Código de energía (ruta y métodos)

RUTA DE CUMPLIMIENTO ENERGÉTICO

DE LAS EDIFICACIONES PARA GENERAR UN CÓDIGO DE

EFICIENCIA ENERGÉTICA

Dr. Roberto Calderón Vázquez

Cada camino tiene sus propias ventajas y desventajas, que pueden incluirdiferencias en rigor, la complejidad, y potencialmente incluso limitaciones dediseños de edificios.

Pese a la particularidad de las condiciones de cada nación, las vías decumplimiento centrales son las que están disponibles en los siguientes códigos ynormas modelo a nivel internacional:

• International Energy Conservation Code (IECC)

• America National Standard Institute (ANSI), American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) e Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) Standards 90.1

ELEGIR UNA RUTA DE CUMPLIMIENTO ENERGÉTICO DE LAS EDIFICACIONES

El Consejo Internacional de Códigos (ICC) reconoce la necesidad de una actualización a lafecha del código conservación de la energía frente al diseño de la envolvente de los edificiosenergéticamente eficientes y la instalación de sistemas mecánicos eficientes, sistemaseléctricos y de iluminación a través de requisitos que enfatizan el rendimiento.

Es totalmente compatible con todos los International Codes®(I-Codes®) publicados por laInternational Code Council (ICC)®, incluyendo:

₋International Building Code₋International Existing Building Code₋International Fire Code₋International Fuel Gas Code₋International Mechanical Code₋ICC Performance Code₋International Plumbing Code₋International Private Sewage Disposal Code₋International Property Maintenance Code₋International Residential Code₋International Wildland-Urban Interface Code₋International Zoning Code

OPCIONES DE CUMPLIMIENTO

IECC (Código Internacional de Conservación de la Energía)

Opción prescriptiva

Comportamiento de todo el edificio

Sistema del edificio (Sección Técnica)

Opciones de cumplimiento

CumplirCódigo

Envolvente

Climatización

Agua caliente

Potencia

Iluminación

Otros

Las disposiciones obligatorias

(necesario para la mayoría de opciones de

cumplimiento)


IECC (Código Internacional de Conservación de la Energía)

La Sociedad Americana de Ingenieros deCalefacción, Refrigeración y Aire AcondicionadoIngenieros es la sociedad técnica más importantedel mundo en materia de calefacción, ventilación,aire acondicionado y refrigeración.

Miles de personas y empresas apoyanASHRAE Investigación anualmente, lo que permiteASHRAE para reportar nuevos datos sobre laspropiedades del material y de la física deconstrucción y promover la aplicación detecnologías innovadoras.

ANSI/ASHRAE/IESNA 90.1Instituto Nacional Americano de NormasSociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire AcondicionadoSociedad de Ingeniería de Iluminación de Norte América


ANSI/ASHRAE/IESNA 90.1Instituto Nacional Americano de NormasSociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire AcondicionadoSociedad de Ingeniería de Iluminación de Norte América

Sistema del edificio (Sección Técnica)


CumplirCódigo

Opción prescriptiva de la envolvente

Opción Costo-Beneficiode la envolvente

Presupuesto de Costo Energético

Envolvente

Climatización

Agua caliente

Potencia

Iluminación

Otros

Las disposiciones obligatorias

(necesario para la mayoría de opciones de

cumplimiento)


ANSI/ASHRAE/IESNA 90.1

Sistema del edificio

(Sección Técnica)


CumplirCódigo

Opción prescriptiva de la envolvente

Opción Costo-Beneficiode la envolvente

Presupuesto de Costo Energético

Envolvente

Climatización

Agua calientePotencia

Iluminación

Otros

Las disposiciones obligatorias (necesario para la mayoría de opciones de cumplimiento)


IECC

Opción prescriptiva

Comportamiento de todo el edificio

Certificación

Revisión del plan

Construcción

Evaluación

Inspección

Certificado de habitabilidad


DISPOSICIONES OBLIGATORIAS

El Código Internacional de Conservación de la Energía(IECC), ha sido diseñado para satisfacer estas necesidades através de las regulaciones del código modelo que se traduciráen la utilización óptima de los combustibles fósiles y recursos noagotables en grandes y pequeñas a todas las comunidades.

