición del entorno podemos encontrarlos dentro de Diseño → Evaluación energética. En configuración del entorno establecemos la localización, que está vinculado con el mismo menú de Preferencias del proyecto. En los datos del clima podemos usar una base de datos StruSoft Climate ( http://www.cdc.noaa.gov/ ) o incluir una base de datos aportada por nosotros. En nuestro caso, disponemos de archivo AHRAE de Toronto, Canadá, donde se encuentra nuestro proyecto (https://energyplus.net/weather ).

En la pestaña clima podemos definir y visualización los datos térmicos y humedad relativa del entorno así como los datos de viento del proyecto. Aquí definimos también si el edificio cuenta con protección al viento o al sol en las diferentes orientaciones. Por ejemplo si tenemos vegetación en el entorno, si la casa se encuentra en un entorno urbano o aislada en el campo. Con esta herramienta podemos reflejar estas situaciones. Añadimos un ejemplo de como se adapta la curva del viento en función de si se protege cada orientación.

Bloques térmicos

La forma en la que introducimos la información del modelo en el análisis energético es a través de los bloques térmicos en el menú Revisión del Modelo de Energía. Los bloque térmicos están definidos por las zonas del proyecto. Cada bloque está relaciona con un uso con un determinado comportamiento energético y las zonas donde se da lugar. Unas oficinas, una vivienda y un almacén tienen unos requerimientos energéticos diferentes. Los tenemos en cuenta usando los Perfiles de la Operación. En el propio programa encontramos un gran número de perfiles ya definidos, pero además podemos editarlos y realizar unos nuevos adecuados a nuestras necesidades. Podemos definir el tipo de iluminación que usamos y vemos como afecta al la ganancia de calor interna por metro cuadrado o la ocupación por metro cuadrado y las temperaturas de confort. Todo ordenado en función de las horas del día.

Zonas

La definición geométrica de los espacios requiere de una especial atención. Para empezar, es recomendable siempre que sea posible usar las herramientas de definición automática de zonas. En mi caso en particular me gusta usar la herramienta que ajusta la zona a la línea de referencia, pero eso requiere una definición muy estricta de los muros y no siempre es posible. Una definición donde la línea de referencia de los muros exteriores se encuentre al exterior y la de los muros interiores en el centro nos da la opción de calcular el espacio útil o neto y el espacio bruto con las mismas zonas. Las zonas no se pueden automatizar si ya hay otra zona en esa posición aunque se encuentren en capas separadas o en filtros de renovación diferentes. Así que intento usar el mínimo número de zonas posible. La herramienta que ajusta las zonas a la cara interna de los muros también es una opción. Además, en caso de encontrarnos en espacios con un uso compartidos, por ejemplo, un vestíbulo antes de un comedor; tendremos que dividirlo con un línea definida como límite de zona. Esto nos lleva a otra conclusión, no debemos actualizar zonas desde el espacio 3D. La Evaluación Energética te permite actualizar zonas, pero en el espacio 3D no se reconocen las líneas que afectan a las zonas así que si le damos aquí nos cargaremos la definición de zonas. Para actualizar zonas, tenemos que irnos a una vista 2D. Aquí actualizamos zonas y a continuación Actualizamos el modelo de la energía.

Estructuras

A continuación se puede ver como los bloques térmicos incluidos en el modelo. En nuestro caso hemos utilizado dos perfiles de operación, uno para la zona de vivienda y otra para el sótano. Una vez hemos metido las zonas, el programa identifica automáticamente las los muros con los que está en contacto y las ventanas que se encuentran en ellos. Tenemos dos listas donde podemos acceder a ellos y comprobar sus características técnicas. En estructuras encontramos los muros, forjados y cubiertas tanto interiores como exteriores. El programa los representa con distinto color. Podemos editar este color, es muy importante que veamos todos los muros correctamente clasificados. Fundamentalmente el interior y el exterior. Después de algún cambio, en ocasiones, el programa no lo ha identificado correctamente, pero cerrando y abriendo el programa el problema se ha resuelto.

