universidad del bío-bío facultad de arquitectura, construcción y
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UNIVERSIDAD DEL BÍO-BÍO
FACULTAD DE ARQUITECTURA, CONSTRUCCIÓN Y DISEÑO
EVALUACIÓN DE HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN ENERGÉTICA: ESTUDIO
DEL CASO DE LA DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA DE CALEFACCIÓN EN
VIVIENDAS EN CONCEPCIÓN
TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGÍSTER EN HÁBITAT SUSTENTABLE Y
EFICIENCIA ENERGÉTICA
AUTOR: ALEX GONZÁLEZ CÁCERES
Arquitecto
PROFESORES GUÍAS: RODRIGO GARCÍA ALVARADO
DANNY LOBOS CALQUÍN
CONCEPCIÓN, 2012
Contenido
Capítulo 1- ......................................................................................................................................... 4
Introducción ....................................................................................................................................... 5
1.1 Potencial de la utilización de software de simulación energética ............................................ 5
1.2 ¿Qué es una herramienta de simulación energética? .............................................................. 6
Capítulo 2 - ...................................................................................................................................... 10
2.1 Objetivo general ...................................................................................................................... 11
2.2 Objetivos específicos ............................................................................................................... 11
2.3 Actividades ............................................................................................................................. 11
2.4 Metodología ............................................................................................................................ 12
2.4.1 Entrevistas ............................................................................................................................ 14
Capítulo 3 - ...................................................................................................................................... 33
3.1 Resultados simulaciones ........................................................................................................ 34
3.1.1 Análisis de resultados de simulaciones ............................................................................ 35
3.1.2 Contrastación de datos (punta arenas). .......................................................................... 38
3.2 Evaluación de software ........................................................................................................... 39
3.2.1 Usabilidad ......................................................................................................................... 39
3.2.2 Capacidad ......................................................................................................................... 39
3.2.3 Presentación de tabla de evaluación .............................................................................. 40
3.3 Resultados tabla ..................................................................................................................... 45
3.3.1 Alta capacidad pero bajo nivel de usabilidad ................................................................... 49
3.3.2 Usabilidad y capacidad intermedias. ................................................................................ 51
3.3.3 Alta usabilidad pero bajo nivel de capacidad ................................................................... 52
3.4 Ranking software ..................................................................................................................... 57
3.5 Discusión ................................................................................................................................. 58
Capítulo 4 - ...................................................................................................................................... 63
Bibliografía ....................................................................................................................................... 69
Anexo A........................................................................................................................................... 72
Fichas tecnicas de cada programa. ............................................................................................. 73
C.1 HEED ........................................................................................................................................ 73
C.2 ECOTECT ................................................................................................................................. 79
C.3 DESIGNBUILDER ...................................................................................................................... 86
C.4 TAS ......................................................................................................................................... 95
C.5 BEOPT .................................................................................................................................... 101
C.6 DESIGNADVISOR .................................................................................................................... 105
C.7 OPENSTUDIO ......................................................................................................................... 108
C.8 ESP-r ..................................................................................................................................... 112
C.9 VE-Ware ................................................................................................................................ 117
C.10 GREEN BUILDING STUDIO ................................................................................................... 121
A mis padres y hermanos por ser el gran pilar en todo lo que soy, en mi educación, tanto
académica, como de la vida, por su incondicional apoyo perfectamente mantenido a
través del tiempo.
Todo este trabajo ha sido posible gracias a ellos.
1
Resumen
Dado a que actualmente existe una gran variedad de software de simulación y que cada
uno tiene distintas características, se presenta una selección de estos para su uso en
Chile, identificando sus capacidades y nivel de complejidad sugiriendo tipo de usuario y
proyecto para su aplicación.
Se desarrollaron cuatro actividades principales, catastro de la información técnica de cada
programa, entrevistas a expertos en el área de simulación energética, análisis económico
y comparación de resultados de simulaciones. De acuerdo a los datos obtenidos de las
actividades se observan una gran diferencia entre los software de simulación, tanto es sus
capacidades técnicas como en sus aplicaciones, según estos datos se definieron grupos
de software, a los que posteriormente se les determino usuario, tipo de proyecto y fase de
diseño.
Se concluye que existen programas de simulación para arquitectos en todos los niveles
de conocimiento sobre sustentabilidad, al igual que para etapas de diseño, siendo las
primeras las que mayor impacto tiene en la reducción en la demanda lo cual destaca la
importancia de la difusión de la aplicación de estas herramientas ya que en Chile solo se
utiliza una pequeña fracción del universo de software y estos son utilizados en su mayoría
por especialistas.
2
Abstract
Currently exist a wide variety of simulation software and each has different characteristics,
it is presents a selection of those that are use in Chile, identifying their skills and level of
complexity suggesting user and project type for it application.
Four main activities were developed, land of the technical information of each program,
interviews with experts in the field of energy simulation, economic analysis and
comparison of simulation results. According to the data obtained from the activities, it
seen a big difference between simulation software, so much as their technical capabilities
in their applications, as these data were defined software groups, which were later
determined user, type project design phase.
It is concluded that there are simulation programs for architects at all levels of knowledge
of sustainability, as well for design stages, the first being the greatest impact on the
reduction in demand which highlights the importance of spreading the application of these
tools because in Chile is only used a small fraction of the universe of this tools and those
are used mostly by specialists.
Palabras claves:
Concepción, Evaluación, Simulación energética, Software, Vivienda.
Concepcion, Assessment, Energy Simulation, Software, Dwelling.
3
EVALUACIÓN DE HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN ENERGÉTICA PARA VIVIENDAS EN
CONCEPCIÓN.
4
Capítulo 1-
5
Introducción
Chile actualmente no cuenta con los recursos propios para satisfacer su creciente
demanda energética, el 70% de la energía consumida en el país es importada,
(Bustamante, 2009), lo cual pone al país en una situación frágil con respecto a su
capacidad energética. Producto de esto ha sido imperioso generar medidas que permitan
reducir el consumo, entre ellas, mejorar la eficiencia energética de los edificios y en
particular de las viviendas, las cuales sumadas con el sector construido comercial y
público representan casi 30% del consumo de energía secundaria del país. Por la
importancia de reducir el consumo y de mejorar las condiciones de habitabilidad, surge la
necesidad de la utilizar herramientas que ayuden a fortalecer el diseño y análisis
sustentable en las edificaciones, entre ellas, los software de simulación del
comportamiento energético.
1.1 Potencial de la utilización de software de simulación energética
El impacto de los programas de simulación energética, varía según la etapa de diseño en
que se aplique, ya que entre más temprana sea su uso mayores mejoras se pueden
lograr. Los arquitectos son los principales responsables del 20% de las decisiones
tomadas en las etapas tempranas de diseño, las cuales posteriormente influyen en el 80%
de todas las decisiones que afectan el rendimiento. (Mourshed, 2003)
Sin embargo, el rendimiento energético todavía se piensa como un aspecto poco
relevante en los proyectos de construcción, principalmente debido a que su consideración
6
conlleva a un gasto adicional, con tal de que los factores que inciden en la no utilización
de estas técnicas se reduzcan.
A pesar que existen manuales y amplia literatura sobre diseño sustentable y que además
durante la carrera de arquitectura se estudian estrategias de diseño pasivo, estos son solo
recomendaciones y que aunque se expongan los beneficios de su aplicación, no son
medibles ni dimensionados por el diseñador así que su aplicación solo queda en una
recomendación. Por lo que su aplicación, al momento de diseñar, podría ser que no sean
consideradas por la falta de herramientas para percibir el beneficio de lo que estos
significan.
1.2 ¿Qué es una herramienta de simulación energética?
El cálculo de transferencia térmica se remonta a 1920 cuando en Francia Nessi y Nisolle
crearon el cálculo de análisis dinámico utilizando el método del factor de respuesta, desde
entonces es posible estimar la demanda energética (Haberl, 2004). Realizar manualmente
este procedimiento requiere una gran consumo de tiempo y de conocimientos, debido a
esto y el avance de la tecnología se desarrollaron sistemas más eficaces como la
Simulación energética la cual es la implementación de cálculo computacional según la
metodología indicada en ISO1370 en la aplicación de programas para modelar el
comportamiento energético y ambiental de un edificio o los sistemas dentro de un edificio
(AIA, 2007). Los medios de simulación energética permiten cuantificar en las etapas
tempranas al diseño, desarrollo o construcción comparando alternativas y permitiendo
hacer un balance de costo beneficio de estas, lo cual permite mejorar las condiciones de
7
habitabilidad, con soluciones basadas en estudios Para que estas herramientas tengan
los resultados esperados se requiere elegir una aplicación, que se adecue al usuario y al
proyecto a realizar (Clarke, 2001).
1.3 Estado del arte en la aplicación de las herramientas de simulación energética
La simulación energética como una tarea se remonta a la década de 1960 cuando el
gobierno de EE.UU. estaba involucrado en proyectos para evaluar el ambiente térmico en
refugios de precipitación (Kasuda, 1999). Desde entonces que ha habido un crecimiento
constante, tanto en el interés por el uso de éstas herramientas como en el desarrollo de
estas. En el sitio web del Departamento de Energía de los Estados Unidos
(http://apps1.eere.energy.gov, 2012), existe un listado de las herramientas energéticas
para edificios, donde se encontraron 406 software, de los cuales 134 de ellos se
encuentran en la sección de simulación energética. Según un estudios anteriores han
declarado que el numero de herramientas de eficiencia energética listadas en esta página
desde 1997 al 2010 se han casi cuadriplicado (Attiaa, 2012). Son un total de 28 países
que desarrollan estos software, incluyendo Chile y destacan Estados Unidos e Inglaterra
como los mayores desarrolladores de software de eficiencia energética.
8
Fig. (1). Algunos software de simulación energética. (Fuente: Elaboración Propia © 2012)
Todos los programas mencionados presentan ventajas e inconvenientes, pero lo que es
común es que presentan un manejo confuso, tanto en entradas como en salidas de datos.
Se debe a que necesitan la entrada de una gran cantidad de información técnica (Prada,
2005). No sólo los programas de software de análisis de energía tienen diferentes niveles
de precisión, sino que también están destinados a ser utilizados en las diferentes fases
del proceso de diseño, y requieren distintos niveles de esfuerzo y costo. Por ejemplo, una
herramienta como Energy-10, ha sido diseñada para proporcionar una respuesta
9
inmediata a diseñador durante las primeras fases de un proyecto, mientras que otros
como el DOE-2 (http://gundog.lbl.gov/) o BLAST, requieren más tiempo de entrada y
detalles (Paradis, 2010).
10
Capítulo 2 -
11
2.1 Objetivo general
Determinar las capacidades de los software de simulación según su rendimiento y
complejidad de uso en particular para viviendas unifamiliares de Concepción. Con el fin de
sugerir lineamento sobre qué tipo de software utilizar según las necesidades,
características del usuario y del tipo de proyecto que se busca analizar.
2.2 Objetivos específicos
1-Identificar cuáles son las alternativas disponibles de software de simulación energética
aplicados en chile. Ya sea a través de un proveedor oficial, o por medio de su adquisición
a distancia o internet.
2-Determinar condiciones de desempeño de software de simulación energética aplicables
en vivienda.
3-Establecer una discriminación de software en relación a su capacidad y su usabilidad.
Reconociendo tipo de usuario y tipo de proyecto (complejidad en el diseño bioclimático).
2.3 Actividades
-Revisar software disponibles.
-Clasificar las capacidades de los software de simulación, relevantes en la pronosticación
del comportamiento energético en viviendas para Concepción.
12
-Comparar los software según su complejidad en su uso y la información oficial
proporcionada por el proveedor para ejecutar la aplicación y hasta que nivel de
comprensión, se guía al usuario con la información dada.
-Comparar la calidad la visualización de los resultados y determinar el nivel de
conocimiento del usuario para su compresión.
-Efectuar entrevistas a usuarios con experiencia en la realización de simulaciones, con tal
de averiguar su opinión sobre el rendimiento del programa y los motivos que llevaron a su
elección.
-Establecer los costos del uso en los programas comparados.
-Generar un ranking de los programas según su capacidad y utilización, con tal de facilitar
la elección de estos.
2.4 Metodología
Para el desarrollo de la revisión de software se estudiaron ejemplos de investigación en el
tema, la mayoría presentaba métodos distintos debido a la particularidad de sus objetivos,
se considero cuales eran los aspectos más importantes a evaluar y según ello se adapto
la metodología a desarrollar.
La metodología tiene cuatro actividades principales que en su total generan acciones
consecuentes para la comparación y evaluación de los programas (ver fig. 2). En una
13
primera etapa se realizaron entrevistas a expertos, con tal de tener un aproximado de cual
eran los programas que se utilizaban en Chile y en qué tipo de proyecto se aplicaban, el
segundo punto fue el catastro de la información técnica de cada programa obtenida por
medio de fuentes oficiales de cada software, para el tercer paso se realizó una
comparación de resultados entre los distintos programas para evaluar como era su
rendimiento, por ultimo un análisis económico de cada programa, según estos resultados
se evaluó y se identifico en que etapa y tipo de proyecto la aplicación de cada software es
más conveniente.
Fig. (2) Actividades principales realizadas. (Fuente: Elaboración Propia © 2012)
14
2.4.1 Entrevistas
Los entrevistados fueron seleccionados por medio del anuario energético realizado por la
Cámara Chilena de la Construcción (2012), en la cual aparece la lista de consultores
oficiales disponibles en Chile. Las entrevistas fueron realizadas de manera personalmente
o a distancia, estas consistían en siete preguntas abiertas, enfocadas a el conocimiento
del estado del arte de los programas de simulación energética, cómo seleccionaron sus
software, en qué tipo de proyectos los han aplicado y qué es lo adecuado que debe tener
un programa se simulación para ser eficiente en el caso utilizarlo en una vivienda (Anexo
A). Además de una conversación abierta y revisión de trabajos desarrollados.
Educación Académica Compañía, Ubicación
Dedicación Programa Utilizado
Años de Experiencia
1 Magister en Arquitectura Sustentable
Renovarq, Santiago
Arquitecto Ecotect 4
2 Diplomado en Arquitectura Sustentable
Dio, Santiago Arquitecto Ecotect 3
3 Magister en Eficiencia Energética y Hábitat
Sustentable
CITEC, Concepción
Arquitecto Ecotect 5
4 Magister en Medio Ambiente y Arquitectura
Bioclimática
B-green, Santiago
Arquitecto Design builder, Ies
Ve
3
5 Magister en Medio Ambiente y Arquitectura
Bioclimática
Bioclimatic Buro
Arquitecto Tas 5
6 Ingeniero en Construcción
CITEC, Concepción
Ingeniero en Construcción
Tas 6
7 Magister en Ingeniería CITEC, Concepción
Ingeniero Civil Openstudio 3
8 Magister en Arquitectura y Energías Renovables
Acee Arquitecto ESP-r 3
15
Tabla (1) Expertos entrevistados.
Fig. (3) Porcentaje de usuarios por programa utilizado según especialistas entrevistados.
(Fuente: Elaboración Propia © 2012)
Fig. (4)Factores que influyen a los especialistas en la selección de un software. (Fuente:
Elaboración Propia © 2012)
17%
8%
42%
8%
25%
COSTO
SOPORTE TECNICO
CAPACIDAD DE CALCULO
FACILIDAD DE USO
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Fig. (5) Grafico de las Etapas de diseño en la que se utilizan programas de simulación
energética, según las entrevistas realizadas. (Fuente: Elaboración Propia © 2012)
Fig. (6) Imágenes de algunos proyectos realizados por los especialistas entrevistados.
(Fuentes: páginas web de las oficinas)
37%
0%
56%
7% ETAPA TEMPRANA DE DISEÑO
ANTEPROYECTO
POST OCUPACION
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2.4.2 Selección de software.
La lista de software existentes fue obtenida mediante la pagina web del Departamento de
Energía de Estados Unidos, debido a que el estudio se realiza sobre programas de
simulación energética, se utilizo las categorías de la misma página para seleccionar solo
los software de análisis energético, reduciendo el número de candidatos de cuatrocientos
seis a ciento cuatro.
Para reducir el número de programas en la evaluación se aplicaron algunas exigencias
basada en la aplicación esperada para su selección, con ese objetivo se establecieron
dos condiciones mínimas:
-Ser un programa de simulación energética de todo el edificio con cálculo dinámico.
-Tener ingresado o permitir el ingreso del archivo climático IWEC de Concepción,
proporcionado por la página web de Energy plus.
La información para establecer si cumplían con los objetivos se obtuvo a través de la
proporcionada por la misma página DOE, en la cual se describe cada programa
detalladamente. La cual incluye descripción general, validación, nivel de experiencia
requerida, número de usuarios, público objetivo, datos de ingreso y de salida, sistema
operativo, lenguaje informático del programa, fortalezas, debilidades, contacto y costo.
Las medidas tomadas redujeron el campo a treinta. Las herramientas desechadas en su
mayoría no cumplían con el primer requisito, ya que efectivamente realizaban análisis
energético pero se centraban en aspectos específicos del edificio, como
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dimensionamiento de equipos, perdidas de temperatura por cañerías, cálculos
económicos, dimensionamiento de colectores solares, etc. Mientras que los programas
que no permitían el ingreso de archivos climáticos, generalmente eran programas creados
para un clima específico, o un país en particular con motivo de las exigencias para la
certificación de eficiencia energética.
Los treinta candidatos restantes fueron puestos bajo una nueva selección, en este caso,
se clasificaron según las cualidades de su interfaz grafica.
Para este fin se fue directamente a la página web oficial del software, con tal de obtener la
mayor cantidad posible del funcionamiento del programa. En caso de ser un posible
seleccionado se descargó el software y se instaló para una primera revisión.
