Diseño inteligente de edificios: agua y energía

El diseño tradicional de edificios para su posterior construcción, lleva asociado un método de trabajo que implica la intervención de diferentes técnicos y profesionales en diferentes etapas de desarrollo del trabajo. A menudo la falta de coordinación entre técnicos o el planteamiento erróneo de cada una de las fases de trabajo, da lugar a la improvisación, con el tiempo y coste extra asociado, que además se podía haber evitado desde el principio ¿Cómo? Pues planteando otro método de trabajo alternativo asociado a un diseño inteligente en fases tempranas, que quizá suponga el inconveniente de realizar un mayor esfuerzo al principio, pero con muchas más ventajas en fases posteriores. El diseño inteligente implica dedicar un tiempo de investigación en la fase de pre-diseño, para el aprovechamiento de las estrategias más importantes, cuyo objetivo consiste en reducir el consumo de agua y de energía. Este método de trabajo se traduce en la construcción de edificios más sostenibles desde el punto de vista económico, pero también ambiental y social ¿Te parece lógico este planteamiento? ¿Es una buena alternativa? ¿Te gustaría ponerlo en práctica si no lo has hecho todavía? ¿Crees que es posible? Participa con tus comentarios

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03-11-2015

Proyecto de construcción de edificio: planteamiento tradicional

El planteamiento tradicional a la hora de empezar con un nuevo proyecto, consiste en una serie de fases en las que poco a poco se van incorporando diferentes técnicos, la mayoría del tiempo sin comunicación entre ellos:

1. Fase de diseño entre arquitecto y promotor.

2. Desarrollo de proyecto de arquitectura por el arquitecto.

3. Posterior intervención de otros técnicos: ingenieros, otros arquitectos, etc.. para estructura, instalaciones, cumplimiento de ahorro de energía, accesibilidad, etc..

4. Desarrollo de la documentación de proyecto de cada técnico, a menudo por separado, para la ejecución de proyecto.

5. Ejecución y entrega del edificio.

Este método de trabajo lleva asociado la necesidad de resolver incidencias a lo largo del proceso, debido por un lado a la falta de coordinación entre técnicos, y por otro lado, a la manera de entender cada fase. El mayor inconveniente de este método de trabajo consiste en el tiempo extra de dedicación, y también el coste extra asociado, como consecuencia de no afrontar los temas más importantes en las fases tempranas dedicadas al diseño del edificio, por lo que a menudo hay dejarse llevar por la improvisación, para resolver las incidencias que van surgiendo sobre la marcha.

Proyecto de construcción sostenible de edificio: planteamiento inteligente

Posiblemente un sistema de trabajo más eficiente consiste en resolver estas carencias: la coordinación entre técnicos y un nuevo planteamiento de lo que hay que hacer en cada fase del proyecto.

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Además, una dedicación temprana en fases de pre-diseño donde se tomen todas las decisiones importantes, supondrá un mayor esfuerzo y coste al principio, pero seguramente evitará en fases posteriores, tener que dedicar más tiempo y dinero, a resolver incidencias que no resolvieron en su momento. Esto es lo que entendemos como diseño inteligente de edificios.

En este sentido se puede plantear otra hoja de ruta alternativa a la tradicional, que incluya en las primeras fases de trabajo, junto con los primeros bocetos, una tiempo dedicado a la búsqueda de oportunidades según la localización y el entorno del proyecto, cuyo objetivo sea determinar las estrategias más eficientes para alcanzar el máximo ahorro de energía y de consumo de agua durante el ciclo de vida del edificio:

1. Primer análisis energético a nivel de volumen como herramienta para reducir el consumo energético y el aprovechamiento de condiciones del solar a nivel de iluminación natural, la orientación, los vientos, etc..

2. Cálculo de demanda de agua y planteamiento de estrategias para la reducción del consumo, así como el reciclaje de agua de lluvia y de las aguas grises.

Estas estrategias de  ahorro aplicadas al proyecto en fases tempranas del diseño, se traduce en un mayor esfuerzo en tiempo y en coste al principio, pero desde luego supone un mayor ahorro también en tiempo y coste en fases posteriores hasta la entrega del edificio, y sobre todo durante el tiempo de funcionamiento del edificio. De ahí que uno de los parámetros para seleccionar las estrategias más adecuadas se basen también en la rentabilidad obtenida durante la vida útil del inmueble, como consecuencia de haberlas implementado.

El análisis del consumo energético del edificio en fases tempranas

Concepto

El análisis energético en fase iniciales del diseño consiste en:

1. Establecer parámetros básicos de funcionamiento del edificio: uso del edificio, número de ocupantes, y días de funcionamiento.

2. Definir el edificio a nivel de volumen: cómputo de superficies y número de plantas, así como elementos básicos que componen la envolvente térmica: cerramientos y huecos, cubierta y suelo, medianeras y particiones.

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Imagen: www.sustainabledesign.bg

3. Calcular el consumo energético anual (kWh) y su coste (€), así como el índice de consumo energético por metro cuadrado del edificio (kWh/m²) del edificio, antes y después de la implementación de estrategias para el ahorro energético.

4. Calcular la demanda energética anual ((kWh) para calefacción y refrigeración, antes y después de la implementación de estrategias para el ahorro energético. Así como valores pico de potencia (kW) para cada demanda.

4. Calcular el ahorro económico de consumo de energía anual, así como la rentabilidad durante el período de vida útil asociado.

Objetivos y estrategias de diseño

El objetivo principal de este primer análisis consiste en analizar el comportamiento energético del edificio, para identificar estrategias de reducción del consumo, y por lo tanto el potencial de ahorro del mismo. Estas estrategias se aplicarán al diseño.

