Introducción

El Consejo Superior de los Colegios de Arquitectos de España y CYPE Ingenieros establecen un convenio para proporcionar al arquitecto una herramienta para el cumplimiento del CTE DB HE-1 por la Opción General.

El objetivo de este convenio es dotar a los profesionales de una aplicación gratuita para facilitar el cumplimiento del CTE DB HE-1, que incluya soporte técnico gratuito y actualizaciones periódicas. Para ello, el CSCAE y CYPE ofrecerán al Ministerio de Vivienda una aplicación, desarrollada por CYPE y validada por el CSCAE, que cumpla los requisitos para poder ser reconocida como alternativa al programa LIDER, y que el Ministerio de Vivienda pueda poner a disposición de los usuarios si decide que puede sustituir a la actual aplicación LIDER.

Desde la aparición del programa LIDER, el CSCAE es consciente de las dificultades que encuentran los usuarios de esta aplicación del Ministerio de Vivienda, y entiende que debe facilitar al arquitecto el cumplimiento del CTE DB HE-1 mediante herramientas de simulación energética que puedan ser utilizadas no sólo para verificar el cumplimiento normativo, sino también como herramientas de diseño, con el consiguiente ahorro de energía.

Con el propósito de facilitar el uso de la aplicación LIDER, CYPE ya ha desarrollado una pasarela que permite una cómoda modelización del edificio y su exportación a la herramienta ministerial, con la que se puede verificar el cumplimiento del CTE DB HE-1. Además, la aplicación desarrollada por CYPE permite la verificación del cumplimiento del CTE DB HE-1 por la Opción Simplificada en los casos en que dicha opción resulta aplicable. Para los casos no contemplados por la herramienta ministerial, CYPE ha desarrollado un módulo de exportación al programa EnergyPlus, considerado uno de los programas más avanzados a nivel mundial en el campo de la simulación energética. El programa DOE-2, utilizado en la aplicación CALENER GT del Ministerio de Energía, es el predecesor de EnergyPlus. La aplicación desarrollada por CYPE permite no sólo la exportación a EnergyPlus del edificio introducido (Edificio Objeto), sino también la exportación del Edificio de Referencia, tal y como lo define el CTE DB HE-1, y la comparación entre los resultados obtenidos por EnergyPlus para ambos edificios.

La herramienta que CYPE Ingenieros ha desarrollado para este convenio será revisada y validada por el Consejo Superior de los Colegios de Arquitectos de España y contará en todo momento con la colaboración de ambas entidades para garantizar la calidad del producto.

Entrada de datos manual

El usuario puede definir los constructivos con o sin ayuda de ficheros de dibujo en formato DXF, DWG, JPEG, JPG, BMP, WMF, EMF o PCX.

Una propiedad de este programa que los diferencia del resto de programas, es la rapidez de introducción de datos. La razón de esta celeridad se debe a una separación entre la introducción de los elementos constructivos y la definición de los locales o recintos.

Se incluye una base de datos con las condiciones geográficas de todos los municipios de España. El programa toma los datos climáticos según el apéndice D del documento básico HE 1 del CTE a las condiciones geográficas del municipio modificando los parámetros en función de la diferencia de altura respecto al nivel del mar.

El usuario introduce todos los cerramientos, huecos, forjados y cubiertas del edificio sin importar a qué recinto pertenecen. Este trabajo se realiza cómodamente con una plantilla en formato DXF, DWG, JPEG, JPG, BMP, WMF, EMF o PCX; por tanto, no es necesario medir en ningún momento los cerramientos ni los huecos. El hecho de poder importar plantillas con todos los formatos indicados permite al usuario utilizar incluso una hoja escaneada con la instalación y los elementos constructivos, lo que facilita la introducción de datos.

Es posible definir puentes térmicos lineales y planos para ventanas.

Los puentes térmicos lineales son utilizados para la exportación a EnergyPlus™. El usuario puede definirlo mediante la selección de esquemas que indican la posición del aislamiento en el cerramiento (del mismo modo que se hace en LIDER), o indicando la transmitancia lineal y el factor de temperatura superficial interior. Para facilitar su introducción, el programa ofrece unos valores usuales de proyecto facilitados por Josep Solé Bonet de la empresa URSA.