Se observó principalmente el sistema de modelación que tenía el software y su interfaz,
según esto los programas se agruparon en cuatro conjuntos:
1-Ventana asistida: se refiere a que la interface del programa está basado en un sistema
ordenado, donde cada paso que se realiza esta guiado, luego de realizar lo solicitado
generalmente se avanza a una nueva ventana que también cuenta con información
guiada, este tipo de interface se suele llamar Wizard. (Ver fig.7)
2-Una sola ventana: Se refiere a que todo el proceso de modelado e ingreso de datos se
realiza en una sola ventana, la cual puede tener más opciones dentro de ella pero nunca
se sale de la ventana principal. (Ver fig. 8)
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Fig. (7) Muestra el sistema de trabajo en Heed,
que se basa en un tipo de interface de ventana
asistida
Fig. (8) Muestra el sistema de trabajo en
ESP-r, que se basa en un tipo de
interface de una sola ventana
3-Navegación: esta interface se basa en pestañas que abren sub- ventanas que permiten
ingresar datos o buscar distintas opciones tanto para modelar como para describir el
modelo, no existe una ventana principal, sino múltiples de ellas que a su vez tienen
pestañas también. (Ver fig. 9)
4-Modular: se refiere a que el programa está dividido en módulos por lo que se utilizan
diferentes aplicaciones para llevar a cabo los distintos procesos de la simulación.
Para reducir la lista de candidatos a una selección final se establecieron criterios para
definir al usuario según el software de simulación energética que mas afinidad tenga con
las capacidades y requerimientos de este. La selección de estos criterios se desarrolló
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bajo dos aspectos, requerimientos de los arquitectos y el sistema de manejo del software.
(Ver fig. 9)
Fig. (9) Muestra el sistema de trabajo en
Designbuilder, que se basa en un tipo de
interface de navegación.
Fig. (10) Muestra el sistema de trabajo en
Tas, que se basa en un tipo de interface
modular.
2.4.3 Necesidades de los arquitectos
Según un estudio sobre la comparación de las necesidades de arquitectos e ingenieros en
la aplicación de herramientas de simulación (Attiaa, 2012), se demostró que las
inquietudes y aplicaciones de esas herramientas son bastantes distintas entre estos
protagonistas, en muchos casos opuestas. Los resultados mostraron que en el caso de
los arquitectos sus necesidades estaban abocadas al diseño y que sus aplicaciones más
21
importantes se resumían en sombreaderos, calefacción pasiva, la orientación, ventilación
natural y la geometría. Otra característica es que a la hora de utilizar un software, la
selección pasa por la facilidad de su uso por sobre la exactitud de los resultados.
Primera impresión de los programas.
Luego de instalar los software y de haber leído sus principales características según la
página oficial, se procedió a hacer un análisis rápido del funcionamiento del programa y
constatar si las características ofrecidas por el distribuidor eran tal como se planteaban,
aclarar que muchas de estas características eran comunes en la publicidad de los
software, todos decían ser amigables y fácil de usar, alta capacidad de cálculo y ser uno
de los software de más usados.
Tomando en cuenta estos dos factores se decidió que la lista final de programas a utilizar
tenía que contar con uno de estos aspectos:
-Ser especializado en viviendas: Algunos software tienen bibliotecas y sistema de
cálculos que son específicos de viviendas, ya que consideran los aspectos que serian
relevantes en los estudios de estas, como una base de datos de equipos, horarios, etc.
-Tener un método de modelación particular: mediante la revisión de los programas se
estableció que algunos se destacan debido a que tienen un sistema de modelación
diferente al resto, considerar, este aspecto permite evaluar que tan amigable es el
software ya que la etapa de modelación es una de las más arduas.
22
-Tener una interfaz particular: Los programas tienden a ofrecer las mismas
características, la interface permite evaluar cuanto es el esfuerzo que se debe considerar
para aprender el programa, ya que según como esta fue diseñada se puede tener una
impresión cual es el usuario al que se está enfocado.
-Tener una característica que particular que facilite su uso: Algunos programas son
creados buscando mejorar aspectos importantes que faciliten su uso o que presten
mayores utilidades, como en cuanto a la rapidez del proceso, lectura de resultados,
análisis paramétrico, conexión con otros programas de modelación etc. Estos aspectos
resultan importantes para considerar cuales son las aplicaciones de estos y para qué tipo
de proyecto podrían ser útiles
PROGRAMA AÑO PROVEEDOR COSTO
US$
PAGINA WEB
ESP-R 1977 U. Strathclyde 0 www.esru.strath.ac.uk/Prog
rams/ESP-r.htm
TAS 1984 EDSL 7000 www.edsl.net/
IES-VE (VE-WARE) 1994 IESVE 0 www.iesve.com/
HEED 2003 UCLA 0 www.aud.ucla.edu/heed/
DESIGNBUILDER +
EP
2005 DESIGNBUILDER 308-4187 http://www.designbuilder.co
.uk/
ECOTECT 2008 Autodesk 800 a 1200 http://usa.autodesk.com/ec
otect-analysis/
GREEN BUILDING
STUDIO
2008 Autodesk 400 http://usa.autodesk.com/gre
en-building-studio/
OPEN STUDIO + EP 2008 NREL 0 http://openstudio.nrel.gov/
DESIGN ADVISOR 2012 MIT 0 (http://designadvisor.mit.ed
u/)
BEOPT + EP 2011 NREL 0 http://beopt.nrel.gov/
Tabla (2) software seleccionados
23
2.5 Información técnica de los programas seleccionados
Se realizó una búsqueda de información con tal de crear una ficha de cada programa
(Anexo A), la cual se obtuvo bajo distintos canales, pero todos tienen en común que
fueron fuentes extraídas de la pagina web de los proveedores. Los datos que se
investigaron fueron:
Descripción general
Se refiere a cuando se creó el programa y quien o que institución lo hizo y para que
propósitos.
Disponibilidad
Qué opciones hay de obtenerlo en Chile, y qué servicios se pueden obtener desde el
proveedor como asistencia técnica, cursos, eventos etc.
Instalación/requerimientos técnicos
Cuáles son los detalles técnicos que requiere el programa para su uso, procesador, Ram,
tarjeta grafica etc.
Presentación/interfaz.
Como es el sistema de navegación del programa, si está pensado para ser amigable o
para algún trabajo más técnico.
Uso/modelación
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Como es el sistema de modelación, que nivel de detalle requiere o se puede llegar a
obtener.
Materiales
Capacidad del programa para ingresar descripciones técnicas de materiales, crear
bibliotecas personalizadas y transferibles.
Datos climáticos
Si tiene incorporado archivos climáticos de chile y si permite el ingreso de nuevos.
Inteligencia/análisis
Si el programa asiste al usuario tanto en la modelación como en el ingreso de datos.
Resultados
Detalle de los resultados modo de entrada de estos, incluye formato y gráficos.
Certificación/validación
Si cuenta con alguna validación y si es un programa que se haya aplicado en
investigaciones y con qué ocurrencia se da.
Usuario específico:
Si el sitio sugiere algún usuario especifico
Información disponible para su manejo:
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Si la se cuenta con guías de entrenamiento, tutoriales, manual, etc.
2.6 Descripción de los programas a utilizar
BEOPT Programa desarrollado por la NREL (National Renewable Energy Laboratory,
USA). BEopt (Building Energy Optimization) proporciona capacidades para evaluar los
diseños de edificios residenciales e identificar cuáles son las modificaciones de diseño
óptimas, ya que evalúa tanto energéticamente la vivienda como el costo de la
implementación, a través de un análisis paramétrico.
Fig. (11) Software Beopt, con el modelo a
evaluar.(Fuente: Elaboración Propia ©
2012)
Fig. (12) Sitio web de designadvisor, con el
modelo a evaluar. (Fuente: Elaboración
Propia © 2012)
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DESIGNADVISOR
Desarrollado por investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT,
USA), es una página web que permite realizar simulaciones gratuitas sin la necesidad de
modelar. Su uso está orientado específicamente a las primeras etapas de diseño, permite
generar resultados térmicos, iluminación, confort e iluminación.
DESIGNBUILDER
Programa de origen inglés, utiliza a Energyplus como motor de cálculo, por lo que es de
resultado preciso. Tiene la ventaja de ser un software complejo pero fácil de usar y rápido
de modelar, cuenta con una versión en español.
ECOTECT
Es un programa que actualmente comercializa Autodesk, (USA) tiene la capacidad de
generar una gran cantidad de cálculos, incluyendo temperatura, iluminación, acústica,
costos etc., cuenta con la capacidad de exportar e importar archivos con otros software de
cálculo (Energy Plus, ESP-r,DOE-2,Equest y HTB2).
27
Fig. (13) Software designbuilder, con el
modelo a evaluar. (Fuente: Elaboración
Propia © 2012)
Fig. (14) Software Ecotect, con el modelo a
evaluar. (Fuente: Elaboración Propia ©
2012)
ESP-R
Es un programa que fue desarrollado por la universidad des Strathclyde,(UK) es uno de
los software más utilizado para la realización de investigación, ESP-r utiliza una interfaz
en base al ingreso de datos a través del teclado, incluyendo la modelación.
GREEN BUILDING STUDIO
Es un servicio online de Autodesk el cual a través de internet se puede enviar el modelo y
visualizar los resultados de la simulación, para enviar el archivo se tiene que utilizar el
28
formato gbxml, el cual es un formato común tanto para programas de simulación como
software de modelación entre ellos Autodesk Revit y Sketchup.
Fig. (15) Software Ep-r, con el modelo a
evaluar.(Fuente: Elaboración Propia ©
2012)
Fig. (16) Servicio web de Autodesk Green
Building Studio, con el modelo a evaluar.
(Fuente: Elaboración Propia © 2012)
HEED
Software de origen californiano, orientado en un principio a dueños de hogares que
quisieran modificar sus viviendas. Es un programa sencillo donde toda la fase de
simulación no debería tardar más de diez minutos, además está disponible en español.
29
IES VE WARE
Ve ware es un modulo gratuito, el cual permite a través de Sketchup o Revit, modelar e
ingresar los input para luego simular, los resultados incluyen la demanda energética y la
cantidad de emisiones de carbono generadas por el proyecto.
Fig. (17) Software Heed, con el modelo a
evaluar.(Fuente: Elaboración Propia ©
2012)
Fig. (18) Software Ies-ve ware , con el
modelo a evaluar.(Fuente: Elaboración
Propia © 2012)
OPENSTUDIO
Openstudio fue desarrollado por NREL (National Renewable Energy Laboratory), en
Estados unidos. Se trata de un plug-in para Sketchup, el cual es utilizado para la
30
modelación y como motor de cálculo se comunica con energyplus, tiene la ventaja de ser
un software libre que está en constante desarrollo.
TAS
Fue desarrollado en universidad de Cranfield, (UK) cuanta con un sistema de modelación
similar al que se utiliza en CAD (2d), tiene la capacidad de incorporar una gran cantidad
de input, lo que permite resultados más precisos.
Fig. (19) Software Open Studio, con el
modelo a evaluar.(Fuente: Elaboración
Propia © 2012)
Fig. (20) Software Tas, con el modelo a
evaluar.(Fuente: Elaboración Propia ©
2012)
31
2.7 Definición de la vivienda experimental.
Para realizar las comparaciones entre los programas de simulación energética, se tomo
caso de referencia una vivienda ficticia, que permitiera representar a groso modo las
características de las viviendas de la región. Lo cual no es significativamente importante
ya que lo que se pretende realizare es comparar los resultados en los programas de
simulación sin un caso base real de comparación. Pero para efecto de de tener un valor
estimativo del consumo energético de esta zona climática y para establecer las
capacidades de los programas para representar características locales (tabla 3).
Fig. (21) Planos e imágenes de la vivienda simulada. (Fuente: Elaboración Propia © 2012)
32
ELEMENTO MATERIALIDAD ESPESOR MM
DENSIDAD KG/M3
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA, Λ W/(M X K)
CALOR ESPECIFICO J/(KG X K)
VALOR U
MURO ESTUCO (2) 2000 1.40.6 1088
2.39 LADRILLO (140) 1400 0.6 840
PISO RADIER (100) 2400 1.63 920 4.32
ENTREPISO YESO CARTÓN 10) 700 0.26 840
1.91 MADERA 410 1.104 1088
Cielo YESO CARTÓN (10) 700 0.26 840
0.48 POLIESTIRENO (80) 20 0.043 1700
TECHO PLANCHA DE ZINC 700 113 390 3.88
Tabla. (3) Propiedades de los materiales constructivos utilizados.
2.9 Características del caso de estudio. (Inputs)
Las características a modo general de los inputs del caso base, se trataría una vivienda
unifamiliar de 40 mt2. Los materiales seleccionados fueron basados en los comúnmente
utilizados en Concepción. Los horarios ingresados, tratan de dar cuenta del uso común de
una vivienda con 4 ocupantes, esto implica horarios de ocupación, ventilación,
iluminación, equipamientos y de la fuente de calefacción.
33
Capítulo 3 -
34
3.1 Resultados simulaciones
Luego de correr las simulaciones en todos los programas para el caso de estudio se logro
obtener los primeros resultados de la demanda energética, que posteriormente serán
utilizados para evaluar los programas. Durante este proceso se obtuvo además una idea
de cuanta es la diferencia entre los programas para desarrollar los cálculos, debido a que
el modelo es relativamente sencillo. Ninguno de los software utilizado tardó mucho en
generar los resultados, pero si hubo diferencias pues algunos desplegaban el resultado
casi de forma inmediata, mientras que otros se tardaban alrededor de cinco minutos. Otro
valor importante obtenido en esta fase fue la presentación de los resultados y el nivel de
detalle de esta. Se consideró que la forma de presentación de los resultados podía ser
influyente en la toma de decisiones. Pedrini ( 2005), indica que los gráficos y diagramas
es lo que menos importancia le dan los arquitectos al momento de evaluar a los
programas de simulación, esto se debe a la falta de conocimiento del usuario para
interpretar la información, basando sus decisiones solo con el dato de la demanda
energética. Debido a que existe una gran variedad de formatos de grafico y de diagramas,
es importante calificar que tan legible es la lectura o la interpretación de resultados. Los
resultados en la etapa de simulación se consideraron dos procesos principalmente, la
modelación y la lectura de resultados.
35
Fig. (22) Grafico de los resultados de la demanda energética obtenida en los distintos
programas de simulación energética para la vivienda de estudio en Concepción. (Fuente:
Elaboración Propia © 2012)
3.1.1 Análisis de resultados de simulaciones
El resultado obtenido mediante las simulaciones se clasifican en dos tipos, los que
entrega el programa mismo y los inferidos mediante su uso. El primero se basa en los
datos de la demanda energética total anual de la vivienda, el cual es el valor que se
utilizara para comparar los distintos programas. El segundo resultado se obtuvo mientras
se utilizaba el programa en si, donde se pudo constatar cual era la complejidad de uso del
software y como este influía en su rendimiento.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
KW
H/M
2 A
ÑO
36
Tipos de modelación:
Se hicieron observaciones del sistema que el programa utiliza para realizar las
modelaciones, este aspecto se consideró debido al consumo de tiempo que se invierte en
el proceso, y que además que según la herramienta es fácil, difícil o imposible de
modificar el modelo para explorar diferentes alternativas a lo largo del proceso de diseño
sin necesidad de crear de nuevo el modelo a partir de cero. Palme, (2011) plantea que
para un efectivo flujo de trabajo la modificación en secuencia, la interpretación de
resultados y la actualización del modelo es fundamental.
37
Fig. (23) Tipos de modelación. (Fuente: Elaboración Propia © 2012)
Tipos de lectura de resultados.
La forma en que se presentan los resultados podría ser importante para la facilidad en la
toma de decisiones, es por ello que se considero tomar en cuenta el formato y la facilidad
en la interpretación de los datos como un factor importante, incluyendo si existe la
posibilidad de comparar candidatos.
Fig. (24) Distintos formatos de lecturas de resultados. (Fuente: Elaboración Propia ©
2012)
38
3.1.2 Contrastación de datos (punta arenas).
Debido a que los resultados entregados por los programas, no resultaron tener grandes
diferencias, se realizo una prueba con tal de verificar si el clima tenía algún impacto en el
sistema de cálculo. Los resultados de este ensayo demostraron que en climas donde no
hay una gran temperaturas extremas, lo programas tienden a dar resultados similares, en
cambio en climas extremos las diferencias entre ellos es mucho más notable, se puede
apreciar en el grafico que algunos programas tienden a mantener un resultado similar,
mientras que otros salen de la media por alto margen.
Fig. (25) Grafico de los resultados de la demanda energética obtenida en los distintos
programas de simulación energética para la vivienda a estudiar en Punta Arenas. (Fuente:
Elaboración Propia © 2012)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
KW
H/M
2 A
ÑO
39
3.2 Evaluación de software
Para evaluar las prestaciones de los programas de simulación energética se utilizaron dos
conceptos para agrupar una serie de características que debe tener el programa para su
aplicación en Concepción: usabilidad y capacidad.
3.2.1 Usabilidad
La 'usabilidad' incorpora la operación funcional de una herramienta incluida la
representación de entrada, la presentación de salida, la navegación y control. Usabilidad
implica también la curva de aprendizaje, documentación, ayuda en línea, tablas de
consulta y de diagnóstico de errores .Este concepto está vinculado a su vez con el manejo
de información el cual es el responsable de facilitar los supuestos, utilizando los valores
predeterminados y plantillas para ayudar la entrada de datos, la creación de informes
comparativos, pruebas de rendimiento, almacenamiento de datos, personalización de
usuario, la revisión de entrada, así como la modificación de estos datos, se consideran
como parte de las funciones de gestión de información de cualquier interfaz de simulación
(Donn, 2001; Maybury, 1998; Crawley, 2008)
3.2.2 Capacidad
La capacidad es un concepto que incorpora una serie de características que dan cuenta
de las funcionalidades del programa, incluyendo las características del equipo para su uso
40
(hardware), el numero de incertidumbres que controla el software, la precisión y fidelidad
de los cálculos del programa, si es capaz de realizar distintos tipos de cálculos, la
interoperabilidad entre archivos para distintos programas, y si incorpora características
que permitan su uso durante la fase de diseño. (Attiaa, 2012).