Este código de conservación de la energía globalestablece normas mínimas para edificios energéticamenteeficientes mediante disposiciones preceptivas y de rendimiento.Se basa en los principios de base amplia que hacen posible eluso de nuevos materiales y nuevos diseños de bajo consumo.

Las normas del ASHRAE Standards 90.1 se elaboran ypublican para definir los valores mínimos o de rendimientoaceptable, mientras que otros documentos, como las guías dediseño, pueden ser desarrolladas y publicadas para fomentar unmejor rendimiento en base a estas normas.

ASHRAE está acreditado por el American NationalStandards Institute (ANSI) y sigue los requisitos de ANSI para eldebido proceso y la elaboración de normas.


OPCIÓN PRESCRIPTIVA

Para hacer una prescripción de medidas de aislamiento estándares, seconsideraron las características de las diferentes regiones climáticas de EE.UU. según laIECC.



Para hacer esta clasificación climática, el IECC establece un método de días-grado para la definición de la región climática, esto en base a los datos horarios de un año típico meteorológico (TMY) de todas las ciudades donde compete el código.



En base a evaluaciones de edificaciones en cada una de las regiones climáticas yconsiderando sus variables, se hizo una estimación promedio de la necesidad deaislamiento para edificaciones. Esto haciendo referencia a los valores R y factores U porsistemas construido y respaldado por los estándares de ASHRAE 90.1.


TRADE OFF

Un Trade-off es una situación que implica la pérdida de una cualidad o una inversiónde algo a cambio de la obtención de otra cualidad o un bien mayor. En este caso, implicauna inversión en tecnologías y estrategias que favorecerán las condiciones de laedificación, y el retorno de la inversión se mide en la estimación del ahorro que se lograrápor las estrategias en cierto periodo de tiempo.

En esta opción podemos encontrardiversas rutas de cumplimiento, basadas enprogramas generados dentro del cumplimientode un código oficial. El IECC permiteespecíficamente ese tipo de ruta decumplimiento por lo que quienes generan unnuevo código podrían optar por considerar unsistema de Home Energy Rating (HERS) o unprograma de clasificación de edificiosverdes, como el United States Green BuildingCouncil (USGBC) Leadership in Energy andEnvironmental Design (LEED) para establecerlos parámetros de cumplimiento que debealcanzar una edificación al optar por unmétodo Trade-off.

OPCIONES DE CUMPLIMIENTO / MÉTODOS ASHRAE

Método de Presupuesto de Costo Energético

En este método se hace una estimación de la energía demandada por la edificación, y en basea los números que resulten se puede llenar una forma de cumplimiento y lograr la certificación delproyecto.

El éxito de este método depende de un buen programa de simulación. Aunque algunasherramientas de evaluación pueden ser desarrolladas por el sector público, se espera que lamayoría de los resultados serán los productos de software desarrollados por entidades privadaspara la venta a los diseñadores que desean utilizar este método de estimación para optimizar susdiseños de edificios y para cumplir con los requisitos de la Normas Oficiales.

Por esto hay una necesidad de colaboración entre las autoridades y los desarrolladores desoftware. Ya que la norma debe establecer criterios del análisis que se aprobará dentro delcumplimiento de las Normas Oficiales. En muchos casos, los desarrolladores de software tienen elconocimiento más profundo de los aspectos técnicos que debe considerar la normativa, así que esuna oportunidad para ellos para ofrecer asesoramiento e información a los suplementos decumplimiento de las autoridades que adoptan esta comisión.