Los puentes térmicos planos son utilizados para la confección de las fichas justificativas de la opción simplificada del DB HE 1 Limitación de la demanda energética. El usuario puede introducir el dintel, la caja de persiana, el alféizar y el nicho u hornacina definiéndolos por capas como un cerramiento más. El programa ofrece al usuario unos cerramientos predefinidos para poder ser utilizados en la simulación de los puentes térmicos planos producidos por dichos elementos.

Además, pueden definirse dispositivos de sombras laterales y en voladizo en las ventanas. Estos datos se exportan a EnergyPlus™. Las sombras de voladizos también intervienen en el cálculo de las fichas justificativas de la opción simplificada del DB HE 1 Limitación de la demanda energética.

No es necesario aportar los datos de las ventanas cada vez que se introduce una. El programa permite definir varias tipologías de ventanas con todas sus características y el usuario sólo tiene que seleccionar el tipo cuando va a introducirlas. Si se modifica alguna de las propiedades, la corrección afectará a todas las ventanas de la obra del mismo tipo.

El programa ofrece bibliotecas de cerramientos, tabiquerías, forjados y cubiertas que el usuario puede ampliar. Existe otra biblioteca de materiales (también ampliable) con los que se pueden obtener nuevos elementos constructivos.

También incluye la biblioteca de materiales de LIDER para la confección de los cerramientos, tabiquerías, forjados, tejados y azoteas que se introduce en el programa CSCAE HE1. Si se utilizan estos materiales, el usuario no tendrá que justificar los materiales de los cerramientos introducidos, ni cambiarlos por los oficiales si decide exportar el edificio a EnergyPlus™. Las bibliotecas de cerramientos, tabiquerías, forjados y cubiertas, incluidas en el programa, están confeccionadas con los materiales de LIDER.

También es posible contemplar el efecto de las sombras de edificios próximos. El programa permite introducir el contorno y la altura de edificios u obstáculos adyacentes para que, a la hora de exportar a EnergyPlus™, se tengan en cuenta las sombras que producen en nuestro edificio.

La orientación se define una única vez, y el programa asigna automáticamente a todos los elementos exteriores la correspondiente orientación.

Una vez establecidos los elementos, el usuario introduce los recintos utilizando los recintos predefinidos más usuales según el tipo de proyecto, o una biblioteca que podrá moldear según su experiencia. De esta forma, podrá introducir todos estos datos de una sola vez y correctamente, ya que la biblioteca garantiza la utilización de los mismos datos en otras obras.

Los datos que incorpora cada recinto son los siguientes:

• Condiciones interiores
• Ocupación
• Iluminación
• Ventilación (con posibilidad de establecerla según la normativa vigente)
• Equipos u otras cargas

El recinto se define señalando el punto donde se desea colocar, y el programa designa automáticamente los cerramientos que lo envuelven.

En cualquier momento, el programa puede mostrar la vista 3D del edificio, lo que permite al usuario localizar los posibles errores en la introducción de los elementos constructivos.

Resultados, listados y planos

Comprobaciones en pantalla

Una vez introducido el edificio con sus elementos constructivos y recintos,  CSCAE HE1 es capaz de indicar el lugar donde se produce las incidencias con el cumplimiento de la exigencia básica HE 1. De esta forma el proyectista puede realizar los cambios oportunos ahorrando tiempo en el diseño del edificio.

CSCAE HE1 proporciona además listados completos, tanto de datos como de resultados. Tras su vista preliminar, pueden imprimirse directamente o exportarse como fichero de texto (TXT), HTML, PDF, RTF o DOCX. Los listados generados son los siguientes:

Descripción de materiales y elementos constructivos

Cumplimiento del CTE DB HE 1. Limitación de la demanda energética

Opción simplificada

Opción general (Exportación a EnergyPlus™)

Generación de planos

CSCAE HE1 dispone de una potente herramienta de generación de planos con la que el técnico no tendrá que acceder a programas de CAD para generar los planos. En ellos se pueden incluir elementos constructivos de plantillas en formato DXF, DWG, JPEG, JPG, BMP, WMF o PCX.

Exportación a EnergyPlus™

EnergyPlus™ es un programa de simulación térmica y energética de edificios desarrollado por DOE (Department of Energy, Estados Unidos) con el que se pueden realizar estudios de demanda y consumo energético.