3.2.3 Presentación de tabla de evaluación
USABILIDAD CAPACIDAD
Accesibilidad Análisis de iluminación
Asistente de inputs Análisis paramétrico
Costos Análisis térmico
Diseño Consumo de agua
Diseño en 3D Exportar resultados
Interfaz Impacto de la luz natural sobre el modelo
Manuales Incorporación del contexto
Modificación geométrica del modelo Infiltraciones
Opción de ayuda Ingreso de archivo climático
Resultados en gráficos Ingreso de materiales abreviada y/o completa
Resultados en tablas Ingreso de horarios
Tiempo de cálculo Havc
Tiempo en el ingreso de inputs Puentes térmicos
Tiempo de modelación Sistema operativo
Tutoriales Ventilación
Visualizador de resultados Visualizador de materiales
Tabla (4) detalles de los aspectos a evaluar.
41
Usabilidad
Costos: los costos de las licencias es un factor crucial al momento de elegir un software,
ya que en algunos casos pueden llegar a los USD$9000, lo cual complica el retorno de la
inversión.
Accesibilidad: se considero si existen proveedores en Chile lo cual facilita la compra del
software, pero además da cabida en muchos casos a capacitaciones y soporte técnico.
Manuales: se consideró si el software incluye manuales, de ser así, hasta que nivel de
complejidad es guiado el usuario dentro del programa, esta información es importante ya
que permite que el simulador pueda entender cómo opera el software, resolver problemas
y enterarse que información es la que se necesita para poder tener resultados óptimos.
Tutoriales: este herramienta es especialmente importante para aquellos que no conocen
el programa, por lo que su consideración en el software es de gran valor, ya que acorta el
tiempo de aprendizaje y por otro lado permite que usuarios más experimentados puedan
ejecutar maniobras complejas que luego con el conocimiento adquirido puedan realizar
otros análisis sin la necesidad de la guía (solo se considero tutoriales oficiales).
Interfaz: es un aspecto importante al momento de utilizar un programa ya que según este
factor se puede deducir el tiempo que se va a requerir para construir un modelo y su
posterior ingreso de información, hay casos en que la interfaz es totalmente guiada
mientras que en otras se requiere trabajar con diferentes módulos en ventanas
separadas, esta brecha afecta al tiempo de aprendizaje del programa.
42
Asistente de inputs: permite al usuario tener una noción de cuáles son los parámetros
de los datos que tiene que ingresar, en algunos casos dan valores estimativos para que el
operador pueda deducir que valores ingresar.
Visualizador de resultados: no todos los programas cuentan con un visualizador de
resultados, ya que algunos funcionan con un motor de cálculo externo, y no se da en
todos los casos que los resultados obtenidos por el motor de cálculo vuelva al programa
modelador por lo que habría que utilizar una tercera herramienta que se encargue de eso.
Resultados en gráficos: La forma en que se muestran los resultados es importante ya
que permite al usuario dilucidar como generar mejoras e identificar problemas, en algunos
casos se cuenta con una herramienta para comparar simulaciones sin necesidad de salir
de programa, lo cual es una ayuda importante la cual se ve reflejada en el tiempo en la
obtención de la solución, (según entrevistas realizadas la etapa de lectura de resultados
seria las más compleja y la que más tiempo lleva al momento de realizar mejoras a través
de software de simulaciones de desempeño energético)
Resultados en tablas: Tener esta capacidad permite obtener datos exactos los cuales se
pueden comparar con otras simulaciones. Este formato por lo general permite la
migración de la información para realizar informes comparativos entre soluciones.
Opción de ayuda: esta característica permite averiguar las funciones del programa y salir
de dudas sobre los requerimientos que solicita el software.
Diseño en 3D: se evaluó si la modelación se realizaba en 3d, y cuál era la complejidad
en su ejecución y la paleta de herramienta que están incorporadas.
43
Tiempo de modelación: Es importante evaluar cuánto tarda el usuario en definir su
modelo (se consideró como caso una vivienda), este factor es importante ya que es una
de las características que los software de licencia comercial tienen más avanzado, ya que
por lo general tratan de facilitar este proceso.
Tiempo de cálculo: este valor se consideró en el caso de las modificaciones que se
requerirán para llegar a un resultado óptimo, tomando eso en cuenta, si el software tarda
mucho en calcular la simulación del caso base y si a esto le sumamos los análisis
posteriores, sería poco productivo tener que esperar mucho tiempo por los resultados.
Modificación geométrica del modelo: se refiere a que tan complicado es modificar la
geometría del caso base para generar otras opciones, toma importancia ya que algunos
programas simplemente no permiten generar modificaciones mientras que otros toman
mucho tiempo en lograrlo.
Tiempo en el ingreso de inputs: considera la cantidad de inputs obligatorios que
requiere el software para generar la simulación, y las unidades en la cual solicita la
información, si no son las que se utilizan en Chile obliga a hacer la conversión.
CAPACIDAD:
Sistema operativo: se considero si el programa cuenta con una versión de 64 bits o de
32 bits, ya que esto afectara en la velocidad del cálculo y en cómo se comporta el
programa.
Ingreso de materiales abreviada y/o completa: se refiere si el software tiene la
capacidad de ingresar información de forma compacta como para realizar los primeros
acercamientos en el comportamiento energético de la vivienda, y si además permite un
44
ingreso detallado de las características de los materiales, para desarrollar análisis más
finos.
Infiltraciones: el cómo toma las infiltraciones es un factor importante al momento de
elegir un software, en algunos casos el programa solo lo considera si se le ingresa un
horario de infiltraciones mientras que otros consideran las condiciones del archivo
climático para poder generar el valor, sumado a las características de hermeticidad de la
vivienda.
Incorporación del contexto: Se refiere si el programa permite ingresar geometría o
algún factor que permita establecer cómo afecta el entorno que rodea a la vivienda y
como esta se encuentra en relación con sus vecinos.
Ingreso de horarios: se refiere a que si el software permite crear horarios, o solo se
pueden utilizar los que tiene incorporado el software, en el caso de poder crearlos, a
cuentas variables permite agregarla, ocupación, ganancias internas, ventilación, etc.
Impacto de la luz natural sobre el modelo: se refiere si el programa permite visualizar
como se afecta el sol en el modelo, no a través de resultados de gráficos, sino que en la
representación 3D, lo cual ayuda al usuario definir orientación, dimensiones de ventanas,
etc. Sin la necesidad de realizar una simulación.
Puentes térmicos: se consideró si el software contemplaba los puentes térmicos.
Visualizador de materiales: se refiere a si el programa permite ver en el modelo 3d los
materiales ingresados, esta características es importante ya que de esta forma se puede
corroborar que la información ingresada es la correcta.
45
Permite exportar resultados: se refiere a si el programa permite ver los resultados en
otro programa que no sea de simulación, como Excel, HTML, Word, etc. Esta variable es
importante ya que si el programa no tiene la capacidad de comparar materiales, exportar
los resultados es una manera de poder realizar esa fase, además de generar informes.
Análisis térmico: se refiere a si el programa entrega resultados del comportamiento
térmico de la vivienda.
Análisis de iluminación: se refiere a si el software realiza cálculos de iluminación
artificial y natural.
Consumo de agua: se refiere si el programa puede calcular la demanda del consumo de
agua.
Ventilación: Se refiere si el programa es capaz de calcular la calidad del aire en las
viviendas.
Análisis paramétrico: se refiere si el programa es capaz de realizar los análisis de
destinas soluciones y si es capaz de calcular proponer diseños o modificaciones optimas.
Ingreso de archivo climático: se refiere a si el programa permite ingresar archivos
climáticos o solos se puede seleccionar desde la base de datos del software.
3.3 Resultados tabla
Como anteriormente se explico la tabla de evaluación consta de aspectos usabilidad y
capacidad, cada uno de estos ítems cuenta con quince aspectos que son evaluados
según la información recopilada por medio de las entrevistas a especialistas, información
46
técnica de fuentes oficiales, simulaciones realizadas y los costos económicos que implica
su uso.
Escala de valores
Escasa o inexistente 1
Mínimo necesario 2
regular 3
suficiente 4
Tabla (5) detalles de la escala de valores.
47
Capacidad
EC
OT
EC
T
IES
-VE
WA
RE
TA
S
OP
EN
ST
UD
IO
DE
SIG
BU
ILD
ER
GR
EE
N B
UIL
DIN
G
ES
P-r
HE
ED
DE
SIG
NA
DV
ISO
R
BE
OP
T
sistema operativo 1 1 1 4 1 1 4 4 1 1
propiedades de materiales 2 1 4 4 4 1 4 1 1 2
permite definir las infiltraciones 2 1 4 4 4 1 4 3 1 4
incorporación del contexto 4 3 4 4 4 1 4 2 1 4
ingreso de horarios 3 1 4 4 4 1 4 1 1 2
impacto de la luz natural sobre el
modelo
4 3 3 3 3 1 1 2 1 2
establece puentes térmicos 2 1 2 2 2 1 4 1 1 3
visualización de materiales 1 1 3 2 4 1 1 1 1 1
permite exportar resultados 2 1 4 4 4 1 4 1 1 4
diseño havc 3 1 4 4 4 1 4 2 1 4
Análisis térmico 4 1 4 2 4 1 4 2 2 1
iluminación 3 1 3 1 3 2 3 2 2 3
consumo de agua 2 1 3 3 4 1 4 1 2 3
ventilación 1 1 1 1 3 1 1 1 2 4
diseño paramétrico 4 1 4 4 4 1 4 4 1 4
Tabla (6) Detalle de la evaluación de capacidad.
48
Usabilidad
EC
OT
EC
T
IES
-VE
WA
RE
TA
S
OP
EN
ST
UD
IO
DE
SIG
BU
ILD
ER
GR
EE
N B
UIL
DIN
G
ES
P-r
HE
ED
DE
SIG
NA
DV
ISO
R
BE
OP
T
costos 2 3 1 4 1 3 4 4 4 4
distribuidor 2 3 1 3 1 2 4 4 4 4
manuales 2 2 2 2 3 4 2 4 4 3
tutoriales 3 2 2 4 3 4 1 4 4 2
interfaz modelado 3 3 2 3 3 4 1 4 4 4
asistente de inputs 2 1 2 1 2 1 2 3 2 2
visualizador de resultados 3 1 1 2 3 4 1 3 4 4
opción de ayuda 3 1 2 2 2 3 2 4 4 2
diseño en 3D 3 3 2 3 2 4 1 1 1 2
tiempo modelado 2 3 2 2 2 4 1 4 4 4
tiempo calculo 2 4 2 1 1 4 1 4 4 3
muestra resultados en gráficos 4 1 2 2 4 4 2 4 4 4
muestra resultados en tablas 2 1 4 2 3 2 3 2 4 4
modificación geométrica del modelo 2 4 2 4 2 1 1 4 4 2
tiempo ingreso de inputs 2 4 1 1 1 4 1 4 4 1
Tabla (7) Detalle de la evaluación de usabilidad.
Los resultados de la tabla fueron puestos en un grafico resumen que indica los dos
aspectos estudiados, la capacidad y la usabilidad de los programas, del cual se puede
inferir que existe tres grupos, alta capacidad pero bajo nivel de usabilidad, alta usabilidad
pero bajo nivel de capacidad y por ultimo un grupo que tiene un equilibrio de ambas
capacidades pero en un nivel intermedio.
49
Fig. (26) Comparación de las herramientas de simulación según capacidad y usabilidad.
(Fuente: Elaboración Propia © 2012)
3.3.1 Alta capacidad pero bajo nivel de usabilidad:
En este grupo se encuentran los programas más técnicos: Design Builder, ESP-r,
Openstudio y Tas. Los cuales permiten un detallado ingreso de información para describir
el modelo. Debido a esto se requiere una mayor cantidad de datos del caso a estudiar
para que el programa pueda ejecutar los cálculos, por esto tanto la fase de modelado
50
como de ingreso de datos tiende a ser mucho más larga debido a la cantidad de
posibilidades que ofrece el programa, lo cual implica navegar por una serie de ventanas
para llegar a completar los datos que se piden. Todos los programas en esta categoría
permiten realizar estudios bioclimáticos, y dimensionamiento de equipos de calefacción y
refrigeración de un edificio por lo que las oficinas de arquitectura que se desempeñan en
el área de ahorro energético a escala de edifico, utilizan estos software, tanto por los
dimensionamientos de los equipos como en el estudio en el cambio de elementos
constructivos en la envolvente, ya que pueden ingresar de mejor manera las
características de los materiales y por ende pueden hacerse una idea más cercana de
como se comportaran. Existen tanto software con costo asociados a la licencia como
gratuitos, a pesar que se encuentran en el mismo grupo si existen diferencias entre ellos,
especialmente en lo que es asistencia técnica. La cual fue una de las características
mejor evaluadas de los programas con costo comercial, en cuanto a las capacidades
entre uno y otro resultan ser similares. La mayor diferencia está en el proceso de
modelación, donde cada programa implementa un sistema distinto, con tal de facilitar su
uso, el tiempo de cálculo también es una de las características generales de este grupo,
ya que son los que más se demoraron en generar el informe. Esto se debe a la cantidad
de información que contiene este, en donde está la mayor diferencia con el resto de los
grupos. Los resultados en la mayoría de los programas permiten visualizarlo dentro del
mismo programa pero a su vez también tienen la opción de exportarlo a otras aplicaciones
que facilitan la generación de informe y la visualización personalizada de los resultados.
51
3.3.2 Usabilidad y capacidad intermedias.
En esta categoría, los programas Beopt, de simulación Ecotect y VE-Ware presentan un
nivel de personalización de los datos elevado, admitiendo la creación de materiales,
horarios y en algunos casos el ingreso de tipos de sistemas de climatización mecánica, a
pesar de ello solo se puede ingresar datos básicos de los materiales, pero suficientes
como para tener una idea clara de cómo se comportan, esto implica que esta fase de
ingreso de datos se reduzca en tiempo y con una mayor facilidad, ya que por lo general
todos los datos de ingreso se encuentran en una ventana, según tema (materiales,
horarios, equipos , etc.) son programas que permiten realizar modelaciones en un periodo
corto de tiempo y con un nivel de detalle aceptable para obtener una idea del
comportamiento de una vivienda, en este grupo podemos establecer que las limitaciones
de estos programas está en la poca capacidad para realizar estrategias pasivas
avanzadas, están limitados tanto por la modelación, como la personalización del
comportamiento del modelo, por ejemplo no se podría modelar un muro trombe o aplicar
ventilación cruzada. Los resultados muestran una cantidad suficiente como para obtener
conclusiones de como se está comportando la vivienda, donde se pueden visualizar datos
horarios mensuales y anules, también incorporan un visualizador del archivo climático. En
esta categoría se encuentran tanto programas gratuitos como con licencia comercial, a
pesar de ello no difieren mucho entre ellos según esta distinción.
52
3.3.3 Alta usabilidad pero bajo nivel de capacidad
En esta categoría se encuentran los programas y servicios de Designadvisor, Green
Building Studio y Heed. Estos permiten el ingreso de la información del modelo de forma
asistida, en general la creación de materiales y horarios no está disponible, lo que hace el
software o el servicio es que contiene una base de datos de la cual el usuario tiene que
elegir las opciones que se acerquen más a su modelo, ya sea para horarios como para
materiales. La modelación es también un aspecto que se ha facilitado de manera tal que
el usuario pueda realizar su modelo de forma rápida, con los detalles mínimos como para
estimar el consumo energético de la vivienda. Estos programas tienen como finalidad
establecer de forma estimativa el gasto energético, debido a que su orientación es más
bien basada en una aproximación. El fuerte de este grupo realizar comparación entre
distintas alternativas, los resultados que entregan estos software se limitan por lo general
en la demanda energética anual y en las emisiones de carbono generadas, el tiempo de
cálculo para estos programas es el más bajo incluso los que funcionan en línea
Etapas de diseño
Según la clasificación realizada se procedió a establecer en qué etapa de diseño tendrían
un mejor desempeño las herramientas evaluadas, para este propósito se utilizo una
categorización de las fases de diseño realizada por (Morbitzer, 2001), el cual plantea tres
etapas de diseño presentes en la realización de un proyecto, estas son conceptual,
esquemática y detallada.
53
Fase conceptual:
En esta etapa, el diseño se prepara en base a la factibilidad, tamaño del proyecto, terreno,
normativa, etc. El concepto surgirá según el análisis de las opciones consideradas y las
cuales pueden ser lo suficientemente detallados como para establecer una idea de
propuesta. Pueden incluir requisitos del sitio, algunas soluciones funcionales y las
primeras ideas de circulación en el proyecto.
En general el diseñador estar interesado en una indicación del consumo de energía que
se puede esperar de la construcción. La simulación también puede señalar las áreas
problemáticas, identificar los parámetros que causan el problema y evaluar la magnitud
del este. En general, es importante que el usuario pueda entender rápidamente cómo la
forma del edificio, zonas de acristalamiento, funciones propuestas de habitaciones y tipos
de construcción afectará el desempeño ambiental de la construcción.
Fase esquemática:
En esta fase del proyecto, el diseño esta en desarrollo, ya cuenta con la aprobación por
parte del cliente sobre algunas materias de factibilidad y necesidad, ahora llevado a un
nivel más detallado con materiales tangibles. En esta fase ya se incluyen el diseño del
sitio, la planificación y la organización espacial, el tratamiento de la elevación, la
construcción y los sistemas ambientales.
La simulación se centrará en las áreas problemáticas o en las secciones de construcción
típicas. En términos de simulación energética esta etapa puede ser vista como una "etapa
de reducción de cargas de consumo", Los parámetros de simulación se relacionan más
54
con la envolvente del edificio (propiedades del acristalamiento, las tasas de ventilación,
etc.).
