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ÍNDICE

Página

¿Qué es EcoDesigner? 1

¿Qué hace EcoDesigner? 1

Consideraciones en el dibujo de Archicad para 1 el análisis con EcoDesigner

Análisis con EcoDesigner 4

Ubicación y Función

Estructuras 9

Aberturas 14

Sistema MEP y Energía 16

Energía Verde 20

Resultados de EcoDesigner 22

Experimentación a EcoDesigner 27

CONCLUSIONES 30

BIBLIOGRAFÍA 31

EcoDesigner

¿Qué es EcoDesigner?

EcoDesigner está diseñado para realizar cálculos energéticos utilizando Archicad. Está basado en

un motor sueco llamado V.I.P. Es uno de los programas más exactos que existen en el mundo del

cálculo energético, ya que tiene un rango de error no mayor a 5% comparado con otros programas

existentes, el resultado dependerá de la optima configuración del modelo.

¿Qué hace EcoDesigner?

Toma un edificio hecho en Archicad para hacer una estimación del cálculo energético que se va a

tener en cada uno de los elementos (en cada uno de los cuartos que tenga nuestra edificación) ya

sea que se ventilen de forma natural o con sistemas mecánicos. El programa realizara el cálculo de

cuanta energía va a consumir el edificio, teniendo en cuenta la orientación del proyecto, las cargas

de electricidad del aire acondicionado, el número de habitantes, etc. El programa considera que

cada ambiente de nuestro proyecto tiene la misma temperatura. Si se quiere una solución

multizona ( cada ambiente tiene una temperatura determinada) se tiene que exportar a la versión

profesional de V.I.P.

CONSIDERACIONES EN EL DIBUJO DE ARCHICAD PARA EL ANÁLISIS CON ECODESIGNER

1. Consideraciones en el Dibujo.- Cuanto más detallada sea el modelo, el cálculo será más

preciso. Para tener una evaluación exitosa debemos modelar como mínimo los cerramientos

exteriores e interiores.

Para obtener los mejores resultados con EcoDesigner, siga estos modelos convenios: Las paredes

de uso, losas, techos y muros cortina para modelar su estructuras de los edificios. (Por ejemplo, no

utilice una herramienta de malla para modelar el techo o las paredes del tipo complejo

de elementos, ya que estos no son compatibles con EcoDesigner). Para cálculo energético no

podemos usar: muros de perfil, estructura compleja, malla.

2. Los espacios deben de estar cerrados.- Si tenemos una abertura como muestra la imagen, el

programa considerara que el aire que está adentro está expuesto al exterior y por lo tanto no lo

considera como una zona de cálculo energético.

3. Definir las áreas interiores y exteriores.- Si en caso tuviéramos un espacio exterior como una

terraza, dibujar con una losa independiente.

4. La especificación de los materiales.- EcoDesigner toma en cuenta todos los materiales que

estamos especificando. Las característica y el espesor de los materiales son los que definirán el

valor de transmisión térmica "U" o "R". El acabado no es relevante.

5. La orientación del proyecto.- El proyecto debe estar orientado según las necesidades que el

mismo requiera puesto que este factor también influirá en el análisis energético. Es recomendable

usar el Objeto Norte. Activar la casilla de "Seguir Norte Proyecto" para que nos indique la

orientación del proyecto.

6. Definición de nivel del proyecto.- Hay que tomar en cuenta sin modelar el terreno en 3D ya que

no se usa la malla (herramienta para simular el terreno) para el cálculo. Si tenemos por ejm:

En este caso asumiríamos que el nivel de la tierra del edificio de la siguiente manera:

Por lo cual el primer nivel que consideraría que estaría hundido un porcentaje del total, en este

caso el 50% aprox, por lo tanto se considera que la mitad del primer nivel está hundido. Si el

primer nivel mide 2.40m, entonces se encuentra hundido 1.20m (el 50%).

Análisis con EcoDesigner

Para ejecutar EcoDesigner : Menú Diseño/Extras de Diseño/EcoDesigner.

