Como ha sido ampliamente publicado, el sector de edificación a nivel global es responsable del 36% del consumo de energía final (Global ABC, 2022) - en su ciclo completo, es decir desde la extracción de materiales hasta el fin de su vida útil. Pero lo más relevante, la energía que se consume en la operación de los mismos equivale a más del 80% del total de ciclo de vida de la edificación. Por otra parte, se sabe que de esa energía el 66% se consume principalmente en climatización [1].
En este contexto, a nivel global se han promovido una serie de medidas para reducir el consumo de energía en la operación de edificios tales como el mejoramiento del aislamiento térmico de las envolventes, las protecciones solares, la incorporación de energías renovables, el recambio de equipos por equipos más eficientes, entre otros.
Pero, dado que gran parte de los países hoy cuentan con compromisos de cambio climático y en particular de mitigación e incluso de carbono neutralidad, es necesario poder estimar lo que se proyecta consumir con los nuevos proyectos, así como hacer medición de los consumos actuales.
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¿Cuánta energía consume tu casa? Conoce el etiquetado de eficiencia energética en viviendas argentinasPara poder proyectar la energía que van a requerir los futuros proyectos es necesario contar con herramientas o sistemas que permitan estimar demandas y consumos de energía para edificación. Hoy en día, entre los sistemas más reconocidos a nivel internacional están los etiquetados energéticos que muestran las demandas y consumos de energía de edificios y los califican de la A+ a la G según el nivel de eficiencia.
Para llevar acabo estos cálculos se requiere utilizar herramientas de cálculo energético de edificios que pueden considerar cálculos estáticos o simplificados o cálculos dinámicos o que evalúan el desempeño en períodos de tiempo y con variacionales por ejemplo hora-hora o mensual. Con respecto a los cálculos de desempeño energético de edificios es importante diferenciar entre que significa demanda y consumo de energía dado que siempre se confunden estos conceptos:
Cuando hablamos de “Demanda de energía para climatización” nos referimos a la energía necesaria para mantener en el interior del edificio las condiciones de confort definidas previamente para el uso del edificio [2]. Y cuando hablamos de “Consumo energético para climatización” nos referimos a la cantidad de energía utilizada para satisfacer la demanda energética para calefacción o refrigeración, dependiendo del rendimiento del sistema de clima (Bustamante, 2009). Por lo tanto, para calcular el consumo de energía para climatización, en forma simplificada, se debe multiplicar por la eficiencia del equipo de clima por la demanda previamente calculada. Por lo tanto, se utilizan los mismos indicadores, donde el más utilizado en los sistemas de etiquetado es la unidad de energía por unidad de superficie del edificio al año [kWh/m2 año].
El cálculo de la demanda de climatización de un edificio se realiza básicamente mediante un balance de energía entre pérdidas de energía y ganancias de energía en un edificio y que están definidas por las siguientes variables:
- Cargas externas o Datos del clima: corresponde a la cantidad de energía que se puede ganar o perder por las condiciones climáticas en donde está ubicado el proyecto, como temperatura, radiación, humedad relativa y vientos. Para cálculos dinámicos se requiere contar con esta información hora-hora.
- Cargas internas: corresponde a la cantidad de energía que se genera internamente en el edificio asociada a la cantidad de personas, equipos de iluminación y otros equipos, normalmente este dato se debe extraer de algún estándar que puede ser nacional e internacional.
- Renovación de aire: esto corresponde a la cantidad de aire que se requiere renovar en un período de tiempo para cada recinto según su uso, esta información se puede encontrar en estándares nacionales e internacionales según el tipo de proyecto y a qué tipo de etiquetado o sistema de certificación está postulando.
- Características del proyecto: es decir superficie, altura de los recintos (para calcular el volumen de aire que se requiere climatizar), porcentaje de ventanas por orientación, propiedades térmicas de la envolvente opaca y transparente, como transmitancia térmica, inercia térmica y en el caso de las ventanas el factor solar de los vidrios que corresponde al porcentaje de radiación que deja pasar el propio vidrio, o factor que permite.
- Puentes térmicos: corresponden a las pérdidas que se generan por la geometría del proyecto, en específico en encuentros de muros, pisos, muros con cubiertas y pisos, etc.
- Infiltraciones: pérdidas de aire no deseado por diferentes rendijas del proyecto, esto genera pérdidas de calor en escenarios de climas fríos y ganancias de calor en escenarios de climas cálidos.
Por último, y aunque conceptualmente es fácil de entender, la lógica del balance de las energías que entran y salen tiene varias complejidades en su cálculo. Es así como existen normas internacionales que definen el cálculo de demanda, y en este momento la más relevante es la ISO 52016 que es la actualización de la norma ISO 13790 y que define el cálculo de demanda energética horaria y mensual de un edificio. Estas normas son utilizadas por las diferentes herramientas de cálculo a nivel global y permiten que los sistemas de etiquetado o certificaciones energéticas que usan estas metodologías puedan servir para reportabilidad de reducción de energía y emisiones en instrumentos de Cambio Climático.
Paola Valencia M. es Gerenta de Sostenibilidad de la Consultora E3 Ingeniería. Arquitecta de la Universidad Central de Chile y MSc de la University College London. Tiene más de 20 años de experiencia profesional en construcción sustentable y eficiencia energética para el sector público y privado de Chile, Perú y Colombia.
Entre el 6 y el 7 de junio, en Bogotá, fue panelista en el Seminario Internacional de Edificaciones Sostenibles y NetZero 2023, un evento organizado por CCCS, IEA, Uniandes, CAF y CEELA que buscaba generar el intercambio de información en torno a la construcción de edificios energéticamente eficientes y la implementación de normas y estándares en América Latina.
Notas
[1] IEA. Cooling. Acceso: www.iea.org/fuels-and-technologies/cooling; IEA. Heating. Acceso: www.iea.org/fuels-and-technologies/heating
[2] AChEE. Demanda energética. Acceso: old.acee.cl/576/propertyvalue-12763.html
Referencias
Waldo Bustamante, “Guía de Diseño para la Eficiencia energética en la Vivienda” Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago (2009).
Global Alliance for Buildings and Construction, "2022 Global Status Report for Buildings and Construction”. UN Environment Programme.