Fase detallada:
En esta etapa de diseño se trabaja con todo tipo de detalles. Se producen planos de
diseño para la coordinación de la estructura, los servicios y la instalación. Espacios
internos pueden ser detallados para incluir accesorios, equipamiento y acabados. En esta
etapa el diseño la aplicación de la simulación se refiere principalmente a problemas de
ingeniería y suelen ser expertos los que utilizaran la herramienta. La simulación se
aplicara para fines tales como el diseño de una estrategia de ventilación natural (tamaño
de las aberturas, establecer estrategias de control, confirmar el flujo de aire mínimo y
máximo) o modelos de otros servicios tales como sistemas de calefacción o de aire
acondicionado.
55
Fig. (27) Relación entre las fases de diseño con las capacidades de los software. (Fuente:
Elaboración Propia © 2012)
56
FASES DE DISEÑO
Conceptual Esquemática Detallada
Aspectos que
inciden en el
comportamiento
energético
• Orientación
• Los valores U
(opaco y
transparente)
• Sistemas de
recuperación de
calor
• Construcción
Ligera / pesada
• tasa de ventilación
• uso del espacio
• Acristalamiento
según zona
(aproximación)
• Dimensión de la
planta
• tipo de
combustible
• Áreas de
acristalamiento
(análisis detallado)
• Tipo de
acristalamiento
• Tipo de
sombreadero
• Orientación
(pequeños ajustes)
• tasa de ventilación
• (análisis detallado)
• ajustes en los
materiales para
reducir el
sobrecalentamiento
• Definición de
recintos
• Estrategias de
iluminación
• Diferentes
sistemas de
calefacción
• Control de
calefacción
diferentes
• Los diferentes
sistemas de
refrigeración:
• mecánica
• Libre
• Diferentes
estrategias de
ventilación
(detallada)
Software
Recomendado
DESIGNADVISOR,
GREENBUILDING
STUDIO Y HEED
BEOPT, ECOTECT Y
IES-VE WARE.
DESIGNBUILDER,
ESP-R, OPEN
STUDIO Y TAS.
Tabla (8) Fases de diseño con parámetro de simulación según grupo de programa.
57
3.4 Ranking software
Según los resultados anteriores, se estableció que a pesar de tener unas clasificaciones
de los programas, esta es poco discriminadora para el arquitecto sobre cual programa
seleccionar. A raíz de esto se definió realizar un ranking con los resultados obtenidos por
programa y una clasificación de los grupos de software según su aplicabilidad en distintos
tipos de proyectos, con el fin de facilitar al arquitecto la elección según las capacidades
del usuario tanto de conocimientos como el tipo de proyecto que realiza.
El ranking se generó a partir de los resultados obtenidos en la tabla. Primero se
enfrentaron los gráficos de usabilidad y capacidad de cada software, en este grafico el
centro representa el resultado perfecto, por lo que entre mayor sea la brecha hacia ese
punto más alejado estará el programa de la calificación perfecta.
Fig. (28) Resultados de la tabla de evaluación. (Fuente: Elaboración Propia © 2012)
58
El siguiente grafico representa la distancia restante para llegar a la máxima puntuación, a
partir de este dato se genera el ranking, cabe destacar que se ha marcado el centro
original (ver línea en fig. 29) con tal de visualizar cual son las fortalezas y las debilidades
del programa y en qué proporción se encuentran.
Fig. (29)Ranking de los programas. (Fuente: Elaboración Propia © 2012)
3.5 Discusión
Luego de revisar los resultados del presente estudio que incluye la experiencia obtenida
en el aprendizaje mismo de los programas para su posterior aplicación, además de la
literatura y entrevistas con especialistas y métodos de evaluación, se puede inferir que se
0 10 20 30 40 50 60 70
IES-VE WARE
GREEN BUILDING
DESIGNADVISOR
ECOTECT
TAS
ESP-r
HEED
OPENSTUDIO
DESIGBUILDER
BEOPT
USABILIDAD
CAPACIDAD
59
disponen de herramientas de simulaciones energéticas con gran potencial para su
aplicación en Chile. Aunque existen una diversidad de obstáculos, como la falta de
incentivos y la poca información dada a los arquitectos como para que puedan utilizar
estos programas como herramientas de diseño.
Los tres grupos de software identificados cumplen un rol importante según el usuario y la
etapa de proyecto. Destacando las primeras fases donde se incluye a usuarios inexpertos
y con poco conocimiento teórico del comportamiento térmico de las vivienda ya que en
esta existe una mayor probabilidad de que se inicien en el desarrollo de simulaciones
energéticas como herramienta de diseño, pudiendo establecer los criterios más básicos
pero que tienen el mayor impacto en cuanto a la eficiencia de la casa, por esto es que
este grupo tiene un rol importante en la disminución del consumo energético del país, se
considera que la fiabilidad de los resultados pasa a un segundo plano, ya que la exactitud
de la demanda es un valor que no debería tomar como prioridad. Lo que debería
pretender el arquitecto es buscar reducir ese valor al máximo con el uso de estrategias
básicas, que consideren un costo bajo las cuales podrían tener una efectividad en el
consumo hasta un 30% como seria en una correcta orientación (Miller, 2005). A esto se
le debe considerar que el uso de las simulaciones no se limita a proyectos nuevos sino
que puede ser aplicada a remodelación o ampliación de viviendas, permitiendo al
arquitecto establecer cuál será el impacto de estas modificaciones en la casa y así elegir
la mejor opción para sus fines.
Las herramientas que están pensadas para especialistas tienden a ser poco apropiadas
para los usuarios sin experiencia, ya que para entender cabalmente el problema se debe
60
tener una base teórica suficiente como para interpretar correctamente los resultados.
Adquirir un software con altas capacidades, solo se justifica si el usuario utiliza la mayor
cantidad de información generada por el programa: si solo se hace un diagnostico en
base a la demanda energética poco sentido tiene la adquisición de estas herramientas.
Según las entrevistas realizadas a los usuarios experimentados, se pudo concluir que lo
que distingue a un experto de un principiante en el desarrollo de simulaciones
energéticas, no es la complejidad del programa para su aplicación, sino de la capacidad
para comprender y proponer soluciones a problemas que van más allá de la etapa
conceptual de diseño, sino que abarcan temas como el confort, riesgos de condensación,
puentes térmicos, etc.
Incluso en el ámbito especializado existen una serie de limitaciones también, como la
escasa variedad de programas de simulación en el mercado. A pesar de que la
adquisición se puede lograr a través de internet todo el acceso a los servicios técnicos o
foros de consultas se deben realizar en idioma ingles principalmente. Esto se transforma
en una desventaja por parte del usuario, además por lo general las consultas que sea
realizan a los proveedores se deben pagar según el tiempo que se requiera para
solucionar el problema, lo cual desfavorece aun mas su elección.
En Chile existen pocos estudios sobre las herramientas de simulación, lo cual implica un
desconocimiento del cómo afecta el clima local en su uso, a pesar de que el presente
estudio trato de indagar sobre la compatibilidad del clima de Concepción con los distintos
programas, no se puede concluir totalmente que todos ellos son aplicables. El caso de
Concepción como lugar de análisis se encuentra favorecido ya que el archivo climático de
61
esta ciudad está incorporado en los software estudiados no así con otras ciudades de
Chile.
Esto podría deberse a que el resto no cuentan con las condiciones climáticas propicias
para el cálculo diseñado para los programas, ya que estos por lo general tienden a
basarse en el clima local de donde fueron generados, lo cual podría indicar una
desviación en los resultados, en el caso de que el clima sea muy diferente en el cual se
desarrolló (Attia, 2009).
Según la comparación de los resultados de las simulación se constata que los programas
de las primeras etapas de diseño tienden a distanciarse del promedio en los resultados de
la demanda energética anual, no obstante su aplicación se recomienda, debido a que lo
que buscan estos programas no es la exactitud de los resultados, sino permitir al usuario
comparar distintas posibilidades con tal de tener un apoyo de consulta sobre que
decisiones tomar. El uso de esta herramientas podría ser un paso inicial para emprender
una búsqueda de otras herramientas complementarias al problema a tratar o incluso
avanzar hacia otro software de simulación de todo el edificio con mayor complejidad y
capacidad de cálculo, Lo cual implica la búsqueda de herramientas con mayor precisión y
mayor capacidad para poner en práctica estrategias bioclimáticas más complejas.
Con tal de disminuir la demanda energética nacional por medio de la construcción de
viviendas con mejores condiciones de habitabilidad y mejor comportamiento energético
deberían actuar una serie de actores para que esta meta llegue a niveles mínimos. Pero
quizás el cambio más sustancial e impactante lo deben tomar los arquitectos, quienes son
los responsables del diseño y por ende del comportamiento sustancial de la vivienda. Es
62
por ello que está obligado a ampliar el alcance de sus responsabilidades más allá de lo
estético y lo funcional. El proceso de diseño a pequeña escala, sin especialista
energético incorporado en el equipo, muestra que el diseño no es intuitivo por lo que los
requisitos de eficiencia energética debe ser determinada en las primeras etapas del
diseño, con tal de obtener resultados positivos, sin la necesidad de recurrir a estrategias
activas complejas (Attia, 2012).
Se considera que aun falta reducir la brecha entre el arquitecto y las herramientas de
simulación. Quizás uno de los aspectos que mayor influencia tiene con respecto al uso de
estas es la falta de información de estas herramientas, incluso consultando a los expertos
carecían de conocimiento del espectro de programas disponibles fuera del ámbito
nacional. Otro aspecto que se considera importante y que no ha sido adaptado en
completitud por los programas de simulación, es su integración con BIM, pues se
considera que será el estándar en los próximos años. A pesar de que existe la conexión
algunos investigadores explican que no se está suficientemente comprobado que el
traspaso de BIM a los software de simulación sea totalmente fidedigna y que podría
causar una imprecisión en los resultados.
63
Capítulo 4 -
64
Conclusión
A través del estudio realizado se estableció que existen una variedad de programas
disponibles en el mercado internacional. Por medio de una selección generada de ellos, la
cual identificó la compatibilidad de su aplicación en Concepción. Se detecto una gran
cantidad de software de simulación energética que se podrían utilizar en esta ciudad. Con
esto se pudo constatar que no existen restricciones que imposibiliten a un arquitecto en la
realización de simulaciones, ya que la variedad de estas abarcan una gran cantidad de
tipos de usuarios. Pudiendo así realizar estudios muy simples que tardan alrededor de
cinco minutos en modelar, ingreso de datos y generación de resultados, por otro lado
existen otras herramientas que pueden llegar a realizar análisis complejos y detallados,
por lo tanto su aplicación en los ámbito de la investigación como el uso en oficinas
especializadas en diseño y consultorías de comportamiento energético de viviendas o
edificios podrían ser de mucha utilidad. En ambos casos existen herramientas
comerciales y gratuitas las cuales tienen una calidad similar o superior a los programas
comerciales. De lo anterior se deduce que la aplicación de estas herramientas está al
alcance de cualquier arquitecto, incluso sin una base teórica sobre el desempeño
energético, como también para estudios especializados.
Por medio de una encuesta realizada a las oficinas de consultoría de eficiencia energética
en Chile se logro generar un catastro de cuáles eran los programas que se utilizan y
cuáles de estos son los más comunes, según estos datos recabados se observo que solo
se utiliza una pequeña fracción de la lista de software disponibles a nivel internacional,
65
esto se podría deber a la falta difusión de estas herramientas y la falta de proveedores
locales.
De los programas aplicables en Concepción se realizo una selección de estos. Los
criterios de esta discriminación se baso en la diversidad en que funcionan estos
programas, tratando de identificar los software más representativos de estas variedad,
tomando en cuenta una serie de factores tales como sistema de trabajo (servicios de
internet, programas en línea, plugs in), costos (gratuitos, comerciales), tipo interface
(guiada, ingreso de datos por teclado, ventana única etc.) especialidad del programa
(vivienda, edificios,). En esta reducción de la lista se incluyen algunos que actualmente no
son utilizados en el país por parte de las oficinas de arquitectura, pero que son
ampliamente utilizados tanto para fines educacionales, investigaciones y oficinas de
arquitectura a nivel internacional.
Se pudo constatar que existen diferencias importantes entre los distintos programas de
simulación, tanto en su capacidad y usabilidad, lo cual pone en valor la correcta selección
de estos por parte del usuario. Las diferencias de estas herramientas revelan que no
existe un equilibrio entre las capacidades del programa y la usabilidad de estos, por lo que
la elección que haga el arquitecto debe basarse estrictamente en sus necesidades y
capacidades.
Con tal de clasificar las herramientas para su posterior recomendación en la selección
según tipos de usuarios aptos para su uso, se establecieron tres grupos de software,
66
según los resultados obtenidos en la tabla de evaluación. Esto señala que existen
distintos enfoques por parte de los programas de simulación. Algunos atienden con mayor
énfasis la precisión de los resultados, quitándole importancia a la facilidad de uso,
mientras que el caso opuesto da mayor importancia a la facilidad de uso de estos
programas, asumiendo una pérdida de precisión para llegar a ese fin. El grupo intermedio
busca un equilibrio entre estos conceptos. Según de esta clasificación se propuso que
cada grupo establecido correspondía a una fase de diseño.
Los tres grupos de programas creados posteriormente se les asigno un tipo de usuario,
para ellos se definieron las necesidades de estos y sus capacidades, estableciendo que el
grupos de programa con alta usabilidad y poca capacidad podría tener una alta eficacia
con el tipo de trabajo que realiza el arquitecto común sin un gran conocimiento sobre
diseño de estrategias pasivas, debido a que podría corroborar su criterio en las primeras
etapas de diseño verificando orientación porcentaje de vanos etc. En el caso del grupo
intermedio su aplicación seria propicia para un arquitecto con conceptos generales de
diseño sustentable, que considere las reglas de oro de diseño y que además sea capaz
de probar los " que pasa sí". Los proyectos que podrían ser analizados serian,
remodelaciones, ampliaciones, viviendas nuevas y conjunto de viviendas. El tercer grupo,
el cual cuenta con una alta capacidad, es recomendable para especialistas, con
entendimiento de los procesos físicos en el comportamiento de la vivienda, en este grupo
de software existe una gran diferencia en los costos de las licencias, pasando desde las
gratuitas hasta otras que alcanzan los diez mil dólares, por lo que se sugiere trabajar en
proyectos de viviendas es poco viables en cuanto a la recuperación de la inversión; para
67
su uso se sugiere las oficinas que desarrollen consultorías a empresas inmobiliarias o
empresas que abarquen proyectos a una escala mayor o que realicen conjuntos de
viviendas.
Debido a que en cada grupo de programas existe diferencias entre los mismos software
según su rendimiento se genero un ranking de estas herramientas que señala cuales son
las debilidades de cada uno de los programas, con tal de facilitar la elección de estos.
Los programas BEOPT y DESIGNBUILDER resultaron ser los que mejores capacidades y
usabilidades presentan dentro del ranking, producto de su alta capacidad para ingresar
información la cual significa una alta descripción del modelo, a su vez su interface y
sistema de modelado es bastante intuitivo lo cual su facilidad de uso. Se estudió los
archivos climáticos disponibles para Concepción, estableciendo la importancia de estos
en la precisión de los resultados, sugiriendo el formato IWEC como el que representaba
datos climáticos de mejor manera.
Se realizó una prueba para verificar si los programas mantenían el mismo porcentaje de
desviación de los valores de demanda energética en climas extremos, concluyendo que la
precisión de estos disminuye con considerablemente, incluso entre los programas con
mayor capacidad aumenta la distancia de los resultados entre ellos, aunque en un
porcentaje es bastante menor que las que se enfocan especialmente en la usabilidad del
programa.
68
Las herramientas de simulación son uno de los métodos que existen para mejorar las
condiciones de habitabilidad y el comportamiento energético y es el más avalado por los
especialistas e investigadores. Si bien el campo de la simulación es una área incipiente ha
ido en aumento en los últimos años en Chile, con el estudio se puedo establecer que
están las condiciones para que estas herramientas sean aplicadas, especialmente en
Concepción, aun falta por explorar un método que permita utilizar estos software de forma
idónea, muchos de los datos de ingreso, incluyendo materialidad, clima, conversión de
datos, etc. Son manejados solo por especialistas o se requieren instrumentos para que
estos sean establecidos, se sugiere realizar protocolos de simulación e instructivos sobre
estos con tal de obtener resultados precisos y que permitan a usuarios sin acceso a esta
información realizar estudios con mayor complejidad, aunque los resultados expuestos en
esta investigación propone que no hay escusas para no utilizarlas si es importante facilitar
y difundir la especialización entre los actores involucrados en el desempeño energético en
la construcción.
69
Bibliografía
Attia, S., Gratia, E., De Herde, A., & Hensen, J. L. (2012). Simulation-based decision
support tool for early stages of zero-energy building design. Energy and buildings, 49, 2-
13.
Attia, S., Hensen, J. L., Beltrán, L., & De Herde, A. (2012). Selection criteria for building
performance simulation tools: contrasting architects' and engineers' needs. Journal of
Building Performance Simulation, 5(3), 155-169.
Attia, S., & De Herde, A. (2011, November). Early design simulation tools for net zero
energy buildings: a comparison of ten tools. In Proceedings of Building Simulation.
Bazjanac, V. (2003, August). Improving building energy performance simulation with
software interoperability. In Eighth International IBPSA Conference (pp. 87-92).
Clarke, J. (2012). Energy simulation in building design. Routledge.
Crawley, D. B., Hand, J. W., Kummert, M., & Griffith, B. T. (2008). Contrasting the
capabilities of building energy performance simulation programs. Building and
Environment, 43(4), 661-673.