Una vez se ha modelizado el volumen del edificio y su entorno inmediato, podemos:

– Identificar cargas internas y ganancias solares, y su impacto sobre la demanda energética.

– Identificar consumos para cada uso: calefacción y refrigeración, iluminación, equipos informáticos, etc.; para su posterior reducción.

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– Determinar el consumo pico de calefacción y de refrigeración para su posterior reducción, puesto que la potencia de las instalaciones de calefacción y refrigeración -su tamaño-, se reducirá si se reducen estos valores, con el correspondiente ahorro económico que implica esta medida, en la partida destinada en el presupuesto de ejecución a estos equipos.

– Comprobar el potencial de aprovechamiento de la luz natural en el edificio, para reducir el consumo energético asociado a la iluminación artificial, garantizando el nivel de iluminación adecuado al uso. Este parámetro puede influir en el horario de funcionamiento y en la distribución de los espacios en el edificio.

– Identificar el impacto de los elementos del entorno sobre el comportamiento energético del edificio.

– Identificar las pérdidas energéticas asociadas a cada elemento de la envolvente térmica del edificio, y si existen pérdidas asociadas a la ventilación y/o a las infiltraciones de aire no controladas.

– Establecer valores eficientes de resistencia térmica para los elementos de la envolvente, comparando el coste de la inversión, y el ahorro económico debido a la reducción del consumo energético.

El análisis del comportamiento energético del edificio es un proceso iterativo, que sirve para conocer el impacto en el consumo energético y en la demanda, así como en el coste económico, como consecuencia de implementación de cada una de las decisiones adoptadas en el diseño de la envolvente térmica del edificio.

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Imagen: www.sustainabledesign.bg

Las estrategias a valorar en este análisis energético para la mejora de la envolvente térmica -arquitectura-, teniendo en cuenta las particularidades de cada proyecto, pueden consistir en:

– Mejorar los parámetros de comportamiento térmico de los elementos de la envolvente, para reducir la demanda de calefacción y de refrigeración.

– Evaluar la proporción adecuada de superficie de vidrio en relación a la superficie de cerramiento opaco, teniendo en cuenta las ganancias solares y el aprovechamiento de la luz natural.

– Incluir medidas pasivas para la protección frente a la radiación solar o su aprovechamiento: voladizos, invernaderos, muros trombre, vegetación, etc..

– Etc..

En este nivel de análisis,  también podemos ir pensando qué tipo de instalaciones serán la más eficientes para la reducción del consumo energético, y valorar su impacto. En este sentido se puede valorar algunas estrategias teniendo en cuenta que se trata de un análisis en la fase temprana del diseño:

– Identificar al valor adecuado de potencia de iluminación a instalar, para reducir el consumo energético asociado a la iluminación artificial; y evaluar la posibilidad de instalar reguladores y controles para el aprovechamiento de la luz natural diurna.

–  Considerar la instalación de equipos y aparatos más eficientes.

– Etc..

El resultado final consiste en la determinación de la combinación de estrategias más adecuadas en el diseño del edificio, teniendo en cuenta parámetros de ahorro energético y económico. Se trata de explorar y de identificar las oportunidades en una fase temprana, de manera que una vez superada la fase de diseño del edificio, no surja la necesidad de realizar cambios, y por lo tanto más costes en fases posteriores: documentación de proyecto, construcción y funcionamiento del edificio.

El análisis del consumo de agua en el edificio en fases tempranas

Concepto

El análisis de consumo de agua en fases tempranas consiste en:

1. Calcular la demanda global de agua potable del edificio, teniendo en cuenta parámetros básicos de ocupación y consumo de los aparatos necesarios para el funcionamiento del edificio.

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2. Identificar el potencial de aprovechamiento de otras fuentes: agua de lluvia y aguas grises.

3. Calcular el ahorro de volumen de agua anual, así como el ahorro económico anual y la rentabilidad durante el período de vida útil asociado.

4. Identificar la calidad de cada tipo de agua, y la cantidad de aguas residuales que se generan.

Objetivos y estrategias de diseño

Una vez hemos analizado el consumo de agua del edificio, el objetivo consiste en proponer estrategias para reducir la demanda:

– Selección de aparatos de menor consumo de agua, sin por ello restar calidad, e incluso proponer aparatos de consumo nulo de agua.

Reciclaje de aguas grises, de lavabos y duchas, para llenar cisternas de inodoros.

Reciclaje del agua de lluvia recogida a través de la cubierta, para otros consumos no potables: riego y cisternas de inodoros.

Diseño de cubierta para recoger agua de lluvia: cubierta no vegetal, o bien cubierta vegetal: extensiva o ecológica, intensiva y semi-extensiva. Cada una de ellas requiere de un mantenimiento diferente.

– Elegir un sistema de riego más eficiente para la cubierta vegetal o bien instalar una cubierta vegetal con plantas resistentes a la sequía o que no requieran riego.

-Etc..

Una vez seleccionadas las estrategias más adecuadas se realiza de nuevo el cálculo de la demanda de agua potable. El aprovechamiento del agua de lluvia puede destinarse al agua de riego reduciendo la demanda global. Si además también se aprovechan las aguas grises para llenar las cisternas de los inodoros, la demanda de agua potable se reducirá aún más.

Por otro lado, el hecho de analizar la calidad de los distintos tipos de agua, nos permite determinar la cantidad de aguas residuales generadas en el edificio. Existen estrategias para reducir este tipo de aguas o bien tratarlas in situ, como por ejemplo, instalar inodoros de compost , o bien filtros biológicos y/o lagunas que funcionan como filtro biológico.

Fuente: Integrative process, USGBC, LEED.

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