Ing. Dante García. LEED AP BD + C, ASHRAE BEMP, BCxP
(Resumen de ponencia presentada en el Summit Hospitalario (23 de Nov. 2022. Expofrío). *
En el consumo de energía los edificios consumen un poco más de un tercio de energía global, otro tercio es las industrias y el transporte. Dentro de los edificios, la mitad es consumo de edificios residenciales y la otra mitad consumo de edificios comerciales. El consumo mayor se da en ventilación ya aire acondicionado, y es por esto que uno de los importantes focos es diseñar el ambiente construido considerando medidas de ciencia energéticas y otros estándares adicionales.
Las certificaciones ASHRAE tienen acreditación por ANSI (Instituto Nacional Estadounidense de Estándares), además de ser las certificaciones más reconocidas en el área de aire acondicionado y refrigeración a nivel mundial. Demuestran el conocimiento y experiencia del profesional en la industria del HVAC&R.
Las certificaciones se clasifican en:
– Certificaciones de diseño de edificios
– Certificaciones de performance de edificios
– Certificaciones de operación de edificio.
Las certificaciones de Ashrae
Para certificarse hay que cumplir dos requerimientos con experiencia profesional y después hay que dar un examen. La experiencia profesional se basa en la educación o los años. Por ejemplo, si uno tiene bachiller son 5 años de experiencia. 3 años de experiencia y es lo mínimo que uno debe de cumplir para habilitar a dar ese examen.
¿Qué es Building Energy Modeling (BEMP)?
El BEM es la aplicación de un software para predecir el uso de energía de un edificio.
Permite calcular el uso de energía por hora y el costo de energía de un edificio comercial o residencial en base a información sobre el clima, los tipos de ambientes, los materiales, la iluminación, la operación, el programa de tarifas de servicios públicos y el sistema HVAC del edificio.
¿Por qué utilizar el BEMP? Porque es un método costo-efectivo para analizar la performance energética de edificios. Podemos tener una línea base de un edificio propuesto y calcular el consumo de energía.
Existen diversos programas de simulación para el desarrollo de los modelamientos energéticos. Tenemos:
– DOE-2: Desarrollado por Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) para el Departamento de Energía de EE.UU.
– Energy Plus: Desarrollado por Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL, la Universidad de Illinois, el Centro de Energía Solar de Florida, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable para el Departamento de Energía de EE. UU.
– eQuest: Desarrollado por James J. Hirsch & Associates y Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) para el Departamento de Energía de EE.UU.
¿Cómo utilizar el BEMP?
Existen diversas metodologías para el desarrollo de los modelamientos energéticos.
Metodologías:
– ASHRAE 90.1- 2010 Apéndice G: Este apéndice indica los lineamientos que deben cumplir los programas de simulación, los parámetros que se deben seguir para el dimensionamiento de equipos y los parámetros de operación para cada uno de los sistemas del edificio. Esta metodología se enfoca en realizar una comparativa entre un edificio de línea base y un edificio propuesto.
– ASHRAE 90.1-2010 Sección 11: Esta sección indica también lineamientos del programa de simulación, para ingreso de parámetros y operaciones. Esta metodología busca aprobar diseños que no cumplen con las disposiciones prescriptivas del estándar pero que pueden demostrar que cumplen con un mismo consumo de energía.
– California Title 24: Indica los parámetros del consumo de energía por pie cuadrado de superficie. Incluyen tanto una opción prescriptiva, que permite a los constructores cumplir mediante el uso de métodos conocidos por ser eficientes, como una opción de modelamiento energético, que permite a los constructores total libertad en sus diseños, siempre que el edificio logre la misma eficiencia general que un edificio equivalente utilizando la opción prescriptiva.
– International Performance Measurement & Verification Protocol (IPMVP), Volume III: Concepts and Options for Determining Energy Savings in New Construction. Desarrollado para proporcionar una descripción concisa de mejores prácticas para verificar el rendimiento energético de nuevos proyectos de construcción.
Ventajas
Permite:
-Comparar diversos diseños y seleccionar el diseño que brinde el mayor ahorro de energía.
-Comparar equipos y seleccionar el equipo que brinde el mayor ahorro de energía.
-Comparar con una línea base para cada tipo de uso del edificio; y
-Modificar horarios o configuraciones de operación de modo que se pueda escoger el funcionamiento que brinde el mayor ahorro de energía
Desventajas
Se requiere de experiencia en el funcionamiento y operación de los sistemas para incluirlos adecuadamente en los modelamientos energéticos. Si uno empieza a utilizar un programa para un proyecto debe seguir utilizando ese mismo programa.
Diferentes resultados para diferentes metodologías y programas de simulación ¡En un mismo edificio!
Aplicación para la certificación leed: Ansi/Ashrae/IES 90.1-2010
Este estándar proporciona los requisitos mínimos para el diseño de eficiencia energética de los edificios, con la excepción de edificios residenciales de 4 pisos o menor tamaño.
El estándar proporciona requerimientos para los siguientes sistemas:
-Envolvente del edificio. Esta la superficie opaca, da los lineamientos que tiene que tener el vidrio en base a la zona climática como lima que son un poco mas exigentes
-Sistema de climatización HVAC. Los chiller en base a diversas capacidades, indica cuales son los las mínimas eficiencias que se deben cumplir.