Delsante, A. (2004). A Validation of the AccuRate Simulation Engine Using
BESTEST. Report to the Australian Greenhouse Office. CSIRO Manufacturing &
Infrastructure Technology report, CMIT (C)-2004-152.
Donn, M. (2001). Tools for quality control in simulation. Building and Environment, 36(6),
673-680.
EERE. (n.d.). Energy Efficiency and Renewable Energy. Obtenido en
http://apps1.eere.energy.gov/buildings/tools_directory/software.cfm/ID=369/pagename=alp
ha_list
Energyplus. (n.d.). Energyplus helpdesk. Obtenido en
http://energyplus.helpserve.com/index.php?/Knowledgebase/Article/View/4
Guillermo Gómez Prada, J. M. (2005). Estado Del Arte De La Modelización Energética De
Edificios.
Fromhttp://www.sostenibilidades.org/sites/default/files/_Recursos/Publicaciones/estado_d
el_arte_de_la_modelizacion_energetica_edificios.pdf
70
Gough, M. (1999). A Review of New Techniques in Building Energy and Environmental
Modelling. Final Report BRE Contract No. BREA-42. Garston, Watford, UK: Building
Research Establishment.
Haberl, J. S., & Cho, S. (2004). Literature Review of Uncertainty of Analysis
Methods,(DOE-2 Program), Report to the Texas Commission on Environmental Quality.
Hobbs, D. J. N., Morbitzer, C., Spires, B., Strachan, P. A., & Webster, J. (2003).
Experience of using building simulation within the design process of an architectural
practice.
Jacobs, P., & Henderson, H. (2002). State-of-the-art review of whole building, building
envelope, and HVAC component and system simulation and design tools. Architectural
Energy Corporation.
Lam, K. P., Wong, N. H., & Henry, F. (1999). A study of the use of performance-based
simulation tools for building design and evaluation in Singapore. Architecture, 1, 11-3.
Ministerio de energia. (2012, marzo). Ministerio de Energia. Obtenido en
http://www.minenergia.gob.cl/
Miller, A., & Ambrose, M. (2005). Sustainable subdivisions: energy-efficient design report
to industry. CRC for Construction Innovation.
Marsh, A. (2004). Performance Analysis and Concept Design: The Parallel Needs of
Classroom and Office. Welsh School of Architecture .
Mahdavi, A., Feurer, S., Redlein, A., & Suter, G. (2003, August). An inquiry into the
building performance simulation tools usage by architects in Austria. InEighth International
IBPSA Conference.
Morbitzer, C., Strachan, P. A., Webster, J., Spires, B., & Cafferty, D. (2001). Integration of
building simulation into the design process of an architectural practice.
McElroy, L. B., & Clarke, J. A. (1999, September). Embedding simulation within energy
sector businesses. In Proc. Building Simulation (Vol. 99).
Maybury, M. T., & Wahlster, W. (1998). Readings in intelligent user interfaces. Morgan
Kaufmann.
71
Marsh, A. and F. Al-Oraier (2005). Comparative analysis using multiple thermal analysis
tools. In Proceeding of the international conference on passive and low energy
cooling (Vol. 385). Santorini, Greece.
Obanye, I. (2006). Integrating Building Energy Simulation Into The Architectural Design
Process. In built environment education annual conference.
Palme, M. (2011). WHAT ARCHITECTS WANT? BETWEEN BIM AND SIMULATION
TOOLS: AN EXPERIENCE TEACHING ECOTECT. 12th Conference of International
Building Performance Simulation Association,. Sydney.
Paradis, R. (2010). Energy Analysis Tools. Whole Building Design Guide. Obtenido en
http://www.wbdg.org/resources/energyanalysis.php
Pedrini, A., & Szokolay, S. (2005, August). The architects approach to the project of
energy efficient office buildings in warm climate and the importance of design methods.
In Building Simulation (Vol. 9).
Papamichael, K., & Pal, V. (2002). Barriers in developing and using simulation-based
decision-support software.
Purdy, J., & Beausoleil-Morrison, I. (2001, August). The significant factors in modeling
residential buildings. In Canmet Center for Technology, 7th International IBPSA Conf., Rio
de Janiero.
Ryan, E. M., & Sanquist, T. F. (2012). Validation of building energy modeling tools under
idealized and realistic conditions. Energy and buildings, 47, 375-382.
Seletsky, P. (2005). Digital Design and the Age of Building Simulation. aecbytes .
Obtenido en http://www.aecbytes.com/viewpoint/2005/issue_19.html
Weather analytics. Obtenido el 2012, from http://www.weatheranalytics.com/index.html
72
Anexo A
73
Fichas técnicas de cada programa.
C.1 HEED
DESCRIPCIÓN GENERAL
HEED, (Home Energy Efficiency Design), es un programa (disponible desde el 2003)
desarrollado por el Departamento de Arquitectura y diseño urbano en la universidad de
California, con el fin de de explorar diferentes alternativas de diseño de una vivienda y así
mejorar el ahorro de energía. Originalmente el programa apuntaba a los dueños de
hogares que quisieran mejorar sus viviendas a través de ellos mismos, para lo cual
aplicarían el software para obtener la alternativa más conveniente desde el punto de vista
energético. Debido a que el programa tenia las capacidades suficientes para un público
más especializado se empezó a difundir a través de cursos de capacitación en centros de
estudios de eficiencia energética.
DISPONIBILIDAD
Es un softare gratuito y su descargar se puede hacer desde la página oficial:
http://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/heed/
INSTALACIÓN/REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
Según el sitio oficial del software solo se requiere un disco duro con una capacidad de 12
mb, aunque podría ser que su funcionamiento requiriera una tarjeta grafica para mejor
visualización.
74
PRESENTACION/INTERFAZ.
Heed, es unos de los programas que con mayor rapidez se puede lograr una simulación,
ya que utiliza un sistema que sus desarrolladores denominan arrastra y suelta, (A DRAG-
AND-DROP), el cual fue pensado para un usuario con las capacidades básicas en la
utilización de computadoras, según los desarrolladores, ellos detectaron que el proceso
de modelación es una de las fases mas tediosas, es por ello que todo este proceso esta
reducido a un sistema simple y rápido, para el caso de la volumetría de la vivienda el
programa tiene una cuadricula en la cual cada división es una unidad de 4 pies
cuadrados, en base a cada segmento se dibuja la planta de la vivienda y se especifica su
altura, para el caso de las ventanas se desarrolla de una manera similar, se dan las
medidas y cantidades por cada tipo de abertura, luego cada una se arrastra a la superficie
requerida, el techo es automáticamente diseñado por el programa.
USO/MODELACIÓN
El programa funciona con un sistema asistido durante todo el proceso de simulación,
basado en una ventana por etapa de diseño, es decir cada ventana, explica que debe
hacer, al terminar de llenar los datos requeridos, se avanza a la siguiente ventana, esto
durante todo el proceso, cada ventana cuenta con un sistema de ayuda, en la cual se
provee información de lo que se está haciendo y como realizarlo, con suficiente claridad.
HEED no posibilita el traspaso de información a otros software ni tampoco la importación,
como seria usualmente con los archivos Cad y gxbml, pero a pesar de ello, no se
considera necesario para lo que intenta calcular el programa, ya que su tipo de
75
modelación no se basa en un dibujo estricto con los detalles, sino que en una
simplificación del diseño.
El programa está tanto en ingles como en español, aunque la traducción en algunas
ventanas no está correctamente realizado y para el caso de Sudamérica, se requiere
modificar el lenguaje al de español americano, para que las unidades estén correctas.
Las unidades en muchos casos no son modificables, por ejemplo se utiliza pulgadas en
vez de centímetros y pies en vez de metros, lo cual obliga a hacer la conversión lo cual
hace más lento el proceso de diseño.
HEED tiene dos vías de simulación, la simplificada y la compleja, la diferencia entre estas
dos seria capacidad de libertad para manejar los inputs. En el caso de la vía simplificada,
el software sugiere los inputs, según la normativa californiana y las características de las
viviendas en esa región, mientas que la vía compleja permite utilizar los inputs con mayor
detalle, pero sin libertad, solo aumenta la cantidad de alternativas.
MATERIALES
No se permite la incorporación de materiales, se puede elegir un tipo de construcción
según opciones, la cuales corresponden a la características más comunes de la
viviendas de California.
DATOS CLIMÁTICOS
HEED cuenta con una base de archivos climáticos de california insertada en el programa,
además permite a través de una conexión de internet descargar los archivos climáticos,
dispuestos en la página oficial de energyplus, donde se pueden descargar en formato
76
EPW, he ingresarlo automáticamente al programa, de no estar el archivo de la ciudad
requerida se puede que pasar al formato EPW e ingresarla manualmente.
El programa no cuenta con un visualizador incluido para estudiar el archivo climático, a
pesar de ello los mismos desarrolladores crearon un visualizador que se puede descargar
de forma gratuita.
INTELIGENCIA/ANALISIS
El programa automáticamente con los primeros datos que ingresa el usuario crea dos
casos comparativos, el primero es basa con los estándares del código energético de
california, y el otro en base a estándares más eficientes. Esto facilita la comprensión de
las mejoras que se realizan al proyecto, aunque solo son comparables en base a costos y
niveles de consumo de energía.
El programa modela automáticamente el techo según especificaciones generales que se
ingresen, limitándose a características básicas escapando detalles importantes como
altura, grados de inclinación o numero de caras.
RESULTADOS
Los resultado se presentan en distintos formatos, la mayoría se asocia al costo que
implica la alternativas a evaluar, también permite visualizar el desempeño de la vivienda,
térmicamente por hora.
CERTIFICACIÓN/VALIDACIÓN
El software cuenta con dos certificaciones, ASHRAE Standard 140 y HERS BESTEST.
77
FORTALEZAS
La principal fortaleza del programa es la facilidad con la cual se puede realizar una
simulación, ya que simplifica mucha las etapas de modelación he ingreso de inputs,
permite visualizar distintas opciones de diseño, lo cual facilita la comparación y la elección
de la alternativa más eficiente. Es intuitivo y no requiere una base teórica para su
aplicación y comprensión de los datos. No requiere de ningún equipamiento
computacional complejo, se presume que incluso en un netbook podría funcionar sin
ningún problema.
DEBILIDADES.
HEED al simplificar la modelación y el ingreso de input, no permite una exactitud con el
modelo real, la precisión es algo carente en todas las etapas de diseño por lo que los
resultados podrían estar alejados de la realidad a demás ahí valores restringidos a la
situación de California, por lo que para algunos modelos seria poco aconsejable su uso. Al
ser un software realizado para una región especifica, complica su aplicación en otras
latitudes, a pesar de que el proveedor sugiere que si se podría aplicar, no garantizan que
los resultados sean validos, ya que la certificación que obtuvo HEED es solo para el
hemisferio norte.
HEED no hace calculo entre zonas por lo que solo serviría para tener una idea de la
conveniencia de un diseño frente a otro.
USUARIO ESPECIFICO:
Propietarios de viviendas, corredores de propiedades y arquitectos.
78
Según una encuesta realizada en estados unidos y específicamente en california,
ejecutada por aloha system y requerida por la universidad de California, el oficio de los
usuarios de heed son:
INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO
En la página oficial de heed existe una amplia bibliografía sobre estudios realizados con el
programa, aunque la mayoría son de los años 80 y 90, el manual para el usuario se
encuentra dentro del programa, se considera suficiente la información proporcionada para
realizar las simulaciones a un nivel experto con la información dispuesta.
79
C.2 ECOTECT
DESCRIPCIÓN GENERAL
Originalmente desarrollado por Dr. Andrew J. Marsh y el grupo de investigación Square
One de la Universidad de Cardiff (Reino Unido) y que luego fue adquirido por autodesk en
el 2008.
DISPONIBILIDAD
En chile existen 5 proveedores autorizados del software, todos ubicados en Santiago, de
los cinco, dos son proveedores con medalla de oro, distinción que da Autodesk, la cual
define como asociados que entregan soluciones completas, con una especialidad técnica,
de soporte y entrenamiento. Mientras que la distinción con medalla de plata, autodesk lo
define con el nivel más alto de especialización en la industria, con un staff certificado y
conocimiento completo sobre los productos.
En la lista de oro están:
COMGRAP-COMPUTACION
MICROGEO S.A
En la lista de plata están:
COMPUTER DESIGN CHILE S.A
CYNERSIS CHILE LTDA
INNOVACION Y TECNOLOGIA EMPRESARIAL ITEM LTDA
INSTALACIÓN/REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
• Windows® 7; Windows Vista®; or Windows® XP; Windows® NT 3.5x; or Microsoft® 95
(o anterior)
• Intel® Pentium® II procesador o equivalente a 300 MHz o más.
80
• 128 MB RAM o más
• 85 MB de disco duro
• OpenGL® targeta de video
• 1,024 x 768 high-color (16-bit) de resolución de pantalla
INTERFAZ
ECOTECT es un software que se creó en el año 1996, fue pensado como una
herramientas de análisis de rendimiento y que la cual está dirigido principalmente a
arquitectos, está destinado principalmente para su uso durante las primeras etapas
conceptuales del diseño (Roberts A, Marsh AJ 2001). Su modelación en 3D es
relativamente sencillo e intuitiva, el software es capaz de realizar una gran gama de
análisis:
Análisis de generación de energía de una edificación, el consumo de energía
total y las emisiones de carbono del modelo de construcción sobre una base
anual, mensual, diaria y horaria, con una base de datos global de información
meteorológica.
Calcular el rendimiento térmico, cargas de calefacción y de refrigeración para
los modelos y analizar los efectos de la ocupación, las ganancias internas, la
infiltración, y el equipo.
Evaluación en el uso del agua, estimación de costos en el uso dentro y fuera del
edificio.
Radiación solar-visualizar la radiación solar incidente sobre las ventanas y las
superficies, en un mismo período.
81
La luz del día-Calcular los factores de la luz del día y los niveles de iluminancia en
cualquier punto del modelo.
Sombras y reflejos: muestra la posición del sol y la ruta relativa a la modelo en
cualquier fecha, hora y lugar.
USO/MODELACIÓN
El programa, no cuenta con un orden especifico, pero si se sigue según los tutoriales, lo
primero sería dar las características geográficas del modelo,(ubicación y orientación),
luego el modelado, el cual es una de las características principales de programa y uno de
los retos más importantes en el desarrollo de ECOTECT, la cual fue producir una interfaz
en la que el modelado geométrico puede ser tan simple, suelta y desechable como un
croquis a mano tradicional, sin embargo, todavía se utiliza tanto para una modelación
detallada como simple. En general todo el proceso de modelación es rápido, y sencillo, se
puede lograr formas muy complicadas en menor tiempo que en otros programas, tiene
una dificultad baja, y ante la presencia de un error, el software lo identifica y señala cual
sería el problema, también cuenta con herramientas de reconocimiento de las caras del
modelo, lo cual ayuda a visualizar si se encuentran invertidas, para el caso de ingreso de
inputs el proceso es simple ya que no solicita mucha información, da la posibilidad de
crear horarios y materiales
La visualización de resultados en algunos casos es bastante claro, incluso en el caso de
la iluminación, los resultados se aprecian en el mismo modelo, mientras que en los otros
es difícil de deducir que se está mostrando, especialmente en el caso de los análisis
82
térmicos, esto se agrava ya que en los tutoriales no se recorren todos los tipos de
formatos que presenta ecotect para visualizar los resultados.
MATERIALES
Ecotect presenta una amplia cantidad de materiales en su biblioteca, incluso el zinc es
incluido en la normativa chilena (NCh00853) como fuente, a pesar de ello, en el foro hay
evidencia que podría sugerir que los valores de las propiedades no son correctos, y que
incluso el método de cálculo de la Transmitancia térmica (en el caso de tener una cámara
de aire),de la solución podría tener defectos, lo cual aun no se ha investigado. No se
presenta la fuente de las propiedades de los materiales.
La librería de materiales es rápida de modificar y de crear nuevos materiales, también da
la posibilidad de guardar la librería para aplicarla a otro proyecto e incluso compartirla con
otro usuario.
DATOS CLIMÁTICOS
El programa cuenta con una amplia base de datos de archivos climáticos, pero la gran
mayoría son de estados unidos e Inglaterra, chile no figura. no existe una base de datos
externa provista por la compañía en este caso Autodesk, pero se pueden ingresar
archivos de otras procedencias, con extensiones distintas a las utilizada por
ecotect(.wea), tales como EPW, TMY, TMY2, TRNSYS TRY
, CSIRO ,ASHRAE WYEC2 .
ECOTECT cuenta con otros software, los cuales se instalan automáticamente, Wheather
tool es una herramienta que permite visualizar el archivo climático, con todas sus
características, es simple de utilizar y aporta información importante para las tomas de
83
decisiones en el diseño y materiales, cuenta con abanicos psicosometricos, sugiere
estrategias de diseño y permite comprender de mejor forma los resultado en el análisis
térmico, comparando los peak de consumo con las condiciones climáticas en ese
momento.
INTELIGENCIA/ANALISIS
El software permite generar algunos objetos paramétricos, como los techos. las aberturas
también pueden ser asistidas, lo cual facilita el proceso de diseño, permite repetir un
modelo para no dibujarlo de nuevo, lo cual en el caso de las ventanas y puertas, ahorraría
mucho tiempo, además posee opciones de calculo que generan soluciones automáticas,
para los sombraderos.
RESULTADOS
VALIDACIÓN (publicada en 18 de febrero del 2008).
Ecotect tiene diversas normas internacionales para los diferentes análisis que realiza.
Para que sea compatible con la creación de reglamentos, Ecotect implementa el método
de BRE Split Flux para cálculos de iluminación natural, conforme al ' BS 8206-2-1992
iluminación para edificios. Código de práctica para la iluminación natural ' y los elementos
pertinentes dentro de ' BS 8206-1-1985 iluminación para edificios. Código de práctica para
la iluminación artificial'. También utiliza 'distribución de BS ISO 15469-1997 espacial de la
luz - estándar CIE nublado cielo y claro cielo' para su modelo de distribución de la
iluminación. Ecotect Análisis utiliza entonces Radiante como el modelo de diseño se
vuelve más refinado y por tanto adecuado para un detallado intercambio de análisis
radiante.