Métodos de análisis para el uso de la energía en edificiosASHRAE 90.1 / Métodos en estado estático


Métodos de análisis para el uso de la energía en edificiosASHRAE 90.1 / Métodos en estado dinámico


Métodos de análisis para el uso de la energía en edificiosASHRAE 90.1 / Como elegir un método de simulación

Gráfica de parámetros quepuede contener un simuladordependiendo de la exigencia delanálisis del uso de la energíarequerido.


Métodos de análisis para el uso de la energía en edificiosASHRAE 90.1 / Método en estado estático / Método de días-grado

Los Grados-Día (también citado como Días-Grado) es un parámetro importante a considerar para la definición de las estrategias de diseño, los requerimientos de climatización (natural o artificial) y por lo tanto la demanda de energía de una edificación. Los Grados-Día se pueden definir como los requerimientos de calentamiento o enfriamiento (en grados centígrados o Kelvin1), necesarios para alcanzar la zona de confort, acumulados en un cierto período de tiempo (generalmente un mes, aunque podrían ser semanales, o incluso horarios).

De esta forma se puede tener dos tipos de Grados-Día: de calentamiento o de enfriamiento.

Cálculo Zona de Confort:

Cálculo Días-Grado:


Métodos de análisis para el uso de la energía en edificios

El cálculo de estado estacionario puede dar buenos resultados para el consumo anual deenergía si diferentes intervalos de temperatura y períodos de tiempo se evalúan por separado.Este enfoque es conocido como el método bin, en este el consumo se calcula para varios valoresde la temperatura al aire libre para y se multiplica por el número de horas en el intervalotemperaturas (bin) alrededor de esta temperatura calculada:

ASHRAE 90.1 / Método en estado estático / Método de ASHRAE bin

El exponente MAS (+) indica que sólo los valores positivos se cuentan, no se necesitacalefacción cuando está por encima de tbal. Esta ecuación se evalúa para cada temperatura y suintervalo definido (bin), y el consumo total es la suma de la Qbin sobre todos las temperaturasbin.



El método de simulación dinámica DOE, así como el software DOE-2 fue desarrollado porJames J. Hirsch y Asociados (JJH) en colaboración con el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley(LBNL), con LBNL DOE-2 desarrollado principalmente con financiamiento del Departamento deEnergía de Estados Unidos (USDOE) y una amplia gama de organizaciones de la industria.

ASHRAE 90.1 / Método en estado dinámico / Simulación DOE

DOE-2 es un programa de análisis gratuito, utilizado y reconocido por el Departamento deenergía, puede predecir el consumo de energía y el costo de todo tipo de edificios. DOE-2 utilizauna descripción de la distribución del edificio, materiales de construcción, horarios de operacionesde los ocupantes y maquinas, sistemas de acondicionamiento del ambiente(iluminación, climatización, etc) y las tarifas de los servicios proporcionados por el usuario, tambiénpermite definir la precisión del análisis para llevar a cabo una simulación por hora de laconstrucción y estimar facturas de servicios públicos durante todo el año.



La biblioteca TRNSYS incluye muchos de los componentes que se encuentran comúnmente enlos sistemas de energía térmica y eléctrica, así como plantillas de datos meteorológicos y otrasfunciones que dan precisión a los resultados de salida de la simulación.

La posibilidad de modular en TRNSYS da al programa una gran flexibilidad, así como tambiénpermite la adición de modelos matemáticos no incluidos en la biblioteca TRNSYS estándar. TRNSYS seadapta bien a los análisis detallados de cualquier sistema cuyo comportamiento es dependiente deel paso del tiempo. TRNSYS se ha convertido en software de referencia para los investigadores eingenieros de todo el mundo.

ASHRAE 90.1 / Método en estado dinámico / Emulador TRNSYS

TRNSYS (pronunciado 'tran-sis') es un software basado gráficamente muy flexible que seusa para simular el comportamiento de sistemas transitorios. Si bien la gran mayoría de lassimulaciones se centran en la evaluación del desempeño de los sistemas de energía térmica yeléctrica, TRNSYS puede igualmente ser utilizado para modelar otros sistemas dinámicos, comoel flujo de vientos, o los procesos biológicos de los residuos.


