Uso de la energía

OBJETIVO:

Aportar a la mitigación del cambio climático y optimizar los costos de operación mediante la reducción de la demanda de energía, teniendo en cuenta el confort del usuario final.

CONTRIBUCIÓN A:

REQUERIMIENTOS:

Este lineamiento tiene un requerimiento obligatorio y uno opcional

REQUERIMIENTO OBLIGATORIO: Reducción en el uso de la energía y generación de GEI

Se requiere que el proyecto tenga una disminución del consumo de energía del proyecto y en la generación de GEI, de acuerdo con alguna de las siguientes opciones:

Opción 1. Método por desempeño energético – Modelación energética

Esta opción aplica para proyectos de vivienda multifamiliar y unifamiliar, y para el cumplimiento del requerimiento obligatorio se debe demostrar una reducción en el porcentaje de métricas de costo y emisiones de gases de efecto invernadero (GEI – Alcance 2), de acuerdo con el PCI y PCIt calculado para el proyecto.

% Costo o GEI = 1 - ^PCI / _PCIt Índice de Costo de Rendimiento (PCI) / Índice de Costo de Rendimiento Objetivo (PCIt)

PCI = (Desempeño diseño propuesto (Coste de energía/GEI)) / (Desempeño de diseño línea base (Coste de energía/GEI))

PCI_t = (BBUEC + (FDE × BBREC)) / BBP

Donde,

BBUEC: Línea Base Energía No Regulada, de acuerdo a resultados de la modelación energética

BBREC: Línea Base Energía Regulada (incluye todos los sistemas definidos en las secciones 5 a 10 del estándar ASHRAE 90.1-2016.), de acuerdo a resultados de la modelación energética

BBP: Rendimiento del edificio Línea Base, de acuerdo a resultados de la modelación energética

FDE: Factor de desempeño del edificio, de acuerdo con Res. 0549. Ver tabla 29.

Para el cálculo se debe desarrollar un modelo energético de acuerdo con el Protocolo de Modelación CASA, el cual tiene las siguientes consideraciones:

• El protocolo está alineado con ANSI/ASHRAE/IESNA Standard 90.1–2016 y sus erratas, incluyendo únicamente las disposiciones obligatorias establecidas como anexo en el documento, las cuales están alineadas con los climas y métodos de construcción colombianos.
• Define los parámetros de modelación y metodologías específicos para vivienda multifamiliar y vivienda unifamiliar.
• Los cálculos tienen en consideración Factores de Desempeño del Edificio (FED), los cuales están alineados con los métodos de construcción del mercado colombiano, la resolución 0549 y los climas establecidos en esta.
• El camino de evaluación se debe realizar de acuerdo con la sección 4.2.1.1 de ASHRAE 90.1-2016, opción C: Utilizar el método de evaluación del rendimiento del Apéndice G. Si se utiliza el Apéndice G, el Índice de Costo de Rendimiento (PCI) debe ser igual o inferior al Índice de Costo de Rendimiento Objetivo (PCIt) según la metodología proporcionada en la norma. Se debe documentar el PCI, el PCIt y el porcentaje de mejora utilizando métricas de costo y emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).

• El cálculo de la huella de carbono se limitará únicamente a Alcance 2 (Scope 2). Las emisiones totales de gases de efecto invernadero (GEI), en términos de equivalentes de dióxido de carbono (CO2eq), se calcularán para la calificación de referencia de la eficiencia del edificio y para la calificación de eficiencia del edificio propuesto, y el porcentaje de mejora se determinará utilizando las emisiones equivalentes de dióxido de carbono.
• Para calcular la huella de carbono de un proyecto, es necesario utilizar factores de emisión específicos para cada fuente de emisión. En el caso del aprovechamiento energético de los combustibles, se pueden utilizar los factores de emisión de CO2 dispuestos por la Unidad de Planeación Minero-Energética (UPME), los cuales se encuentran disponibles en la calculadora FECOC 2016.

Los cálculos se realizarán de acuerdo con los requerimientos de la Opción 1 del Requerimiento Obligatorio.

Opción 2: Método prescriptivo

Se deberá demostrar una mejora en el desempeño del proyecto en las métricas de costo y emisiones de gases efecto invernadero (GEI – Alcance 2), de acuerdo con la línea base de sistemas definidas en el E1_ CASA_Calculador prescriptivo.