84
La posición solar, radiación solar y cálculos de carga térmica cumplen y se validan contra
'CIBSE TM33 (2006) las pruebas para la acreditación y verificación de Software'. Acceso
solar y cálculos de derechos a la luz se ajustan a la BRE.
Su método de análisis especifico sobre la admitancia se basa en el 'ISO 13791:2004
rendimiento térmico de los edificios' y "ISO 13792:2005 rendimiento térmico de los
edificios", así como piezas de 'ISO 13789:1999 calor pérdida coeficiente de transmisión -
método de cálculo'.
Ecotect calcula sólo cargas de demanda, por lo que muchas de las pruebas de validación
del uso de energía (como BESTEST y ASHRAE) no son directamente aplicables.
INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO
El software cuenta con un tutorial bastante completo, el cual explica toda la interface,
adjunta archivos de ejemplo, los cuales pueden ser guiados en su desarrollo, además
posee videos que explican el paso a paso de casi todos los tipos de análisis que se puede
lograr con ecotect.
en la página oficial de Autodesk también hay un foro dedicado exclusivamente a él, pero
no se incorpora un moderador, por lo que las consultas son respondidas por los mismos
usuarios, el foro a pesar de no estar ordenado por tópicos, cuanta con un buscador el cual
agrupa los temas relacionados con la búsqueda.
Se considera que con la información que se presenta en el programa y la pagina oficial,
se podría a llegar a un nivel básico, del programa, ya que son tantas las posibilidades de
uso de la herramienta, que solo se tocan las más importantes en los tutoriales.
85
La modelación, es relativamente sencilla ya que cuenta con una gran numero de
herramientas como para desarrollar casi cualquier tipo de forma, se considera fácil de
usar, especialmente para los arquitectos ya que posee un sistema similar al de Autocad,
ya que cuenta con tipos de snaps que facilitan la etapa de dibujo, ecotect no está limitado
para ninguna escala, por lo que su capacidad de modelación permite dibujar una casa con
una gran cantidad de detalles como un ciudad.
Una de las cosas que se tiene que tomar en cuenta es en el caso de análisis térmicos,
donde la modelación tiene realizarse de una manera especial, la cual complica el proceso,
pero que con la práctica se reduciría ese tiempo con facilidad.
Los errores en la etapa de modelación son advertidos por el programa, en muchos de los
casos la soluciones van a ser sencillas, pero podría darse el caso que los errores no se
puedan corregir, lo cual no impide realizar el cálculo.
FORTALEZA
Ecotect es un programa, fácil de utilizar, tiene herramientas orientadas al diseño, que
permiten crear soluciones rápidamente y visualizar sus efectos de manera sencilla y fácil
de entender, permite exportar los modelos a otros software gratuitos que realizan cálculos
especializados, como es el caso de radiance, dysim, winair 4,htb-2,doe-2, equest, sbem,
nist fds, povray, energyplus y espr-r.
Además por ser de la familia de Autodesk, permite importar archivos desde otros
programas de la misma compañía, como es el caso de Autocad y Revit. Otra
característica importante es que además de importar modelos, tiene la capacidad de
importar resultados de simulaciones realizadas en otros programas.
86
Permite exponer la información obtenida a un público no especializado, de manera
comprensible mediante a la grafica que tiene el programa y la capacidad de realizar
videos de una manera fácil y a un nivel profesional.
DEBILIDADES
Resultados con un nivel de precisión por debajo de lo que requiere un especialista, falta
de credibilidad por parte de la comunidad científica, problemas para la exportación de
datos entre software especializados, (no existe una guía), escasa cantidad de archivos
climáticos, fuera de Inglaterra y estados unidos.
C.3 DESIGNBUILDER
DESCRIPCIÓN GENERAL
Es un software comercial cuya primera versión fue lanzada el 2005, el cual fue
desarrollado para funcionar con energyPlus como motor de cálculo, EnergyPlus es un
programa de simulación independiente sin un "amigable" interfaz gráfica , según esa
dificultad, nace Designbuilder, por lo que todo su entorno se basa en los requerimientos
del programa motor, sólo hay que definir el modelo de construcción, datos de la solicitud y
dejar que el motor de los resultados, los cuales también se visualizan en Designbuilder.
Designbuilder puede generar archivo IDF, el cual es el formato de energía plus, esto
permite trabajar directamente con el programa de cálculo, en el caso que las
características que requiere la simulación no estén contenidas en Designbuilder.
Antecedentes EnergyPlus
Fue creado por el Departamento de Energía y construcción de estados unidos, es un
programa de simulación de modelado de edificios, refrigeración, iluminación, ventilación
87
y otros flujos de energía. Se basa en las características más populares y las capacidades
de BLAST y DOE-2, pero también incluye muchas capacidades de simulación y puede
aplicar simulaciones con periodos de tiempo más cortos, de una hora y sub horas.
Designbuilder es un entorno de modelado fácil de usar donde se puede trabajar con
la construcción de modelos virtuales. Ofrece una amplia gama de datos de desempeño
ambiental, tales como: consumo de energía, emisiones de carbono, condiciones
de comodidad, iluminación luz del día, temperaturas máximas durante el verano y los
tamaños de los componentes de HVAC.
Algunos usos típicos de Designbuilder son los siguientes:
Cálculo del consumo energético del edificio.
Evaluación de las opciones de fachada en el caso de sobrecalentamiento.
simulación térmica de edificios con ventilación natural
Informa de ahorro en iluminación eléctrica debido al uso de luz natural.
Predicción de la distribución de luz natural a través de simulaciones Radiance
Visualización de diseños de sitios y protección solar.
Cálculo de calefacción y refrigeración .
Diseño detallado de climatización y sistemas de ventilación natural, incluyendo el
impacto de la distribución del suministro de aire en la temperatura y la distribución
de la velocidad dentro de una habitación con CFD .
para los países, Reino Unido, Irlanda, Francia y Portugal, realiza informe de
certificación según los reglamentos de construcción
88
DISPONIBILIDAD
En chile existe un proveedor ENERGY A R Q, representante de Designbuilder en Chile
para su exclusiva venta de productos y soporte, prestando además consultoría.
INSTALACIÓN/REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
DesignBuilder se ejecuta en los siguientes sistemas operativos:
Windows 7
Windows Vista
Windows XP SP2
Windows 2000.
Windows 95, 98, ME, NT no son compatibles.
En el caso de estos sistemas operativos, podría suceder que DesignBuilder no siempre
se actualizara correctamente, a menos que Windows XP SP2 se haya establecido la
compatibilidad manualmente.
DesignBuilder es una aplicación gráfica profesional y requiere un nivel razonablemente
alto de equipos informáticos para su uso.
REQUISITOS MÍNIMOS
Windows 7, Vista, Windows XP ejecutable a 1000 MHz
Pantalla de 800x600 píxeles
2 GB de RAM
200 MB de espacio libre en disco
Adaptador de gráficos 3D con aceleración de hardware se ejecuta en modo color de 32
bits
89
A pesar que esas son las características mínimas para que pueda funcionar el software,
DesignBuilder recomienda unas especificaciones muy distantes, por lo que hay que
sospechar si realmente las características mínimas son suficientes.
RECOMENDADO
Windows 7
2.4 GHz procesador de doble núcleo o superior.
Procesadores Dual Core o Quad son recomendables ya que le permite seguir
utilizando su equipo mientras que las simulaciones se llevan a cabo.
4 GB (o más) de RAM.
5 GB de espacio libre en disco
tarjeta grafica NVIDIA
resolución de 1280x1024 píxeles o una pantalla más grande para la eficiencia
durante el
proceso de modelado y visualización de imágenes de alta calidad para los
recorridos de los modelos y los resultados DesignBuilder CFD.
Windows 7 o Vista
DesignBuilder funciona bien en Windows 7 y Vista, pero debe asegurarse d apagar
algunas opciones de escritorio y configurar el modo de compatibilidad XP.
PRESENTACION/INTERFAZ.
El programa es amigable en muchos aspectos, cuenta con una versión totalmente en
español, en la etapa de modelado a pesar que las herramientas son limitadas, cada una
90
cumple con su objetivo, además se puede activar una ventana de ayuda la cual orienta
cada paso.
las pestañas del programa divide adecuadamente el tipo de análisis que se va a realizar,
separando las simulaciones energéticas, renderizacion, cfd e iluminación.
En general el programa es bastante intuitivo y las mayores complicaciones que se podrían
presentar son la de ingreso de datos, ya que como se trata de un software avanzado si se
requiere realizar simulaciones complejas, también se debe tener un conocimiento
avanzado en la información que solicita el software.
Los resultados son fáciles de interpretar, ya que entregan una gran cantidad de
información, se pueden seleccionar según lo que uno quiera visualizar, comparando
distintos gráficos al momento, dando una posibilidad de indagar rápidamente los efectos
de las modificaciones realizadas en la simulación.
En el caso de realizar un cfd, el programa permite visualizar los resultados en el mismo
modelo, incluso entrega información no solo de la ventilación sino de todos los cálculos
que realiza el programa mejorando ampliamente las capacidades de comprensión de
cómo se comporta el edificio.
USO/MODELACIÓN
DesignBuilder, es un programa que trabaja bajo la base de bloques, el cual es toda la
envoltoria del edificio, a partir de ese bloque se crean las zonas interiores, por defecto
genera ventanas automáticamente, pero esta opción se puede remover.
Todo el proceso de dibujo es rápido, aunque lograr formas complejas puede ser algo
dificultoso ya que no cuenta con una gran paleta de herramientas.
91
Permite importar plantillas de dibujo (planos) en los siguientes formatos:
1-DXF - 2-D de datos CAD. Esta opción le permite ajustar a los
puntos finales de los segmentos de línea DXF, los otros formatos basados
en mapas de bits a continuación no permiten el
2-PDF - PDF archivos de dibujo (una sola página)
3-BMP - archivo de dibujo de mapa de bits.
4-JPG - JPEG dibujo.
5-PNG - Portable Network Graphic archivo de dibujo.
6-GIF - GIF dibujo.
7-TIFF - archivo TIFF de dibujo.
Sus características principales son las siguientes:
El desempeño ambiental de datos se muestra sin necesidad de tener módulos
externos y genera automáticamente inputs para realizar una simulación.
Por medio de EnergyPlus 'Compact HVAC "proporcionan una manera fácil en el
análisis detallado de calefacción de uso común y los sistemas de refrigeración.
Ventilación natural puede ser modelada con la opción de abrir una nueva ventana
sobre la base de una temperatura al punto de ajuste de la ventilación.
Sistemas de iluminación natural, modelos de control de iluminación y calcula el
ahorro en la iluminación eléctrica.
Toma en cuenta el sombreado por salientes así como persianas, paneles
interiores y se podría proyectar elementos exteriores que afectaran la iluminación.
92
Una amplia gama de datos de simulación se pueden mostrar
en intervalos anuales, mensuales, diarias, cada hora o sub-hora
El consumo de energía desglosado por tipos de combustible y el uso final.
Mide la temperatura interna
Permite visualizar los datos meteorológicos
La transmisión de calor a través estructura del edificio como muros, techos,
infiltración, ventilación, etc.
cargas de calefacción y refrigeración.
Generación de CO2.
Pantallas de análisis paramétricos le permiten investigar el efecto de las
variaciones en los parámetros de diseño en una serie de criterios de rendimiento.
DATOS CLIMATICOS
el software cuanta con una base de datos amplia de archivos climáticos, además da la
posibilidad de descargar, en el caso que no esté la localidad requerida, el archivo desde la
pagina de energyplus, para el caso de chile, es algo limitante ya que solo cuenta con
información de Antofagasta , Concepción, Santiago, Punta arenas e isla de Pascua.
Si no se ingresa el archivo de la forma automática se debe realizar manualmente, el cual
es un proceso engorros y largo ya que al ingresar este archivo se debe insertar una serie
de datos que el programa solicita.
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En el caso de querer ampliar el diseño original también existen algunas complicaciones,
ya que se tiene que realizar por medio de una extruccion, por lo que de tener ángulos,
dificulta sustancialmente el proceso de dibujo.
INTELIGENCIA/ANALISIS
El software reconoce automáticamente los tipos de condiciones de borde, lo cual facilita el
ingreso de los materiales, ya que según el tipo condición, se puede otorgar las
características constructivas sin tener que ir muro por muro, en el caso de un usuario
nuevo en DesignBuilder, es necesario estudiar el manual de este con tal comprender
cuando un muro el programa lo considera exterior , semi expuesto o sub-superficie.
El software no permite copiar o duplicar, elementos, como es el caso de las ventanas y
puertas, lo que hace más lento el proceso de modelación
VALIDACION
ANSI/ASHRAE Standard 140-2004
DEBILIDADES
Para el desarrollo de modelaciones con geometrías complejas se reduce su facilidad de
dibujo, el software solo permite un espesor para los muros exteriores para su modelado,
en el caso de las aberturas no cuenta con opciones que permitan ubicar las aberturas en
un punto especifico sino que se debe realizar manualmente lo que disminuye la velocidad
de trabajo especialmente si se trata de un edificio que cuenta con muchas ventanas, no
permite copiar elemento de una zona a otra, no permite unificar zonas o bloques, en el
caso del techo debe realizar por zonas lo cual disminuye la velocidad de cálculo del
programa. Tiene algunas limitaciones en el cálculo de HVAC.
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VENTAJAS
Es un programa que se adecua al usuario, puede ser aplicado tanto por un ingeniero con
conocimientos avanzados como un estudiante, es fácil de utilizar, cuenta con una gran
cantidad de información para su uso, está ampliamente validado y es utilizado en
investigaciones científicas. Realiza calificaciones a través de las características de
BREEM y LEED.
INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO
Designbuilder cuenta con un tutorial completo en formato pdf que se puede descargar
desde la página oficial, en el repasa todas las características del programa, sus
aplicaciones y detalla los pasos para realizar los tipos de análisis que se requieran, a esto
se suman videos que se pueden descargar que permiten visualizar algunas
características más complejas del programa dando una guía del paso a paso.
Existe un fórum con moderadores especializados en un área de consulta, separando
iluminación, simulación de análisis térmico y cfd. Dado a la cantidad de usuarios que
cuenta el programa no es necesario siempre ingresar las dudas al fórum sino que se
puede buscar en el registro lo que se requiere, en una consulta anterior realizada por otro
usuario.
Se piensa que con la información disponible, se puede alcanzar un nivel de manejo del
programa intermedio elevado.
USUARIO ESPECÍFICO
Designbuilder por ser un software que permite realizar simulaciones según la complejidad
que el usuario requiera, es capaz de ser aplicado tanto por ingenieros y arquitectos. La
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única limitante es que al no ser un software que permita visualizar los resultados en el
mismo modelo, por lo que para su comprensión se necesitaría una base teórica.
C.4 TAS
DESCRIPCIÓN GENERAL
Tas (thermal analysis software), es una herramienta de simulación de modelado dinámico,
el cual fue diseñado originalmente en la universidad de Cranfield y comercializado a partir
de 1984.
Tas es un software que cumple con la Metodología de Cálculo de Inglaterra y se utiliza
para simular el comportamiento térmico de los edificios nuevos y existentes. El software lo
utilizan principalmente los ingenieros, arquitectos y académicos. Es una aplicación que se
emplea también para el desarrollo de Certificados de Eficiencia Energética (NEP Niveles
3, 4, y 5), cumple con la norma 2010 L2 (incluida la de 2006 y metodologías 2010), es
aplicada para estudios de sobrecalentamiento, funcionamiento de calefacción y
refrigeración.
Tas es también muy fuerte en la evaluación de desempeño ambiental, análisis de
ventilación natural, predicción del consumo de energía, análisis de las opciones de
conservación y monitoreo.
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DISPONIBILIDAD
Existe un proveedor del programa pero actualmente la dirección web de la empresa se
encuentra inoperativa, el costo de la licencia es de 7500 dólares, la asistencia técnica se
puede solicitar de forma gratuita con un límite de tiempo, excediendo este periodo se
debe cancelar la asesoría.
INTERFAZ
TAS está basado en una interfaz de de tres cuerpos, este diseño modular se divide en
modulos principales, modelador 3D, construcción de simulación, materiales Visor de
Resultados, etc. Las ventanas tiene características tales como deshacer / rehacer,
arrastrar y soltar, menús contextuales, etc. todo lo que hace el software más productivo y
más fácil de usar. La arquitectura del programa se define claramente el proceso de flujo
de trabajo de simulación para facilitar el trabajo metódico para el Ingeniero.
Modelador 3d
El Modelador 3D se ha desarrollado específicamente para la creación de modelos de
simulación para edificaciones. Se puede utilizar para dibujar los edificios que aún se
encuentran en la fase de esquemas y boceto, o importar dibujos CAD para generar
modelos más detallados. De este modelo se pueden crear vistas 3D que muestran el
sombreado completo. Tas incluso calcula la penetración del sol a través del interior del
edificio entre los espacios. El modelo se puede exportar a otros programas a través de un
centro de exportación 3D DWG.
Edificio simulador
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Cada abertura de la ventana, puerta, rejilla o abertura de otro tipo tiene su altitud relativa
y la orientación, la cual se calcula automáticamente para dar una red de flujo de aire
potencial a través de la construcción. Esto significa que la ventilación natural se simula de
forma automática, y uno decide si las aberturas están abiertas, cuándo y por cuánto. El
control dinámico de aberturas puede ser implementado utilizando las funciones de control.
Visor de resultados
Cualquier combinación de los parámetros de cualquier número de zonas y superficies se
puede visualizar y comparar en un formato tabular y por medio de gráficos.