Básicamente va calcular todo lo que tengamos en la ventana 3D, que sea visual. Inicialmente el

programa analiza y define los elementos estructurales exteriores e interiores. Luego nos lleva a la

ventana de especificaciones.

UBICACIÓN Y FUNCIÓN

1. Ubicación del Proyecto.- Esta opción nos permite definir la ubicación del proyecto para

que el programa defina los datos climáticos del lugar. EcoDesigner tiene acceso a toda la información relevante datos meteorológicos necesarios para realizar el análisis de la energía (temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del viento y radiación solar) de la ubicación especificada, en este caso, no hay necesidad de descargar la información del tiempo de la Internet. En caso que no encontremos nuestra ciudad la podemos añadir.

a. Añadir ciudad.- Para añadir una ciudad primero modificamos lo datos (Nombre, Latitud, Longitud y Hora) para luego darle "Añadir" y "Ok".

Luego EcoDesigner se conectara con una base de datos (Centro Nacional de Meteorología en Colorado - Estados unidos) mediante internet.

Descarga los datos climáticos más cercanos a la Latitud y Longitud especificada.

2. Definición del Norte del Proyecto.- Define la orientación del proyecto, sale establecido la

indicación establecida en el proyecto.

3. Nivel de grado a cero del proyecto.- Es el desnivel que tiene el proyecto, es decir,

que tan hundido esta. Esto esta detallado en el artículo anterior "CONSIDERACIONES EN EL

DIBUJO DE ARCHICAD PARA EL ANÁLISIS CON ECODESIGNER/6.- Definición de nivel del

proyecto"

4. Protección Viento.- Esta opción de evitara modelar Arboles, muros, edificaciones vecinas,

etc. Que nos ayuden a proteger del viento a nuestro proyecto. Podemos elegir entre 3 opciones

según el nivel de protección que tengamos, Protegido, Parcialmente protegido y Desprotegido

5. Alrededores.- Esta opción nos

permite definir el contexto en el que nuestro proyecto. Frente de Agua (Frente al mar o río), Jardín

(puede ser en el Campo) y Pavimentado

(Ambiente Urbano).

6. Sombras Fachadas.- Nos evitara modelar la vegetación existente alrededor del edificio,

elementos de sombreado que tengas las losas y cubiertas(volados) para el análisis de sombra.

1. Sombreado.- Define el grado de vegetación existente en cada fachado del edificio.

2. Complejidad.- Define la complejidad de las losas (volado).

3. Bóveda.- Define la complejidad que tienen las cubiertas (volado).

7. Selección de la función principal del edificio.- Nos permite definir el uso que tendrá

nuestra edificación, para brindarnos unos perfiles de temperatura y ganancia calorífica.

Ejms: Si eligiéremos el uso de oficinas:

Perfil de Temperatura

Podemos apreciar que la temperatura

deseada para una oficina es de 21° o

22° de 8am a 7pm (Horario de trabajo)

Días de semana, no aparece "Fines de

semana" ya que esos días no se

trabaja.

Perfil de ganancia calorífica (Humano + Equipamiento).- Cuanto calor se produce por m², esto se

estima por la densidad que tiene la oficina, cuantas personas están sentadas por m² y el uso de

equipos.

8. Más Funciones.- Nos permite dividir las funciones de un edificio, nos permite adicionar 2

funciones mas.

ESTRUCTURAS

En esta pestaña nos muestra los materiales que hemos elegido al dibujar el modelo y simplemente

hay que modificar en caso que el fabricante nos brinda información adicional de los materiales

que usaremos.

1. Área m².- Especifica el área del materia que se tiene en el frente.

2.-Espesor.- Indica el espesor del material que se tiene en el frente.