El uso de EnergyPlus™ como motor de cálculo en CSCAE HE1 es un complemento para realizar el estudio térmico y energético de un edificio. Además, se convierte en una herramienta al uso para los casos en los que las soluciones constructivas empleadas no puedan ser procesadas por LIDER.

Por otra parte, EnergyPlus™ supera sin problemas los test de la Agencia Internacional de la Energía (I.E.A.), requisito fundamental para la validación de los programas alternativos a LIDER.

El programa CSCAE HE1 permite a sus usuarios utilizar las ventajas de EnergyPlus™ de dos modos: exportando los datos introducidos a este programa o utilizándolo como motor de cálculo. Ambas opciones son posibles ejecutando desde la opción de programa; menú Archivo > Exportar > EnergyPlus™.

Dicha opción, realiza la exportación generando un fichero en formato IDF (Input Data File) que puede leer EnergyPlus™.
La exportación puede realizarse de dos formas:

• Completa para todos los recintos. Esta opción se debe utilizar en edificios terciarios con una gran variedad en la tipología de recintos.
• Simplificada: para cada unidad de ocupación. Esta opción se debe emplear en todos los edificios de viviendas así como en edificios terciarios con un número de recintos muy elevado.

Tras seleccionar la opción deseada, se muestra otro diálogo con una vista 3D del edificio, y un nombre y una ubicación del archivo IDF, dados por defecto, que pueden ser modificados por el usuario.

Este diálogo también muestra la opción Ejecutar el programa “Visualizador de datos exportados a EnergyPlus™” tras finalizar la exportación. Activar esta opción supone utilizar EnergyPlus™ como motor de cálculo. Si no se activa, solamente se genera el fichero de exportación IDF que podrá leerse con EnergyPlus™, instalado como programa independiente. El programa EnergyPlus™ puede descargarse de su página Web oficial si se desea instalar de modo independiente.

El entorno de trabajo de EnergyPlus™ está basado en la introducción de datos numéricos, y los resultados se muestran también del mismo modo. La exportación a EnergyPlus™ aprovecha los datos introducidos en CSCAE mediante su entorno gráfico y evita la tediosa labor que supone introducir todos los datos de partida mediante valores numéricos. La obtención de resultados, tras el cálculo con EnergyPlus™, permite al usuario estudiar los datos obtenidos sin interferencia de ningún otro software.

En cualquier caso, la práctica habitual de los usuarios es utilizar esta importante y reconocida herramienta de cálculo térmico y energético (EnergyPlus™) mediante un entorno que no sólo le posibilite introducir los datos de un modo gráfico e intuitivo, sino también obtener automáticamente documentos para justificar el cumplimiento de la normativa vigente de su edificio.

EnergyPlus™ como motor de cálculo en CSCAE HE1

CYPE Ingenieros ha adquirido la licencia que le permite utilizar EnergyPlus™ como motor de cálculo para ofrecer a los usuarios de CSCAE HE1 las ventajas de este reconocido programa, sin necesidad de tener que instalarla independientemente y utilizándola para generar automáticamente los documentos que le permitan justificar el correcto funcionamiento energético y térmico del edificio que se está proyectando.

Cuando se ejecuta la exportación a EnergyPlus™, si el usuario activa la opción Ejecutar el programa “Visualizador de datos exportados a EnergyPlus™” tras finalizar la exportación, se pone en funcionamiento esta herramienta, la cual permite utilizar EnergyPlus™ como motor de cálculo. El Visualizador de datos exportados a EnergyPlus™ tiene varias prestaciones, a las que se accede seleccionando los botones situados en la parte superior izquierda del visualizador:

• Botón Vista 3D
  Muestra los datos exportados a EnergyPlus™ tanto para el edificio objeto como para el edificio de referencia.
• Botón Resultados
  Calcula con EnergyPlus™ el edificio objeto y el edificio de referencia y visualiza los resultados obtenidos.
• Botón Comprobación de demanda de energía
  Genera un completo listado del edificio, de cada unidad de uso y de cada recinto mostrando el porcentaje de demanda térmica del mismo respecto al total. Además muestra las partes en las que se descompone la demanda térmica (cerramientos, huecos, ventilación, ocupación, iluminación y equipamiento).
• Botón CTE DB HE1 Opción General
  Genera un listado justificativo del cumplimiento de la Opción General del DB HE1.