-Agua caliente sanitaria.
-Potencia.
-Iluminación interior y exterior.
-Eficiencia de motores eléctricos, sistema de presión constante en bombas de agua potable y potencia en ascensores.
Proceso de simulación energética
Primero una vez que se cuenta con información de planos, memorias técnicas fichas técnicas se realiza en 3D en un software aprobado que indica la arquitectura, actividad, iluminación, envolvente, aire acondicionado. Se realiza una simulación y se realiza los reportes, se discute los resultados y si se haya actualización o modificaciones se vuelve hacer hasta lograr el objetivo que sea una certificación.
¿Cómo desarrollar un BEMP?
Ejemplo de aplicación del BEM: caso sensores de luz-día
Control de atenuación de iluminación con sensor luz día: Se ha modelado la estrategia de control considerando atenuación de luminarias perimetrales. En este caso las luminarias se atenúan proporcionalmente a la necesidad de iluminación proporcionada por el sensor de luz día, mediante una recta donde a 0 luxes se activa el 100% de la potencia y a 600 luxes se activa el 0% de potencia.
Para un proyecto específico, utilizar sensores de luz día que atenúa las potencias de las luminarias proporciona un ahorro de 126,783 kWh al año, el cual equivale al 7.31% del consumo total anual.
Se ha modelado las bombas asociadas a la planta de agua helada. En un primer caso se ha considerado todas las bombas constantes y en un segundo caso se ha considerado la bomba del circuito secundario de velocidad variable regulada en base a la demanda de aire acondicionado en el edificio (presión).
Después, se realizó la simulación energética y se comparó los resultados obtenidos
Para un proyecto específico, utilizar un variador de frecuencia en bombas proporciona un ahorro de 131,075 kWh al año, el cual equivale al 6.78% del consumo total anual.
Para el caso de configuración de Chiller. Se han realizado simulaciones paramétricas cambiando el valor del schematic operation cooling load. Este parámetro indica en valor de la carga térmica donde se hace el cambio de una planta a otra. Se puede entender que cada vez que la carga térmica interna excede este valor se cambiará de la planta 1 a la planta 2, y también cuando la carga térmica es menor a este valor se apagará la planta 2 y entrará en funcionamiento la planta 1.
En base a los resultados, podemos asegurar que lo óptimo energéticamente es hacer el cambio del chiller de 120 toneladas hacia el chiller de 300 toneladas cuando la carga térmica en el edificio sea mayor a 75 tons. El ahorro generado es de 13,299 kWh al año, el cual equivale al 0.74% del consumo total anual.
Guías utilizadas para el examen BEMP
- ANSI/ASHRAE Standard 55-: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy.
- ANSI/ASHRAE Standard 62.1-: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality.
- Standard 90.1- : Energy Standard for Buildings except Low-Rise Residential Buildings (ANSI Approved; ANSI/ASHRAE/IESNA Standard 100-: Energy Conservation in Existing Buildings.
- ANSI/ASHRAE Standard 140-: Standard Method of Test for the Evaluation of Building Energy Analysis Computer Programs.
- ASHRAE Standard 209: Energy Simulation Aided Design for Buildings except Low-Rise Residential Buildings.
- ASHRAE Guideline 14-: Measurement of Energy and Demand Savings
Temas abarcados en el examen BEMP
• Establecer el alcance del modelamiento: Objetivos, Metodologías y selección de software.
• Componentes de los sistemas del edificio: Data climática, envolvente, sistemas HVAC, iluminación, cargas internas, distritos térmicos, energías renovables y controles.
• Aplicación en Edificios: Comparación de simulación, calibración, selección de métricas y desarrollo de la línea base.
• Interpretación de resultados: Verificación, corrección de errores y revisión de anomalías en data.
Beneficios de Commissioning (Cx)
Proceso de Commissioning
Se parte desde el prediseño, evaluando los requerimientos del propietario. Después durante la etapa de diseño se realiza una revisión y se verifica que cumpla con las condiciones estipuladas por el propietario. Documentos de construcción, verifica el índice, validación, pruebas profesionales, funcionales, se acompaña al entrenamiento del personal de mantenimiento y hay una verificación y un informe.
Guías usadas para el examen BCxP
Para certificarse hay que cumplir dos requerimientos con experiencia profesional y después hay que dar un examen
Temas abarcados en el examen BCxP
- Identificar el Alcance del Proyecto
- Desarrollar el equipo de Cx
- Manejar el presupuesto de Cx
- Identificar entregables de Cx
- Revisión de documentos del proyecto
- Monitorear la programación del proyecto/construcción
- Participación en reuniones del Proyecto
- Registro de Deficiencias
- Criterio de evaluación de pruebas pre-funcionales y funcionales
- Identificación de tareas dentro del proceso de Cx
- Desarrollo del Plan de Cx
- Desarrollo del Manual de Sistemas
- Desarrollo del Plan de Entrenamiento
- Revisión y análisis de Performance del edificios.
* Expofrio Perú, organiza la 14° Feria & Congreso Expofrio, la máxima exposición comercial del Hvac/r, que coloca a Lima-Perú como capital del Hvacr en América Latina. La Feria & Congeso se realiza el 20 y 21 de octubre 2023.