Los puntos se distribuirán en cinco de los sistemas analizados por la opción prescriptiva de acuerdo con su impacto por los climas, como se muestra en la siguiente tabla.

El proyecto podrá seleccionar una o varias alternativas relacionadas con los sistemas analizados hasta un máximo de 9 puntos. La validación se realiza por medio del Calculador CASA Uso de Energía y GEI, de acuerdo con los requerimientos de la Opción 2 del Requerimiento Obligatorio.

Evaluación de Sistemas

En el análisis se debe incluir todas las áreas del proyecto (unidades residenciales + zonas comunes, para proyectos multifamiliares).

Alternativa 1: Envolvente

Se debe demostrar una mejora en todos los elementos analizados en la envolvente, en por lo menos tres de las seis categorías analizadas:

• Techo
• Muro (sobre terreno y por debajo de terreno)
• Pisos
• Placas
• Puertas
• Ventanería (vertical y horizontal)

Alternativa 2: Iluminación

Demostrar un ahorro de densidad de potencia de iluminación (LPD) interior de por lo menos el 30% respecto a la línea base del estándar ASHRAE 90.1-2016 sección 9.

Para iluminación exterior se debe demostrar un ahorro para las Tradable Surfaces (superficies negociables) respecto a la línea base del estándar ASHRAE 90.1-2016 sección 9 de por lo menos el 30%.

Alternativa 3: Agua Caliente

Tener equipos de calentamiento de agua que tengan una eficiencia térmica (Et) que este 10% por encima de los valores mínimos definidos en la tabla 7.8 del estándar ASHRAE 90.1-2016.

Alternativa 4: HVAC

El proyecto debe cumplir con alguno de los siguientes requerimientos:

• Demostrar que el proyecto no requiere de equipos de acondicionamiento (aire acondicionado o calefacción), garantizando el confort térmico para los ocupantes (ver requerimiento obligatorio B2 Confort Térmico).
• Tener equipos de HVAC que tengan una eficiencia mínima que este 10% por encima de los valores mínimos definidos en las tablas 6.8.1-1 a 6.8.1-16 del estándar ASHRAE 90.1-2016.

Alternativa 5: Otros Equipos

Instalar en el proyecto equipos con calificación RETIQ A o B, garantizando eficiencia energética del proyecto. La evaluación se realizará sobre las siguientes categorías de equipos:

• Lavadoras
• Neveras
• Calentadores de agua eléctricos
• Acondicionadores de aire unitarios
• Calentadores de agua a gas
• Gasodomésticos para cocción de alimentos

Para lograr el cumplimiento se debe demostrar que todos los equipos instalados dentro del proyecto, para por lo menos tres categorías, cumplen con el requerimiento.

POSIBLES ESTRATEGIAS:

La Norma 209 de ASHRAE es una herramienta valiosa para el proceso de diseño al proporcionar una metodología detallada para aplicar la modelación energética. Se recomienda que los equipos de proyecto utilicen las directrices establecidas en la norma ASHRAE 209 como una práctica óptima para informar el diseño a través de la modelización energética. Aunque no es obligatorio, el uso de esta norma puede mejorar significativamente el rendimiento energético de los edificios y reducir su impacto ambiental. Por lo tanto, es necesario revisar el protocolo de modelación energética de CASA y consideren su implementación en sus diseños.

A continuación, se presentan unos pasos recomendados para el cumplimiento del requerimiento obligatorio.

Opción 1. Método de desempeño energético

• Determine el clima para el proyecto, de acuerdo con la clasificación de la resolución 0549.
• Revise las disposiciones obligatorias de acuerdo con el anexo del Protocolo de Modelación CASA, en el cual se establecen los requerimientos mínimos para los siguientes sistemas:
  • Envolvente del edificio
  • HVAC
  • Agua Caliente
  • Equipos Eléctricos
  • Iluminación
  • Otros equipos
• Incluya los parámetros establecidos en las disposiciones obligatorias del Protocolo deModelación CASA como líneas base de los diseños técnicos del proyecto.
• Desarrollar un modelo diagnóstico del proyecto (Caja simple o Shoe box model), el cual servirá para identificar los principales sistemas que afectan la eficiencia energética del proyecto.
• Durante el proceso de diseño, se sugiere usar iteraciones para el proceso de toma de decisiones
  1. Optimizar la eficiencia energética del proyecto.
  2. Evaluar el impacto de los cambios y ajustar los diseños.
  3. Hacer un análisis costo-beneficio de los cambios de diseño.
  4. Revisar la reducción de los GEI generados por el proyecto.