Visualización de datos exportados a EnergyPlus™

Con el botón Vista 3D seleccionado, el proyectista puede consultar en pantalla la geometría y las características que han sido exportadas a EnergyPlus™ tanto del edificio objeto como del edificio de referencia. Se enumeran a continuación los parámetros que pueden visualizarse:

• Proyecto:
• Localidad
• Zona horaria
• Latitud
• Longitud
• Altitud
• Orientación
• Edificio
• Número de plantas
• Número de recintos
• Planta
• Cota sobre la rasante
• Altura
• Número de recintos
• Recinto
• Planta
• Tipo de uso
• Clase de higrometría
• Área
• Altura
• Volumen
• Tablas de actividad
• Elemento constructivo
• Cerramiento
• Superficie
• Materiales (espesor, conductividad, densidad, calor específico y resistencia térmica)
• Hueco
• Superficie
• Cristal  y marco (transmitancia térmica y factor solar)
• Puentes térmicos
• Hueco de ventana
• Encuentro forjado fachada
• Encuentro cubierta fachada
• Encuentro suelo exterior fachada
• Esquina saliente
• Esquina entrante
• Pilar
• Unión solera pared exterior
• Sombras propias
• Sombras externas (superficie)

Documentos generados por CSCAE HE1 tras el cálculo con EnergyPlus™

Los documentos generados por el Visualizador de datos de EnergyPlus de CSCAE HE1, son los siguientes:

• Demanda térmica mensual del edificio y de los recintos (Botón Listado de demandas)
• Justificación del cumplimiento del DB HE 1 por la Opción General (Botón CTE DB HE1 Opción general)

Más velocidad de cálculo en el motor EnergyPlus™ con los multiprocesadores

El cálculo riguroso de la demanda térmica que realiza EnergyPlus™ implica un número elevado de operaciones, lo que aumenta sustancialmente el tiempo de cálculo. Por otro lado, para realizar la justificación de la exigencia básica HE-1 es necesario calcular la demanda térmica del edificio objeto y del edificio de referencia. Es posible utilizar los multiprocesadores gestionando simultáneamente el edificio objeto y el edificio de referencia y disminuyendo aproximadamente un 50% el tiempo de cálculo con EnergyPlus™.

Reutilización de los datos introducidos

El trabajo empleado en la introducción de datos se aprovecha en los módulos de Instalaciones del edificio de CYPE Ingenieros para:

• Analizar el cumplimiento del DB HR del CTE según la opción general de cálculo descrito en dicho documento básico.
• Obtener los listados y realizar las comprobaciones prescritas en el DB SI Seguridad en caso de incendio.
• Obtener los listados y realizar las comprobaciones prescritas en el DB HS 1 Protección frente a la humedad.
• Obtener los listados y realizar las comprobaciones prescritas en el DB HS 2 Recogida y evacuación de residuos.
• Obtener los listados y realizar las comprobaciones prescritas en el DB HS 3 Calidad del aire interior.
• Obtener los listados y realizar las comprobaciones prescritas en el DB HS 4 Suministro de agua.
• Obtener los listados y realizar las comprobaciones prescritas en el DB HS 5 Evacuación de aguas.
• Obtener los listados  y realizar las comprobaciones prescritas en el DB HE 2 Rendimiento de las instalaciones térmicas.
• Obtener los listados  y realizar las comprobaciones prescritas en el DB HE 4 Contribución solar térmica de agua caliente sanitaria.
• Obtener los listados y realizar las comprobaciones prescritas en el DB HE 3 Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación y DB SUA 4 Seguridad frente al riesgo causado por iluminación inadecuada.
• Obtener los listados  y realizar las comprobaciones prescritas en el DB SU 8 Instalación de seguridad frente al riesgo causado por la acción del rayo.
• La instalación de gas del edificio incluido su presupuesto.
• La instalación eléctrica con la generación automática del proyecto completo listo para visar (incluido su presupuesto).
• La infraestructura común de telecomunicaciones con la generación automática del proyecto ICT completo listo para visar (incluido su presupuesto).

 

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