3. Valor-U.- Medida de la transferencia del calor a través del material debido a las diferencias de

temperatura entre el exterior y el interior. Mientras más bajo es el valor U, menor es la cantidad

de calor que se transfiere. Depende del tipo de material y su espesor.

a. Coeficiente de transferencia térmica externa.- Es la propiedad física de cualquier material que

mide la capacidad de conducción del calor con respecto a la unidad de área hacia el exterior

(W/m²).

b. Coeficiente de transferencia térmica interna.- Es la propiedad física de cualquier material que

mide la capacidad de conducción del calor con respecto a la unidad de área hacia el interior

(W/m²).

c. Efecto puente térmico.- Un puente térmico es una zona donde se transmite más fácilmente

el calor, por ser de diferente material o espesor. Un ejemplo podría ser un tornillo que une dos

planchas de madera. Como el tornillo conduce mejor el calor que la madera el calor se escapa por

ahí. Por este motivo, antes de mejorar la eficacia del resto del aislamiento se debería valorar

eliminar la fuga de calor del tornillo.

d. Nos permite expresar los valores como "U" o "R".

e. Conductividad Térmica.- Es la propiedad física de cualquier material que mide la capacidad de

conducción del calor a través del mismo (W/m)

f. Densidad.- Relación entre la masa y el volumen (Kg/m³) es decir si tenemos una densidad de un

cuerpo es 3 Kg/m³ tenemos que en 1m³ hay 3Kg de masa.

g. Capacidad Calorífica.-La capacidad calorífica de un cuerpo, es la cantidad de calor, Q, que dicho

cuerpo absorbe cuando su temperatura aumenta un grado (o la que cede al disminuir su

temperatura un grado). Si un cuerpo pasa de una temperatura T1 a otra T2, intercambiando para

ello una cantidad de calor Q.

h.- Asignación de Propiedades Térmicas.- Nos permite cambiar y modificar los valores de las

propiedades del material, así como también importar y exportar un modelo (en formato *.bin).

4. Superficies.- Nos indica el tipo de superficie que tiene el elemento.

5. Infiltración.- Es la introducción accidental de aire del exterior en un la construcción, por lo

general a través de grietas, en este caso es el valor de ingreso del aire atreves del material.

6. Umbral Área.-

7. Área acondicionada.-

8. Volumen del edificio.- Muestra el volumen del edificio.

9. Masa de almacén de calor interno.- Indica como tratamos de almacenar calor para el

edificio.

10. Aislamiento subterráneo.- Es el tratamiento que tenemos para tener un aislamiento

subterráneo.

a. Materiales Aislamiento.- Nos muestra un catalogo

con diferentes materiales.

b. Espesor.- Indica el espesor del

materiales que utilizamos.

11. Revisión del Modelo.- Activa la vista 3D y a través de un menú de zonas poder entender

como EcoDesigner evalúa lo que nosotros modelamos.

Podemos ver el cuadro de Revisión de Modelo y la vista 3D, Los muros exteriores es de color rojo,

la cubierta de color azul, pavimento en planta de color negro y estructuras interiores (en este caso

la losa entre muros) es correcto. Si el modelo está bien representado según la tabla entonces se

realizara una evaluación correcta.

a. Mostrar Volumen.- Muestra el volumen que evalúa de una manera compacta.

b. Re-analizar.- Se puede dibujar más elementos teniendo presente el cuadro de Revisión de

Modelo, después de añadir Re-analizar Modelo actualizara el elementos a evaluar.

c. Volver a EcoDesigner.- Nos lleva nuevamente al cuadro de definición.

ABERTURAS

Muestras los vanos que tenemos hacia el exterior que van hacer analizados según cada frente.

1.- Tipo de Abertura - Área m².- Nos muestra un catalogo donde hay diferentes tipos de

ventanas. Podemos analizar los beneficios de usar ventanas más eficientes.

Por ejemplo tenemos

ALU/4-8-4-8-

4/TEÑIDO/AIRE que

significa que hay 3 capas

de vidrio de 4mm entre 2

capas de 8mm de aire,

tiene 2.8 de valor-U lo

cual quiere decir q es

eficiente.

2. Dispositivo de protector solar.- Son dispositivos que interrumpen el ingreso de luz por las

aberturas.

3. Vidrio %.- Defina la cantidad de vidrio que tiene la ventana al conjunto de cerramiento del

vano. Es decir si tenemos 80% de vidrio, el otro 20% será de la carpintería.

4. TST%.- Prueba de Choque térmico se refiere al rompimiento de algún material al sufrir un cambio

drástico de temperatura. Sucede cuando un material sólido se quiebra al someterse a un brusco

aumento o descenso de la temperatura.