• Desarrolle el modelo final, y compárelo con el modelo base que refleje los requisitos mínimos definidos en el Protocolo de Modelación CASA.
• Calcule el porcentaje de ahorro del PCI respecto PCIt para costos y GEI.

Cálculo de PCI e PCIt

• PCI = Índice de Rendimiento de Costos calculado de acuerdo con la sección G1.2 de ASHRAE 90.1-2016, tal como se ha descrito anteriormente.
• PCIt se calcula como se muestra a continuación:

PCIt = [BBUEC + (FDE x BBREC)] / BBP

donde:

BBUEC = Línea Base Costo Energía No Regulada.
BBREC = Línea Base Costo Energía Regulada.5
BBP = Rendimiento del edificio Line Base.6
FDE = Factor de desempeño del edificio, de acuerdo con Res. 0549.

Opción 2: Método prescriptivo

• Determine el clima para el proyecto, de acuerdo con la resolución 0549.
• Revise las disposiciones obligatorias de la certificación CASA para el respectivo clima de acuerdo con el E1_CASA_Calculador prescriptivo, en el cual se establecen los requerimientos mínimos para los siguientes sistemas:
  • Envolvente del edificio
  • HVAC
  • Agua Caliente
  • Equipos Eléctricos
  • IluminaciónOtros
  • equipos
• Incluya los parámetros establecidos de la certificación CASA en las disposiciones obligatorias como líneas base de los diseños técnicos del proyecto.
• Evaluar para cada uno de los diseños técnicos el cumplimiento de los parámetros establecidos en las disposiciones obligatorias de la certificación CASA.

DOCUMENTACIÓN REQUERIDA:

SOSTENIBILIDAD EJEMPLAR:

Solo para Opción 1, lograr mínimo 30% para costo y GEI.

HACIA NETO CERO:

Solo para Opción 1, lograr mínimo 40% para GEI.

EJEMPLO:

Método prescriptivo

Este método se trabajará con el Calculador CASA Uso de Energía y GEI, el cual cuenta con un instructivo y con un ejemplo para vivienda Multifamiliar y Unifamiliar. Favor remitirse a la herramienta para mayor detalle.

Método de desempeño energético

Se demuestra que se ha llevado a cabo una simulación exhaustiva de la línea base en todas las rotaciones para el desempeño de la línea base, y que se ha obtenido un promedio de los resultados. Esto implica realizar un análisis detallado de la línea base en todas sus configuraciones posibles (0°, 90°, 180° y 270°), y evaluar el rendimiento del sistema en cada una de ellas. Vea el ejemplo en Tabla 32 Rendimiento línea base energía regulada y Tabla 33 Rendimiento línea base energía no regulada. El promedio calculado para cada consumo de cada una de las rotaciones descritas deberá ser comparada con los resultados obtenidos en el diseño propuesto para determinar la optimización lograda por el diseño.

Rendimiento de la línea base

Tenga en cuenta que con resultados del modelo, se verifica la diferencia entre la línea base y el modelo propuesto estos deben cumplir con los requerimientos de ASHRAE 90.1-2016.Véase la Tabla 3 Rendimiento de la línea base y propuesta de diseño energía regulada. y Tabla 4 Rendimiento de la línea base y propuesta de diseño energía no regulada.

Rendimiento de la línea base y propuesta de diseño

Cálculo del Índice de Rendimiento de Costo y PCIt

De acuerdo con los resultados anteriores es necesario continuar con el cálculo del índice de coste de desempeño así:

PCI = Desempeño diseño propuesto (Coste de energía) / Desempeño de diseño linea base (Coste de energía)

Luego, para el PCI target debemos tener en cuenta el costo de energía de la línea base:

PCIt = [BBUEC + (FDE x BBREC)] / BBP

BBUEC = Línea Base Costo Energía No Regulada.
BBREC = Línea Base Costo Energía Regulada.7
BBP = Rendimiento del edificio Line Base.8
FDE = Factor de desempeño del edificio, de acuerdo con Res. 0549 (Pendiente por definir factores según clima)