El sistema de base de datos unificada permite acceso a datos externos por cualquier
cliente de automatización (por ejemplo Word, Excel, etc.). Las aplicaciones de terceros
pueden integrarse fácilmente mediante el uso de las interfaces de automatización de
datos de entrada y el extracto. Incluso los archivos de simulación muy grandes de datos
se ejecutan en cientos de megabytes se puede manipular con gran velocidad por esta
tecnología.
USO/MODELACIÓN
TAS tiene una aplicación, exclusivamente para modelar, permite importar plantillas de
dibujo y generar cuadriculas que facilitan el dimensionamiento del modelo.
El sistema de modelado se basa en un formato 2D y que permite visualizar el modelo en
3D, pero sin modificarlo, cuenta con herramientas intuitivas y que facilitan el proceso de
dibujo.
Carece de algunas funciones que facilitarían aun más el modelado, como la incorporación
de ingreso de datos numéricos para las medidas y la ubicación de los elementos, algunas
98
opciones que son frecuentemente utilizadas no están a la mano, sino que se tienen que
buscar en las pestañas del programa, cuenta con un sistema de swap, pero que no
siempre funciona.
Por ser un sistema diferente, poco parecido al de Autocad, complica en un principio la
creación de algunas geometrías, como son los techos, pero en general es un sistema de
modelado rápido especialmente si se está desarrollando un proyecto a gran escala donde
hay muchos tipos de aberturas, ya que este permite guardar el tipo de elemento creado y
aplicarlo las veces que sea requerido, incluso una solución compuesta por varios
elementos como por ejemplo puerta con rejillas y ventana superior.
Permite visualizar el modelo 3d de distintas maneras, lleno, semitransparente, solo líneas
etc., aunque las modificaciones no aparecen automáticamente, ya que hay que refrescar
la pantalla continuamente.
Los errores en el modelado son identificados y descritos con tal de realizar la mejora, en
la mayoría de los casos son fáciles de solucionar, de no poder corregirlo el programa no
permitirá la simulación.
Formatos de importación:
1-DXF - 2-D de datos CAD. Esta opción le permite ajustar a los
puntos finales de los segmentos de línea DXF, los otros formatos basados
en mapas de bits a continuación no permiten el
2-DWG es un formato de archivo informático de dibujo computarizado, utilizado
principalmente por el programa AutoCAD; producto de la compañía AutoDesk.
3-BMP - archivo de dibujo de mapa de bits.
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4-JPG - JPEG dibujo.
5-GIF - GIF dibujo.
MATERIALES
Cuenta con más de una base de datos de materiales, como la de ASHRAE y de NCM
además de una propia desarrollada por tas.
Permite crear una base de materiales propios ingresando valores con un detalle completo
del material o una descripción simple.
La base de datos creada se puede utilizar para otros proyectos o enviar a otro usuario.
ARCHIVO CLIMÁTICO
Cuenta con una base de datos con más de 2500 lugares en el mundo, aunque no se
encuentre Chile en la base de datos, posee con un convertidor, el cual soporta archivos
con extensión; EPW,WFL y TM2, el cual traspasa la información al formato de TAS
(TWD).
También incluye dentro de sus capacidades la visualización de los datos climáticos del
archivo.
INTELIGENCIA/ANALISIS
Es un software que se debe utilizar de manera metódica para su aplicación, de lo
contrario el proceso de modelado resultaría mucho más largo, el software permite que a
medida que se va creando el modelo, reconocer que tipo de elemento es, pero esto se
hace manualmente y como el programa no pregunta cada vez que uno crea un elemento
hay que ser ordenado para no perder tiempo, asignando las cualidades a cada objeto.
100
Gracia al visualizador 3D se puede ir verificando la construcción ya que se puede asignar
un color por tipo de elemento.
FORTALEZAS
es un programa que se adecua al usuario, puede ser aplicado tanto por un ingeniero con
conocimientos avanzados como un estudiante, es fácil de utilizar, cuenta con una gran
cantidad de información para su uso, está ampliamente validado y es utilizado en
investigaciones científicas. Es capaz de aplicar algunas características del BREEM y
LEED.
DEBILIDADES
La interfaz basada en módulos hace engorroso su manejo, especialmente para un usuario
nuevo en el programa, algunos aspectos en los tutoriales no están explicados de forma
detallada. La creación de las cubiertas resulta complicado y existe poca información para
su creación.
Dada a lo complejidad de simulaciones que se pueden desarrollar con el software, la
información disponible en los tutoriales, no abarca todas las características del programa.
INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO
TAS tiene incorporado una manual en el software, para su visualización se requiere
conexión a internet, ya que es en un formato de video. Aunque mejora la visualización de
los contenidos los videos no son comentados y son de corta duración, dejando muchas
cosas sin explicar
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Desde la pagina oficial se puede descargar PDF sobre los cursos que se realizan, pero
tienen poca información de cómo realizar las simulaciones, ya que se centran más en el
modelo a simular más que el cómo realizarlo.
En general se considera que existe poca información disponible tanto en la pagina oficial
del programa con en el software mismo su uso.
Se considera que con la información disponible solo se puede llegar a un nivel básico de
conocimiento sobre el uso del programa.
CERTIFICACIÓN/VALIDACIÓN
ASHRAE 140-1, EN ISO 13791, es reconocido como un software BEEM(Building Energy
and Environmental Modelling)
USUARIO ESPECIFICO
Ingenieros y arquitectos
C.5 BEOPT
DESCRIPCIÓN GENERAL
BEopt es un programa informático diseñado por la NREL, se especializa en viviendas y
tiene la capacidad de describir el modelo como una vivienda nueva o usada. Su finalidad
es encontrar diseños óptimos de construcción para alcanzar la demanda cero de
energía. BEopt utiliza como motor de cálculo al DOE2, Eergy plus o TRNSYS y
102
automatiza el proceso de identificación de diseños óptimos de construcción para llega a la
demanda cero utilizando una técnica de búsqueda secuencial. En cada paso a lo largo del
camino, BEopt ejecuta simulaciones individuales para todas las opciones seleccionadas
por el usuario y busca la combinación más rentable de opciones.
DISPONIBILIDAD
Es un software gratuito y su descargar se puede hacer desde la página oficial:
http://beopt.nrel.gov/
INSTALACIÓN/REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
La página oficial no especifica cuáles son estos, por lo que se consulto directamente a
NREL, los cuales respondieron que entre más avanzado el equipo mejor va a funcionar,
pero en términos de lo mínimo recomendable es lo que solicita el motor de cálculo, por lo
que las características a presentar corresponden a las de Energy Plus.
La velocidad del procesador debería ser mayor a 3 GHZ clock de velocidad
3 GB de RAM o más.
Un procesador multi core.
PRESENTACION/INTERFAZ.
Además de una búsqueda de optimización, BEopt incluye: 1) una pantalla de entrada
principal que permite al usuario seleccionar entre muchas opciones predefinidas, las
utilizados en la optimización, 2) una pantalla de salida que permite al usuario visualizar los
resultados detallados para muchos óptimos diseños de edificios y casi óptima, y 3) una
hoja de cálculo, opciones y biblioteca que permite a los usuarios revisar y modificar la
información detallada sobre todas las opciones disponibles.
103
USO/MODELACIÓN
Beopt se una herramienta de modelación de una sola zona, lo cual no implica una pérdida
de precisión ya que se pueden establecer características muy especificas de las
condiciones de la vivienda. El sistema de modelación es bastante rápido e intuitivo, la fase
de ingreso de datos del modelo permite indicar valores muy específicos del proyecto pero
a su vez se pueden realizar descripciones simples como para simulaciones rápidas, la
velocidad la entrega de resultados va a depender de cuál de los motores de cálculo se
esté utilizando.
MATERIALES
Posee una base de datos propia, la cual cuenta con las propiedades del material y
permite ingresar el valor de estos, también se pueden crear materiales nuevos, lo cuales
se almacenan en la biblioteca del programa y en el archivo mismo del modelo, permite
traspasar la información sin necesidad de llevar la biblioteca de forma a parte, la
capacidad de ingreso de información de estos es bastante completa. Para efecto de su
análisis de optimización, Beopt puede seleccionar distintos materiales seleccionados
previamente para realizar simulaciones en secuencia y así encontrar lo resultados
óptimos.
DATOS CLIMÁTICOS
Permite el ingreso de los archivos climáticos en formato EPW. El visualizador de la
información climática no está incorporado dentro del programa, sino que está por
separado llamado Dview, este software es de gran ayuda permite ver completamente la
información dada, a su vez realiza comparaciones entre archivos climáticas y también
104
permite visualizar los datos seleccionados simultáneamente lo que permite comprender
de manera rápida los fenómenos de la localidad a analizar.
INTELIGENCIA/ANALISIS
Sus mayores atributos están en la capacidad de realizar búsqueda de soluciones, según
los parámetro que se le indiquen, las variables no se pueden modificar, estas apuntar en
buscar los resultado con mejor desempeño energética pero que a su vez sean los más
económicos, para llegar a estos resultados. Beopt acorta el número de simulaciones
necesarias, según un procedimiento desarrollado por la NREL.
RESULTADOS
Beopt es un programa que permite comparar múltiples resultados, revisar en detalle cada
uno de ellos, su forma de presentar la información a su vez es bastante práctica ya que
entre simulación grafíca cuales son los factores que influyen en el rendimiento de la
vivienda.
CERTIFICACIÓN/VALIDACIÓN
El software por sí solo no se ha validado, pero como el motor de cálculo si, Energy Plus
ha sido validado por la ASHRAE / BESTEST, los resultados en todos los edificios de
prueba estuvo dentro del rango de aceptación (ANSI / ASHRAE 140-2001)
FORTALEZAS
Fácil de utilizar, permite ingresar información bastante detallada, el análisis paramétrico
de optimización es un aplicaciones que pocas herramientas pueden realizar y que por lo
general se debe realizar programaciones avanzadas para que están tengan éxito, por lo
que la incorporación de esta características lo hace sumamente potente.
105
DEBILIDADES.
Esta limitada en cuanto a la modelación ya que es de una sola zona, lo cual implica que
no se pueden diseñar algunas estrategias pasivas. El ingreso de horarios también está
restringido ya que el programa utiliza los que tiene ingresados en su base de datos y que
dan cuenta del comportamiento de los usuarios en Estados Unidos
INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO:
La página oficial del programa cuenta con una serie videos tutoriales que permiten al
usuario comprender el funcionamiento del software, en la misma página se encuentra una
guía de manejo, casos donde se aplico el programa y estudios realizados con el mismo
USUARIO ESPECÍFICO:
Arquitectos, ingenieros e investigadores.
C.6 DESIGNADVISOR
DESCRIPCIÓN GENERAL
Se trata de un software online que permite calcular en menos de cinco minutos la
demanda energética de una vivienda (http://designadvisor.mit.edu/). Permite evaluar las
condiciones de iluminación, ventilación y ciclo de vida de una manera rápida e intuitiva,
sin necesidad de tener un gran conocimiento sobre la simulación y sus herramientas, ya
106
que la misma página guía al usuario a desarrollar el cálculo. El software fue desarrollado
por la MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts)
DISPONIBILIDAD
Se trata de una página web gratuita
INSTALACIÓN/REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
El único requerimiento es tener acceso a Internet.
PRESENTACIÓN/INTERFAZ.
La pagina web está dividida en tres secciones en una sola ventana, la sección activa es
donde se ingresa la información del modelo y donde posteriormente se pueden visualizar
los resultados, la segunda sección es la de navegación del menú, donde se puede elegir
qué tipo de análisis se quiere realizar, la tercera sección es la de almacenamiento de
candidatos (simulaciones anteriores, que permiten comparar cual tiene mejores
resultados.)
USO/MODELACIÓN
La modelación es bastante básica solo se puede describir una zona, la cual puede tener
las dimensiones que se quieran pero no puede salir de la forma de caja, también en el
caso de las ventanas, se trabaja con porcentaje vanos, todo estas limitaciones a su vez
hace que esta fase sea bastante rápida e intuitiva, la pagina da rango de valores en el
caso de no saber que datos ingresar.
MATERIALES
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A diferencia de las herramientas simples de simulación, Designadvisor permite ingresar el
valor U de los materiales a utilizar, en vez de acercarlos a la base de datos que
generalmente tienen estos tipos de herramientas.
DATOS CLIMÁTICOS.
Los datos climáticos no se pueden ingresar, solo se pueden utilizar los que la pagina
tiene, para el caso de Chile se cuenta con el de Santiago y Concepción.
INTELIGENCIA/ANALISIS
Tiene pociones novedosas para ser una página web. Permite al usuario tener una
estimación de como se distribuirá la iluminación natural en el modelo, de forma simple y
rápida. Esta opción ha sido comprada con los resultados de Radiance y han sido
cercanos entre ellos. También mide los niveles de ventilación natural.
RESULTADOS
La forma en que presenta los resultados es bastante clara, la pagina web tiene como fin
comparar distintas alternativas, lo cual hace al momento de ver los resultados, se pueden
enfrentar hasta cuatro simulaciones y revisar entre ellas todos los detalles de su
rendimiento, lo cual hace de desingadvisor un software útil para las etapas tempranas de
diseño
CERTIFICACIÓN/VALIDACIÓN.
Los resultados han sido comparados con los de Energy Plus y los de iluminación con
Radiance, dicho estudios fueron realizados por la MIT.
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FORTALEZAS
Es un programa fácil de utilizar, permite generar hasta comparaciones de un modelo, y
tiene la capacidad de ingresar los valores de los materiales.
DEBILIDADES.
El sistema de modelación es muy básico solo se puede realizar una caja, y las ventanas
tampoco se pueden crear por paredes, sino que se tienen que seleccionar la fachada
principal para disponer de ellas.
INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO:
Aunque en la misma pagina aparece una guía, esta es casi innecesaria ya que es
bastante intuitivo el sitio web, en el mismo se pueden descargar estudios en los que se
han aplicado DesignAdvisor.
USUARIO ESPECÍFICO:
Estudiantes y arquitectos.
C.7 OPENSTUDIO
DESCRIPCIÓN GENERAL
Openstudio es un software gratuito de multi-plataforma (Windows, Mac y Linux)
desarrollado por la NREL y el departamento de energía de Estados Unidos. El software
tiene dos componentes distintivos, las aplicaciones y la plataforma de desarrollo del
109
software, la primera está enfocada al equipo de diseño (arquitectos, ingenieros,
diseñadores, etc.). El segundo componentes está enfocado a desarrolladores de software
e investigadores.
Openstudio utiliza herramientas de apoyo para el cálculo energético del edificio utilizando
por ejemplo para el análisis de iluminación natural a EnergyPlus y de forma avanzada a
Radiance. Openstudio es un proyecto de código abierto para facilitar el desarrollo
comunitario, extensión y adopción del sector privado. Openstudio incluye interfaces
gráficas junto con un Kit de Desarrollo de Software. Es un programa que funciona como
modelador, en base un programa libre, Sketchup, funcionando como plug in de esta
herramienta y permite cuando el modelo esté listo calcular dentro de Sketchup los análisis
térmicos, energéticos, iluminación y ventilación con el motor de cálculo externo
energyplus, aunque Openstudio tiene poco tiempo en desarrollo (2008) ha logrado
avanzar continuamente en sus mejoras, gracias a la comunidad que lo apoyado,
actualmente no es un programa totalmente estable, pero conociendo donde están las
fallas se pueden lograr simulaciones bastantes complejas
DISPONIBILIDAD
Es un programa gratuito y que se puede descargar de su página oficial:
http://openstudio.nrel.gov/
INSTALACIÓN/REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
Debido a que el motor de cálculo es Energy Plus, los requerimientos vienen por parte de
él, los cuales son:
La velocidad del procesador debería ser mayor a 3 GHZ clock de velocidad
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3 GB de RAM o más.
Un procesador multi core.
PRESENTACIÓN/INTERFAZ
La interface del programa corresponde a la que utiliza Sketchup, como se trata de un Plug
in, lo que se aprecia dentro del programa modelador es una serie de iconos que son las
herramientas que se van a utilizar para la modelación e ingreso de datos del proyecto, es
un programa amigable donde la mayor dificultad está en que se requiere un procedimiento
distinto al resto de los programas.
USO/MODELACIÓN
El uso se vuelve complicado por el procedimiento que se debe realizar para modelar,
cuando el proyecto está realizado, en algunos casos es imposible calcular directamente
en Sketchup, por lo que el modelo debe abrirse directamente desde Energy Plus para
obtener resultados, para obtener una correcta simulación se debe leer las guías ya que de
lo contrario no se realizaría el procedimiento correctamente
MATERIALES
Debido a que el motor de cálculo es Energy Plus se pueden establecer descripciones
completas o rápidas, existe una biblioteca de materiales, pero además se pueden crean
nuevas, las cuales quedan almacenada en el programa. Uno de los problemas de
Openstudio es que no siempre deja traspasar esta información a EnergyPlus, por lo que
en la fase de ingreso de datos existe una incertidumbre si el tiempo invertido en la
creación de las librerías y la posterior asignación de materiales al proyecto va a ser
efectiva.
111
DATOS CLIMÁTICOS
Permite ingresar archivos climáticos en formato EPW, no cuenta con una herramienta de
visualización de los datos climáticos por lo que esta tarea se debe realizar en un software
externo.
INTELIGENCIA/ANALISIS
Toda la fase de modelación llega a ser algo rápido y fácil una vez que se entiende cuales
son las reglas de modelación que hay que cumplir, debido a que sketchup tiene una serie
de herramientas para facilitar el dibujo en 3D.
RESULTADOS
El programa cuenta con una herramienta para la visualización de resultados, pero esta es
difícil de comprender debido a los gráficos que utiliza y que no ordena los componentes
del modelo, por lo que es algo confuso entender cuando se está viendo una zona o un
elemento (muro, techo ventana, etc.)