SISTEMA MEP Y ENERGÍA

El sistema MEP (mecánico, eléctrico y de plomería) maneja los datos referidos al suministro de energía del edificio, para los usos de calefacción, refrigeración, ventilación, generación de agua caliente e iluminación.

1. Tipo de calefacción.- Nos permite indicar que sistema de calefacción usamos en el

edificio.

a. Natural.- Seleccionamos esta opción cuando no tenemos ningún sistema de calefacción

mecánica más que la natural.

b. Caldera Local/Calentador de agua.- Este caso es si tenemos un sistema artificial de

calefacción.

ba. Combustible.- Nos permite seleccionar los tipos de combustible con que producimos la

calefacción en caso que sea más de uno.

bb. Eficiencia.- Indica la eficiencia que tiene el sistema a utilizar.

bc. Destino.- Indica el destino que tiene la energía suministrada por el sistema. Si seleccionamos la

opción "Calefacción y Agua Caliente", el recuadro de combustible de la sección de "Generación

de agua caliente" se bloqueará, ya que se utiliza un mismo sistema para ambos destinos.

c. Calefacción del Distrito.- Cuando el distrito suministra un sistema de calefacción mecánica.

Las opciones son las mismas que la anterior.

2. Tipo de Refrigeración.- Nos permite indicar el sistema de refrigeración que usaremos en

el edificio.

a. Natural.- Si se utilizan medios de refrigeración pasiva, es decir sin el consumo de energía

b. Mecánica.- Si se usa algún sistema como la fluencia de gas por bobinas.

c. Refrigeración de Distrito.- Cuando existe un suministro de agua fría o caliente perteneciente

al distrito. Se puede especificar el tipo de combustible que se utiliza.

d. Bomba de Calor.- Una bomba de calor es una máquina o dispositivo que transfiere energía

térmica de un lugar, llamado el "origen", que está a una temperatura más baja, a otro lugar

llamado el "sumidero" o " disipador de calor ", que está a una temperatura más alta. Así, las

bombas de calor mueve en sentido contrario energía térmica a la dirección que normalmente

fluye.

3. Tipo de Ventilación.- La ventilación variará entre natural, escape y suministro y escape,

para los cuales deberá especificarse un estándar del cambio de aire por hora.

4. Generación de agua caliente.- En

esta opción se configura el cambio de temperatura del agua que se calentara (para el cálculo de

energía calorífica) y se indica el combustible que

utiliza nuestro sistema.

5. Iluminación Interior.- Respecto al tipo de iluminación, cada opción tiene un valor

predeterminado de la potencia de iluminación, el cual está presto a ser modificado.

6. Factores origen de la Energía.- En el mundo la generación eléctrica se encuentra en

red, es decir, si un estado produce la electricidad mediante una presa, al unirse a la red, comparte

la energía con otro que la produce mediante gas; por ello es importante especificar el porcentaje

generado según la fuente de energía, para saber el impacto que va a tener el uso de energía.

7. Costos de Energía.- Se puede

generar el costo de electricidad, gas o

petróleo; en el recuadro de unidad de

moneda se cambiará al tipo de moneda

usado en el lugar, además en el recuadro de

precio se estimará el valor de cada KW por

hora.

ENERGÍA VERDE

Utilice esta ficha para introducir datos en los sistemas MEP que utilizan recursos sostenibles. Los

sistemas de recuperación de energía puede aumentar significativamente la eficiencia del

sistema MEP del edificio. Algunos incrementarán la inversión en la fase de construcción, sin

embargo ello se compensará con la recuperación de la energía de otro modo desperdiciado, o la

obtención de energía adicional, como la irradiación solar o la energía geotérmica.

1. Colectores solares.- Si el proyecto cuenta con ellos, debe especificarse en el

cuanta área de calefacción solar se plantea, el destino que va a tener, así como los

ángulos de ubicación en el proyecto.