Métodos de análisis para el uso de la energía en edificiosASHRAE 90.1 / Método en estado dinámico / Simulación Energy Plus

EnergyPlus es un análisis de la energía y el programa de simulación de carga térmica. En basea la descripción de un usuario de un edificio desde el punto de vista de la construcción y asociados alos sistemas mecánicos del edificio, EnergyPlus calcula calefacción y refrigeración, las cargasnecesarias para mantener el setpoint de los espacios, condiciones de todo un sistema de HVACsecundaria y carga de bobinas, y el consumo de energía de los equipos. La integración simultánea deéstos y muchas otras detalles comprueban que la simulación EnergyPlus permite un mayoracercamiento a la realidad.

•Solución integrada y simultánea•Basado en archivos climáticos de entrada y salida tipo ASCII•Solución basada en el equilibrio térmico•Conducción de calor transitoria•Mejora de los modelos de transferencia de calor del suelo•Combinación de calor y transferencia de masa•Modelos de confort térmico•Modelo de cielo anisotrópico•Cálculos fenestración avanzada•Controles luz natural•Cálculos de la contaminación atmosférica


Métodos de análisis para el uso de la energía en edificiosASHRAE 90.1 / Método en estado dinámico / Simulación Design Builder

DesignBuilder es un software especializado en el análisis térmico, lumínico y energético deedificios. Sus avanzadas prestaciones permiten evaluar parámetros de desempeño relacionadoscon los niveles de confort, los consumos de energía y las emisiones de CO2, contribuyendo demanera significativa a la práctica de la arquitectura sustentable.

La selección de un abanico de motores de simulación de Energyplus, incluyendo la versiónactual del DOE, la DLL actual y gran variedad de métodos de ASHRAE 90.1.

RUTA DE CUMPLIMIENTO

Requerimientos para la certificaciónRevisión del plan, Construcción e Inspección

• Revisión de los planes• Revisión de productos, materiales y especificaciones de equipo• Revisión de pruebas, informes de certificación y listas de productos• Revisión de cálculos justificativos

La unidad verificadora especializada en la evaluación energética de la edificación, con dominiode los criterios técnicos de la eficiencia energética y acreditada por el organismo regulador debedar constancia de que el proyecto es legítimo y su metodología para proponer estrategias deeficiencia se hicieron de manera correcta y dentro de los criterios establecidos por la NormaOficial, Código o Reglamento.

Posterior a la revisión de los planes, se autoriza laconstrucción de la edificación. Durante laconstrucción se deben de respetar los procesosestablecidos en el plan, así como la implementaciónde las técnicas constructivas no deben perjudicar laeficiencia del edificio. Para lo cual se asigna uninspector acreditado y especializado en lascaracterísticas que se demandan, desde el trasladohasta el montaje en el edificio, los materiales debenser supervisados.

RUTA DE CUMPLIMIENTO

Requerimientos para la certificaciónEvaluación y Certificado de Habitabilidad

Ya construida la edificación, es preciso asegurar quetodos los sistemas y componentes fueron instalados deacuerdo al plan, comparar su comportamiento real con elque se había estimado y que físicamente sea adecuado a lasnecesidades de funcionamiento del propietario o clientefinal.

Un proceso de evaluación o demostración se puedeaplicar no sólo a los nuevos proyectos, sino también a lasunidades y sistemas existentes sujetos a laexpansión, renovación o remodelación.

Como condicionante a la activación del edificio, seconsidera el cumplimiento de todos losreglamentos, normas, leyes y códigos como requisito paragirar el dictamen de que la edificación es habitable. Debefirmarse por el especialista técnico posterior a la evaluaciónde la edificación, el que construye y el que la adquiere o larenta.De no tener este certificado las actividades del edificiodeben de ser suspendidas y girar un dictamen de evaluacióny sanción a los responsables.

Documents

Código de energía (ruta y métodos)