Evaluación energética teórica de edificios: ¿Cómo lo hacen?

El próximo 4 de abril esta columna cumplirá un año. Muchos han sido los temas tratados. Pero intentando acercar al lector el trabajo de los investigadores en simular las condiciones de las construcciones necesitadas de rehabilitaciones y mejoras nos debemos de preguntar: ¿Cómo lo hacen?

La primera pregunta que se plantea a la hora de realizar una evaluación teórica es saber qué es y para qué sirve. Simular es representar un sistema real mediante otro más sencillo que permita analizar sus características y predecir su comportamiento. Este procedimiento se puede emplear en distintos campos: edificación, automovilístico, aeronáutico, ambiental, acústico, etc., mediante el empleo de diferentes softwares (herramientas informáticas) de simulación. Para ello se crea un modelo que represente el sistema real fijando desde un principio los objetivos y las metas que se persiguen. En base a esto, se establecen las condiciones de contorno y las limitaciones del sistema de ecuaciones que caracterizan el modelo.

El análisis de un edificio mediante estos programas de simulación permite, desde las primeras etapas de diseño y previamente a la construcción o rehabilitación del mismo, predecir su comportamiento energético. Esta metodología ofrece la posibilidad de valorar diferentes posibilidades de construcción del edificio bajo unas condiciones climáticas concretas, optimizando el diseño más eficiente. También facilita los análisis de sensibilidad para evaluar los parámetros más influyentes en el edificio.

Con la simulación se puede evaluar la reducción de la demanda y el ahorro de energía que supone cada estrategia de aprovechamiento de energía solar (varias de ellas explicadas en otros post en este blog). Para ello, se identifica el edificio con un sistema complejo cuyos componentes son muros, ventanas, sistemas de calefacción, refrigeración e iluminación, etc. El sistema se define por las propiedades térmicas de sus componentes, y por las condiciones de contorno dadas por el entorno del edificio (condiciones climáticas, obstáculos circundantes, etc.) Las relaciones existentes entre las distintas partes del sistema y entre éste y el entorno, vienen regidas por las leyes de transferencia de calor (conducción, convección y radiación) y de masa (ventilación).

Todos los intercambios de calor están acoplados en el edificio y no pueden calcularse de forma independiente. Para poder tener en consideración estos aspectos se utilizan programas de simulación dinámica de edificios, como TRNSYS, DOE-2, EnergyPlus o Lider capaces de predecir su comportamiento. Básicamente estos softwares calculan mediante ecuaciones generales de transferencia de calor y masa, y ayudan a reproducir un modelo fiable. Otros aspectos como la climatología, la geometría y las características térmicas del edificio condicionan el resultado.