2. Energía eólica.- Si se usa algún sistema de energía eólica podrá cambiarse el tipo,

ya sea: placa fija, giratoria o bobina, especificando el grado de eficiencia. Para poder usar

esta opción debemos indicar primero que tenemos un sistema de ventilación mecánica.

3. Bombas de calor.- Es un sistema más ecológico en la recuperación de calor. Se

puede especificar el tipo de intercambio que se utiliza así como la capacidad que tiene y el

uso para el cual está destinado.

Resultados de EcoDesigner

Los resultados son 2 hojas los cuales pueden ser guardados en pdf.

CONTENIDO DE LA EVALUACIÓN

- Datos generales.- muestran la información básica, tales como Nombre del Proyecto, Ubicación

y Tipo de Actividad, según lo especificado por el usuario en una etiqueta en la primera página del

cuadro de dialogo de EcoDesigner.

- Datos de Geometría del edificio.- La superficie tratada y el volumen de ventilación se han

tomado de la ficha de Estructuras (ver geometría del edificio).

Área suelo tratado: Es el área de la edificación.

Volumen ventilado: Es la cantidad de aire que servirá para ventilar el espacio.

Ratio de acristalamiento: Es el porcentaje de vidrio respecto al edificio, ello indica el grado de

debilidad en cuanto a exposición de vidriería.

- Datos de rendimiento de la estructura.- Menciona la cantidad de fuga de aire y la

calefacción.

Fugas de aire: Mide la cantidad de aire frio que ingresa por las pequeñas aberturas de una

construcción, este aire enfría el ambiente y perjudica la calefacción requerida para los meses fríos.

Estas pequeñas aberturas serán ubicadas según la unión de diferentes materiales como, el ladrillo

y revestimiento de madera, entre los cimientos y las paredes, entre la chimenea y el

revestimiento, etc.

La capacidad de calor externo: Mide la capacidad de la estructura para almacenar el calor y evitar

el cambio de temperatura producido por el aire exterior.

Se mide la resistencia de la pared que ayuda a reducir las fluctuaciones de energía a través de la

pared.

- Coeficientes de trans. De calor.- Indica los valores mínimos y máximos de los coeficientes de

transferencia de calor, es decir, la protección de calor que proporciona el edificio, enumerándose

para todo el edificio y para cada grupo de estructuras (ver la revisión de modelos), así como para

las aberturas en la envolvente del edificio (ver aberturas). Este promedio puede ser mejorado a

través de materiales o el uso de otras tecnologías.

- Demandas específicas anuales.- Son los requerimientos que necesita el edificio para un año,

todos estos datos se encuentran por metro cuadrado para hacer fácil su comparación con otros

edificios de acuerdo al área que poseen.

Energía Calefacción neta: grado de calefacción que requiere el edificio.

Energía refrigerante neta: grado de refrigeración requerida.

Consumo de energía: consumo anual del edificio.

Energía primaria: Una fuente de energía primaria es toda forma de energía disponible en

la naturaleza antes de ser convertida o transformada. Consiste pues en la energía contenida en

los combustibles crudos y otras formas de energía que constituyen una entrada al sistema.

Coste de la operación: es el costo general que se gastará por año, debido al consumo de energía.

Emisión de Co2: Es la cantidad de carbono emitido al ambiente para conseguir la energía

requerida en el edificio.

- Consumo de energía por fuente.-

Contiene las fuentes de energía que tiene el proyecto, clasificadas según el tipo de fuente, la

cantidad esta expresada en KW por hora anualmente, el coste será configurado durante el

procedimiento y la emisión de CO2 en Kg durante un año: Numéricamente estos datos se

encuentran en la siguiente tabla y debajo se encontrará gráficamente (en valores de porcentaje y

áreas).

Según la leyenda nos muestra el aporte del entorno, del gas natural, y electricidad, el costo se verá

en la grafica siempre y cuando fue especificado durante el procedimiento, en cuando a la emisión

de Co2 es producido por la electricidad y por el gas natural, esta cantidad podrá ser aminorada

con el uso de áreas verdes o como especifique el enunciado debajo de dicha grafica.