CERTIFICACIÓN/VALIDACIÓN
El software por sí solo no se ha validado, pero como el motor de cálculo si, Energy Plus
ha sido validado por la ASHRAE / BESTEST, los resultados en todos los edificios de
prueba estuvo dentro del rango de aceptación (ANSI / ASHRAE 140-2001)
FORTALEZAS
Es un programa que tiene una gran posibilidad de usos, podría ser una de las
competencias mas serias de los programas con licencias comerciales, sus fortalezas
están en la modelación y en la alta capacidad de cálculo, pudiendo así lograr simulación
muy compleja.
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DEBILIDADES.
La falta de estabilidad del programa, aunque son conocidos un usuario que los desconoce
solo podrá aprende a utilizar el programa un vez que haya comprendido como se logran
las cosas, sin necesariamente guiarse por las instrucciones oficiales del programa
INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO
La página oficial cuenta con guías y videos tutoriales, aunque muchos de ellos son de la
versión anterior, aun así son aplicables para entender la lógica de la modelación. Se
considera que es una biblioteca completa que abarca desde dudas comunes hasta casos
complejos.
USUARIO ESPECÍFICO
Dueños de casas, diseñadores, arquitectos e ingenieros, investigadores y desarrolladores
de software.
C.8 ESP-r
DESCRIPCIÓN GENERAL
Es un software elaborado inicialmente por Joe Clarke quien diseño el primer prototipo
como parte de su investigación doctoral y que luego el proyecto fue continuado por la
ESRU (Energy Simulation Research Unit) de la universidad de Strathclyde. ESP-r es una
herramienta de modelado de energía integrado para la simulación del comportamiento
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térmico, visual y acústico de los edificios y el uso de energía y las emisiones de gases
asociados a los sistemas de control ambiental. Al llevar a cabo sus evaluaciones, el
sistema del modelo está equipado con calor, aire, humedad y los flujos de energía
eléctrica a una resolución determinada por el usuario. También es utilizada como motor
de cálculo por otras herramientas de modelación.
El sistema está diseñado para el sistema operativo Unix, con implementaciones
compatibles con Solaris, Linux (SuSE, Ubuntu, etc), OSX 10.5 y 10.6. También se puede
ejecutar en Windows en el entorno Cygwin, o se puede ejecutar en nativo de Windows
(XP Vista).
DISPONIBILIDAD
ESP-r está disponible a través de una licencia GPL (por ejemplo, alguien que tomarlo y
usarlo para prácticamente cualquier fin comercial o de investigación). ESP-r está
disponible para su descarga a través del sitio web ESRU como distribuciones pre
compilados para diversas plataformas informáticas. El código fuente está disponible
desde un servidor internacional.
http://www.esru.strath.ac.uk/Programs/ESP-r.htm
INSTALACIÓN/REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
Se presentan los distintos requerimientos según sistema operativo:
Solaris: Sparc Ultra 5 o superior, 256 + MB de memoria.
Linux (Redhat / Mandrake / etc SUSE): Pentium III o superior, 256 + MB de memoria
Mac OSX 10.2 o posterior con X11 instalado 512 + MB de memoria.
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Ya sea a través de Windows o en un entorno simulado se requiere una Ram de 512 + MB.
Requisitos de disco: ~ 120 MB distribución de código fuente, ejecutables ~ 135MB ,~ 500
MB para las carpetas de proyecto del usuario.
PRESENTACIÓN/INTERFAZ
ESP-r se basas en una interface de una ventana única, la cual esta dividida en dos, la
principal es donde se encuentra el modelo, la segunda es una sección de navegación
sobre las distintas alternativas tanto para la modelación como para el ingreso de datos de
descripción de los componentes del modelo, dentro de cada opción existe una guía que
explica los procedimientos que se solicitan, a pesar de ser guidado, cada opción tiene
dentro de esta una gran cantidad de alternativas, por lo que el usuario en una instancia de
aprendizaje fácilmente podría olvidar el recorrido para llegar a la opción que se busca. La
presentación del programa es lo mas básica posible, por lo que no se pierden recursos los
del computador en ese sentido pero dificulta su entendimiento.
USO/MODELACIÓN
La fase de modelación es quizás la fase mas difícil para su aplicación, ya que para
efectos de dibujo se tiene que ingresar coordenadas del modelo, lo cual hace bastante
lento esta fase, el ingreso de datos se realiza de forma rápida, pero existen algunas
complicaciones para encontrar estas alternativas, debido a que es una ruta larga.
MATERIALES
Se pueden ingresar detalles bastantes complejos en los materiales, pero también se
puede realizar de forma abreviada para realizar simulaciones más rápidas, cuenta con
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una galería de materiales, pero esta es bastante limitada. Permite crear librerías, las
cuales se pueden exportar a distintos proyecto mediante un archivo.
DATOS CLIMÁTICO
Permite el ingreso de archivos climáticos en formato binario, pero en caso de contar con
este se puede convertir el archivo EPW para su uso, el cual es un procedimiento algo
complicado la primera vez. Existen herramientas externas a ESP-r que permiten facilitar la
conversión. ESP-r cuenta con un visualizador de los datos climáticos.
INTELIGENCIA/ANALISIS
Es una de las características de las que más carece el programa, tanto el modelado como
el ingreso de datos se torna más complicado que en el resto de los programas ya que
todo se realiza a través del teclado, a pesar de ello ESP-r cuenta con un sistema que
detecta los errores que se pudieran generar en las distintas fases de simulación, lo cual
hace que se eviten errores de cálculos.
RESULTADOS.
Permite visualizar un gran número de resultados, según el detalle que se desea, también
permite exportar a estos a otro software con mayores capacidades graficas como Excel.
CERTIFICACIÓN/VALIDACIÓN
ESP-r ha sido objeto de estudios de validación realizados dentro de muchos proyectos de
validación nacional e internacional, cuenta con Best test y CIBSE.
FORTALEZAS
Su alta capacidad de cálculo, es uno de los programas mas utilizados para realizar
investigaciones por su versatilidad
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Además de estado de las características del arte de la simulación estándar, ESP-r tiene
una potente capacidad de simular muchas tecnologías de punta innovadoras o de
liderazgo, incluyendo la utilización de luz natural, ventilación natural, distribución de
contaminantes, la generación combinada de calor y energía eléctrica y fachadas
fotovoltaicas, adaptable 3D CFD transitorio, multi-grillado (conducción en 2D y 3D), y
sistemas de control.
DEBILIDADES
Debido a su interface en un programa poco amigable, si no se tiene experiencia con esta
herramienta, la realización de una simulación simple podría tardar horas, solo en la
modelación e ingreso de datos.
Funciones especializadas requieren conocimientos sobre el tema en particular. Aunque
sólido y cada vez más utilizado para la consulta, ESP-r conserva gran parte de la
apariencia de una herramienta de investigación y carece de las extensas bases de datos
asociadas a las herramientas comerciales. La implementación actual de Windows no se
ajusta a la apariencia estándar de la mayoría de las aplicaciones de Windows y carece de
algunas características disponibles en otras plataformas. ESP-r proporciona todavía un
built-in la función deshacer.
Los cuadros de diálogo y mensajes de ayuda contextuales aplican una terminologia
compleja para un usuario comun. ESP-r es mucho mejor aprendido a través de la
interacción con un tutor que por su propia instrucción.
INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO
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Cuanta con manuales en la página oficial, los cuales no son muy detallados, también
existe una guía que aporta más información, pero no se instruye al usuario en temas
complejos, sino lo mínimo para realizar una simulación.
El foro con el que cuenta e programa es una de las mejores formas para aprender a llevar
a cabo tareas complejas, se trata de una comunidad en la cual los usuarios pueden
responde a las consultas, usualmente son los más experimentados lo que cooperan en
estas asistencias, lo moderadores también suelen ayudar pero no es de respuesta rápida.
USUARIO ESPECÍFICO
Ingenieros, investigadores, consultores de energía, empresas de diseño multi-
disciplinarias.
C.9 VE-Ware
DESCRIPCIÓN GENERAL
VE-Ware is a free tool from IES that calculates a building’s Energy Consumption and
Carbon Emissions, it also benchmarks the building against the Architecture 2030
Challenge if is located in the USA.
Por el momento VE-Ware se accede a través de cualquiera de los Revit Autodesk IES o
Google SketchUpTM plug-in de barras de herramientas. Estas son compatibles con Revit
Architecture y MEP 2008/09 o Google SketchUp 6 o Pro6. Usted debe tener una de estas
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aplicaciones instaladas en su máquina para correr VE-Ware. Otras opciones para la
entrada de datos de la geometría en VE-Ware se encuentran actualmente en desarrollo y
estas versiones estarán disponibles en breve.
DISPONIBILIDAD
Ve-Ware es un software gratuito, el cual es posible descargar de la internet en su sitio
oficial:
http://www.iesve.com/software/ve-ware
INSTALACIÓN/REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
Funciona en los sistemas operativos: Windows XP, Windows Vista y Windows 7. Aunque
funciona en las versiones de 64 bit, la aplicación correrá como una programa de 32 bit.
1152 x 864 screen resolution
Tarjeta grafica dedicada OpenGL-compliant graphics card
Procesador 2Ghz+ Intel Pentium / AMD Athlon CPU
2Gb de RAM
RECOMENDADO:
1280 x 960 de resolution.
Tarjeta grafica de 256Mb OpenGL v2.1
Procesador Dual core CPU (Intel Core 2, or AMD x2 series)
4Gb de RAM
PRESENTACIÓN/INTERFAZ
Su interface se basa en la aplicación de Sktechup o de Revit, dentro de las mismas se
agregan iconos que despliegan las alternativas para el ingreso de información del
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proyecto, los resultados no se muestran en el mismo programa sino que se ven desde un
navegador de internet que automáticamente se abre para presentar la información.
USO/MODELACIÓN
Es un software de fácil uso, la modelación y el ingreso de datos es bastante rápido,
aunque en casos de tener un proyecto de gran escala esta fase se puede tornar mas
lenta, la paletas de herramientas son escasas, lo cual en este caso es bueno ya que
permite modelar con los iconos nativos del los programas base (Sketchup y Revit).
MATERIALES
Los materiales están restringidos a los que tiene el programa almacenados en su
biblioteca, a pesar de ello son bastante amplios en su variedad, por lo que fácil encontrar
uno que se adapte a los requeridos.
DATOS CLIMÁTICOS
Se pueden elegir los datos climáticos eligiendo desde los que aparecen en el banco de
datos, que en el caso de Chile es bastante completa, ya que contiene los climas de
Antofagasta, Arica, Balmaceda, Concepción, Iquique, La Serena, Santiago, Punta arenas,
Puerto Mont, Temuco y Valparaíso. La otra opción es ubicar en Google earth el lugar en el
que se esta diseñando el proyecto. El software no cuenta con un visualizador de estos
datos.
INTELIGENCIA/ANALISIS
La asistencia es bastante reducida en este programa, pero no pasa a ser un factor muy
importante ya que el ´programa tiene poca complejidad de uso, la modelación es rápida y
fácil de realizar, por lo que asistencia en esta materia se ve poco necesaria.
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RESULTADOS
VE-Ware realiza simulaciones basadas en el análisis térmico dinámico, los resultados
muestran que el consumo de energía total del modelo, las emisiones de carbono de dicho
modelo teniendo en cuenta la mezcla de combustible y un desglose porcentual de energía
por la calefacción, la refrigeración, la luz y el equipo. Si usted está en los EE.UU., los
detalles de cómo el edificio realiza en contra de la Arquitectura Desafío 2030 también se
incluye.
VE-Ware es una herramienta gratuita que proporciona información limitada pero valiosa
en la construcción el uso de energía y carbono. No se necesita penetración solar o la luz
en cuenta en el cálculo. Sin embargo, nuestro software más detallada, el VE-
Herramientas y virtual> completo Environment> ofrecer la opción de tomar la penetración
solar / luz en cuenta al calcular la energía de un edificio y de carbono.
CERTIFICACIÓN/VALIDACIÓN
No se encuentra bajo ningún sistema de validación aun.
FORTALEZAS
La intención de VE-Ware es dar al usuario un rápido acceso a la información Desafío
2030 y actuar como una guía para informar a las primeras etapas de diseño. Hay una
multitud de opciones para introducir información en la librería de datos.
DEBILIDADES.
Poca capacidad para hacer análisis detallados, debido a que esta restringido el ingreso de
datos, plug in no funciona correctamente si es que están instalados otros complementos
en Sketchup.
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INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO
El programa cuenta con una guía que explica lo básico del programa (esta se encuentra
dentro del mismo Plug In). Aunque se salta algunos de talles que son importantes como
para dominar el programa, adicionalmente el software tiene una serie de videos que
permiten ir paso a paso tano en la modelación como en el ingreso de datos. Se considera
que esta información en suficiente como para poder trabajar adecuadamente con el
programa.
USUARIO ESPECÍFICO
Arquitectos
C.10 GREEN BUILDING STUDIO
DESCRIPCIÓN GENERAL
Autodesk Green Building es un servicio basado en web que incluye líderes de la industria
energética de los edificios y las herramientas de análisis de carbono. Green Building
Studio herramientas permiten a los arquitectos y diseñadores para evaluar los perfiles de
energía y huella de carbono de los diversos diseños de edificios. Los archivos se
comparten entre los programas de software de ingeniería y de los ingenieros y arquitectos
al principio del ciclo de diseño, por lo que el diseño sostenible más eficiente y rentable.
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Los calculos que realiza el programa se enfocan en el costo anual de energía y de
contaminación, los cuales se dividen en:
• Ciclo de Vida de los costos de energía (30 años)
• Consumo anual de energía (electricidad y gas)
• Pico de demanda de energía eléctrica (kW)
• Ciclo de vida del consumo de energía (electricidad y gas)
• Generación de energía fotovoltaica y eólica
• Análisis del uso del agua
• Asistencia con iluminación natural • Cálculos de ventilación natural potencial
• Cálculo de las emisiones de carbono
También puede desarrollar reportes LEED (como factibilidad solamente), sin embargo, no
es una herramienta que cumpla con los estándares de este por lo que no presenta la
documentación requerida para ser presentado como LEED.
DISPONIBILIDAD
El programa se puede exceder de forma gratuita si se tiene subscripción de cualquier
producto Autodesk, de lo contrario se debe cancelar 400 dólares para tener acceso al
servicio. También tiene la opción de prueba la cual permite evaluar dos modelos. Los
proveedores de este producto son los mismos que para cualquier producto Autodesk en
Chile.
INSTALACIÓN/REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
Ya que se trata de un servicio web se requiere solamente acceso a internet, a pesar de
ello se debe contar con un modelador que permita exportar el archivo en formato gbxml.
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PRESENTACIÓN/INTERFAZ
Es un software fácil de utilizar, tiene una presentación similar a la de una página web, en
los pasos iniciales se trata de una interfaz de ventana asistida, donde se ingresan los
datos generales del proyecto, como la ubicación, clima, tipo de edificio, etc. Cuando se
desarrollan los candidatos la ventana de trabajo se transforma en una interface tipo
ventana de navegación, la cual permite ir rápidamente a paso que se desee para
modificar parámetros e información.
USO/MODELACIÓN
La modelación se puede realizar desde cualquier software que permita exportar el
proyecto en formato gbxml, de la familia de Autodesk esto se puede realizar desde Ecotec
y Revit.
MATERIALES
El ingreso de materiales está restringido a los que contiene en la página web, aunque son
escasos existe una variedad de rangos por lo que se pueden asignar materiales casi para
cualquier tipo de proyecto.
DATOS CLIMÁTICOS
Los datos climáticos no se pueden importar por lo que se está reducido a la variedad que
tienen en la biblioteca. La página web tiene un visualizador de estos datos climáticos, la
forma en que se presentan es bastante clara y completa, también el sistema de gráficos
empleados por lo que una de sus fortalezas es esta característica.
INTELIGENCIA/ANALISIS
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El servicio permite realizar comparación de distintos modelos aunque no permite modificar
ningún aspecto de la geometría se pueden realizar modificaciones de orientación,
materiales, sistema de calefacción o refrigeración etc. Los cuales posteriormente se
pueden comparar, obteniendo un informe detallado de cada unos en cuanto al consumo
de estos.
RESULTADOS
Los resultados son unos de los aspectos mejor desarrollados en la página web, ya que
utilizan sistemas gráficos de fácil comprensión y que permiten generar presentaciones con
rapidez.
CERTIFICACIÓN/VALIDACIÓN
Green Building Studio tiene sus resultados de simulación energética evaluados bajo ANSI
/ ASHRAE 140-2004, Método Estándar de Prueba para la Evaluación de Programas de
Ordenador energética de los edificios análisis y certificado por el Departamento de
Energía de EE.UU..
FORTALEZAS
Su facilidad de uso y la variedad de sistema de graficos de resultados es una de las
características mas llamtivas del servicio, apesar de no realizar muchos tipos de calculos
se puede exportar el modelo a otros programas especialistas en formatos como VRML,
DOE-2, Energyplus, bin y csv.
DEBILIDADES.
No permite modificar el modelo geométricamente, y se esta restringido en la mayoría de
los datos de ingreso.
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Debido a que no se puede visualizar el modelo en ningún momento esta la incertidumbre
sí este se cargo correctamente, esto surge debido a que no siempre reconoce los
archivos importados como correctos o bien realizados, incluso los generados en Ecotect.
A pesar de ello se puede exportar a otros programas para verificar que el modelo esta
correcto.
INFORMACIÓN DISPONIBLE PARA SU MANEJO
El servicio cuenta con guías de manejo, tanto por si solo como con otros programas como
ecotect y Revit también cuenta con una base de información sobre consultas frecuentes,
se considera que es suficiente para la complejidad de la página web.
USUARIO ESPECÍFICO
Arquitectos y diseñadores.