Metodología de cálculo simplificado para el consumo energético en acondicionamiento de edificios residenciales en clima templado

Abstract

Las regulaciones y certificaciones edilicias surgieron como un instrumento para minimizar el consumo de energía y de emisiones de gases contaminantes, mejorar la eficiencia energética, y promover una mayor transparencia con respecto al uso de energía en las edificaciones. En América Latina, más del 80% de las iniciativas existentes evalúan el rendimiento edilicio a partir de la demanda energética y del cumplimiento de valores admisibles para indicadores, mientras el 20% evalúa el rendimiento edilicio a partir del consumo energético. Entretanto, la evaluación del rendimiento edilicio a partir de la demanda y de indicadores, como por ejemplo la transmitancia térmica y el factor solar, no permiten realizar una evaluación integral de la edificación. El objetivo principal de esta investigación es desarrollar un método de cálculo simplificado para evaluar el consumo energético de edificios multifamiliares, aplicable al contexto socioeconómico de Latinoamérica. Se propone un método integral basado en la variación de las condiciones climáticas, de uso y ocupación, de las características constructivas del edificio y sus sistemas (HVAC y ACS). La metodología del trabajo se divide en tres partes, en primer lugar se delimitan las características necesarias para la elaboración del modelo energético, en seguida se cuantifica el consumo del modelo energético aplicado a 42 localidades situadas en Argentina, Brasil, Chile, España y México considerando diferentes escenarios constructivos, y en tercer lugar se construyen los modelos de cálculo simplificado y se establecen los ahorros potenciales en energía y emisiones de CO2. Los resultados muestran una confiabilidad muy alta en la predicción de los modelos estadísticos elaborados. El coeficiente de determinación es R2 =0.92 para el consumo de energía en refrigeración y R 2 =0.94 para calefacción. Mediante el cumplimiento de los valores mínimos de U para muros exteriores y techos definidos por cada país, sería posible reducir más del 20% en consumo energético y el 30% en las emisiones de CO2. En función del contexto sociocultural Latinoamericano, se estima que el método simplificado propuesto tiene una mayor posibilidad de aceptación y aplicación en comparación con los métodos de simulación, lo que permite fomentar el desarrollo y aumentar la implementación de iniciativas de eficiencia energética edilicia para mitigación del cambio climático. Palabras clave: método de cálculo simplificado, consumo energético para refrigeración y calefacción, edificio residencial plurifamiliar, clima templado, América Latina.

Building regulations and certifications emerged as instruments to minimize energy consumption and Greenhouse Gas Emissions, to improve energy efficiency, and to promote a transparent energy use in buildings. In Latin America, more than 80% of existing initiatives evaluates building performance based on energy demand and compliance with admissible values indicators, while 20% assesses building performance based on energy consumption. However, building performance based on energy demand and indicators, such as thermal transmittance and solar factor, does not allow a comprehensive understanding of the whole process. The main objective of this research is to develop a simplified calculation methodology to evaluate energy consumption in multi-family housing blocks to be applied in Latin America socio-economic context. An integrated method it proposes, bases on the variation of the climatic conditions, use and occupancy standards, and building constructive characteristics and systems (HVAC and DHW). The methodology has three steps: the first defines the characteristics required for the energy model, the second quantifies the energy model consumption applied to 42 cities located in Argentina, Brazil, Chile, Spain and Mexico, considering different construction scenarios, and the third builds simplified calculation models and establishes the potential energy saving in energy and CO2 emissions reduction. Results show a very high confidence in the prediction of the elaborated statistical models. The coefficient of determination is R2 = 0.92 for cooling energy consumption and R2 = 0.94 for heating. By means of the compliance of minimum U values for exterior walls and ceilings defined by each country, it would be possible to reduce over 20% of the energy consumption and 30% of the CO2 emissions. Due to the Latin America sociocultural context, the proposed simplified method has a greater possibility of acceptance and implementation, than simulation methods, promoting development and increasing the application of energy efficiency initiatives of buildings for Climate Change mitigation.