- Consumo de energía por objetivo.- Muestra datos más específicos mostrando una tabla

resumen con la multiplicación del los precio, y el coste anual del edificio según las características

del tipo de energía que se utiliza, así mismo se presenta un resumen grafico al lado derecho.

La tabla inferior muestra los orígenes de la emisión de carbono.

-Balance de energía mensual.- Muestra una grafica general del comportamiento del edificio por

meses.

Ganancia calórica: Es el calor que gana el edificio a través de sus ocupantes

Ganancia solar: Es cuanta penetración de sol directa tiene el edificio, penetrando a trasvés de la

estructura

De esta gráfica se puede observar que el mayor gasto energético es en Marzo, seguido de enero,

que es donde se requiere más refrigeración según ello podría sugerirse otra orientación y otro tipo

de especificación de materiales para poder bajar su impacto.

Esta herramienta hace disponible un cálculo normalmente complejo a partir de un modelo

primario de Archicad con un set de valores, una vez guardado se guardará todas las

especificaciones que se hicieron, lo cual permitirá evaluar otro edificio sin necesidad de redefinir

los datos.

Experimentación a EcoDesigner

Pondremos a prueba 2 casos, cada uno con propiedades diferente para compararlas y analizarlas,

para corroborar así que tan eficiente es el programa.

Modelo 1 Modelo 2

- Edificio de 2 niveles sin ventanas. - Edificio de 2 niveles con ventanas

muy grande en sus 4 frentes.

A continuación compararemos estos dos modelos. Ambos tienes la misma ubicación, orientación,

protección contra vientos, etc. La única diferencia que tienen es el material. Esperamos conseguir

diferencias energéticas considerables.

ANÁLISIS

Valores Claves:

En los datos de rendimiento podemos notar una gran diferencia con respecto a la capacidad de

calor externo. El concreto tiene una capacidad mucho mayor lo cual es coherente.

En Demandas especificas anuales hay una notable diferencia entre la energía requería para la

calefacción (Energía calorífica Neta) así como también para la Energía Refrigerante, lo cual es muy

cierto pues con el concreto se logra un mayor confort térmico.

Evaluación de Nivel de Energía:

Corroboramos lo anteriormente mencionado. El edificio de concreto requiere menos energía de

calefacción y refrigeración ya que brinda un buen confort térmico.

Podemos apreciar que el consumo de Energía respecto a Gas Natural y Electricidad son casi

iguales, Inducimos que se debe a la compensación de cada modelo. El modelo sin ventanas no

consume mucha energía para mantener el confort como si lo hace el modelo de grandes

ventanas. El modelo sin ventanas consume más energía para la iluminación que el modelo de

grandes ventanas (recordemos que ambos modelos tienen los mismos dispositivos).

Balance de Energía Mensual:

De los gráficos podemos concluir que el modelo sin ventanas es aquel que protege mejor a

comparación con el modelo de grandes ventanas que recibe gran cantidad de energía solar.

También podemos notar el modelo sin ventanas requiere mayor energía para iluminación y

equipamiento.

Con respecto a la energía emitida, notamos que el modelo sin ventanas emite mayor energía por

refrigeración natural.

CONCLUSIONES

Aunque EcoDesigner abarca temas generales (no permite la especificación en varias áreas)

notamos que brinda un resultados óptimos y coherentes. A esto se tiene que tener el

cuenta que para un resultado óptimo es necesario una adecuada representación gráfica

con el cual trabaja el programa.

Lo destacable es el sistema sencillo y rápido que maneja, lo cual hace que sea más

manejable. Nos permite analizar enérgicamente el edificio sin necesidad de graficar el

entorno en que se encuentra el edificio. Analiza los datos climáticos con tan solo

seleccionar la ubicación del proyecto.

A pesar que no es un programa completo pues solo nos brinda resultados del análisis

energético y la cantidad de CO2 que emite el edificio (aunque el Archicad puede realizar

estudio de asolamiento) nos brinda los datos suficientes para poder saber si nuestra

edificación está siendo sustentable y factible.

BIBLIOGRAFÍA

- www.archicad.mx

- Manual de Archicad 15

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http://es.wikipedia.org/wiki/Colapso_t%C3%A9rmico