Es muy interesante la gestión de la información que podemos hacer desde esta ventana. Podemos editar aquí la infiltración del viento, el valor n. Como referencia, el valor máximo de n = 3 sin sistemas de ventilación controlada, el valor n en con sistema de ventilación controlada es de 1,5. Para una construcción Passivhaus se exige el un valor de 0,6 debido a que es imposible construir un edificio totalmente hermético. Habitualmente las casas pasivas construidas tienen valores situados entre 0,2 y 0,6.

También encontramos el valor de Transmitancia energética U o podemos trabajar con el valor R, resistencia térmica, que es su inverso. Se accede a la composición del muro desde la lista de estructuras, que es desde donde se calculan estos valores teniendo en cuenta los espesores y características técnicas del material. Podemos hacer pruebas con distintas tipologías de muro rápidamente, siempre cuidando de que las zonas estén en contacto con ellos. Pasa lo mismo con los forjado. En caso de que usemos un forjado distinto para el acabado que para la estructura, tenemos que definir la zona en contacto con el forjado que contiene el aislamiento. Pasa los mismo con los muros. Si usas un muro distinto para el acabado, la zona lo tiene que obviar e ir directamente al muro de cerramiento con el aislamiento. Tenemos siempre la opción de hacer zoom en cada muro, así si vemos valores de U extraños, demasiado altos o bajos, podemos rápidamente encontrar donde está el problema para editarlo.

Aperturas

La tercera lista que encontramos es la de aperturas. Encontramos una relación de las diferentes ventanas con opción de agruparlas por tipo. Tenemos valores de transmitancia del vidrio y la carpintería. Llama la atención el análisis solar, que nos da un estudio de como capta la luz la ventana a lo largo del año. Podemos ver las horas del día y el día en el año donde entra luz solar y las que no. Así, podemos jugar con diferentes voladizos o ver el efecto de diferentes coberturas como árboles.

Si pinchamos en el botón secundario sobre la ventana, podemos acceder a un menú que te ofrece diferentes materiales para el marco y para el vidrio.

Y tenemos un muy interesante análisis solar de cada ventana que te determina en qué días y cuántas horas entra la luz solar. Tenemos dos formas de presentar la información. En la parte de abajo del gráfico se pueden ver los meses y los días, en el eje de la izquierda vemos las horas del día. En este caso es una ventana al este donde solo entra la luz por la tarde. Puede que nos interese aumentar la exposición solar en invierno teniendo en cuenta el clima de Canadá. Y por supuesto tenemos la visualización 3D de las ventanas así como la opción de hacer zoom automático a cada una de ellas.

Sistemas

Podemos añadir diferentes sistemas de calefacción, refrigeración o ventilación a cada bloque térmico. El programa nos ofrece diferentes opciones como por ejemplo suelo radiante, caldera de gas, caldera de gasoil, split o ventilación con recuperación entre otras. Con experiencia, podemos conseguir replicar sistemas que no estén incluido aquí. Por ejemplo, si queremos plantear una bomba de calor de aire, podemos elegir una bomba de calor de agua y y poner como fuente de energía el aire. Por otro lado podemos editar la temperatura máxima del agua caliente a 49 grados para evitar quemaduras. Este tipo de decisiones reducirán la demanda energética del edificio. También podemos editar tanto los costes de las diferentes fuentes de energía como la emisión de CO2.

Informes y comparación

Una vez tenemos definido los puntos anteriores, procederemos a nuestra simulación energética. Encontraremos el botón en la parte de abajo de la Revisión del modelo energético. A partir de aquí realizaremos modificaciones que nos permitirán sacar conclusiones para encontrar la más idónea desde un punto de vista del ahorro energético. La geometría es la parte que me ha resultado más delicada. Las zonas tienen en ocasiones un comportamiento poco predecible, hay que hacer un poco de prueba y error y masajear el modelo. Para una casa el programa calcula con rapidez. Tenemos un modelo de informe en el que podemos meter y sacar capítulos y donde toda la información se presenta con gráficos que facilitan su comprensión. Podemos añadir información del equilibrio energético, el gasto de consumo de energía o de los bloques térmicos definidos. Os dejo dos ejemplo que muestran como mejora el modelos con los sucesivos cambios practicados.