INTRODUCCIÓN AL DESIGN BUILDER

Design Builder es un software, organizado en varios módulos, que permiten analizar una edificación, evaluando distintos parámetros como coste y optimización de la misma, sistemas HVAC, créditos de certificación LEED, evaluación CFD y simulación energética. Mediante el motor de cálculo de Energy Plus es posible simular el comportamiento energético de una edificación, analizando tanto los sistemas pasivos como los sistemas activos que la misma posea. (DesignBuilder|Lat 2018)

Mediante la simulación energética con Design Builder es posible obtener datos de consumos, costes de energía y producción y balances energéticos. Con todo ello, se puede llegar a analizar una edificación de forma exhaustiva, consiguiendo mejorar su eficiencia energética y reducir sus costes desde la fase de diseño del proyecto. (Gestor Energético Econova)

Dentro de las posibilidades que presenta el software, destaca la facilidad con la que se puede llevar a cabo un estudio energético de una edificación, tanto por medio de elementos activos de instalaciones como por medio del análisis de las estrategias pasivas necesarias para implementar el ahorro energético final. El software da la oportunidad de modelar detalladamente la envolvente de la edificación, estudiar la ventilación natural o mecánica así como la iluminación natural de la vivienda, incorporar protecciones solares, muros trombre, pozos canadienses, materiales de cambio de fase y cubiertas vegetales entre otros. Con los datos de la simulación se podrá observar fácilmente la trayectoria solar y las sombras de la edificación, la fluidodinámica computacional de la vivienda y del entorno, la radiación y ganancias solares interiores, el confort térmico en el interior de la vivienda, etc. De esta forma, se optimizará el diseño arquitectónico para el mejor aprovechamiento de los sistemas pasivos, aportando valor a la eficiencia energética del edificio sin la necesidad de aumentar los costes previstos y generando ahorros a largo plazo en la etapa de uso. (Gestor Energético Econova)

El software cuenta con ficheros climáticos de todo el mundo, base de datos de cerramientos, vidrios y materiales aprobados por el Código Técnico de la Edificación, además de permitir su exportación a LIDER para realizar los Certificados de eficiencia energética y calificación, importación gbxml y calcular la huella de carbono, el coste del ciclo de vida del edificio, permitir la exportación de planillas a Excel y el cálculo de condensaciones intersticiales. (AUREA CONSULTING SUSTAINABLE ARCHITECTURE AND ENGINEERING,S.L.)

Figura 43. Gráfico de las opciones que ofrece Design Builder. Fuente: https://www.designbuilder- lat.com/caracteristicas/descripcion-general

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Entre todos los softwares de simulación, Design Builder destaca en numerosos artículos publicados a lo largo de los años. La fiabilidad de programa se basa en su desarrollo a partir del motor de cálculo Energy Plus, programa de simulación energética desarrollado en 1997 por el Departamento de Energía de Estados Unidos. El software Energy Plus, de código abierto y sucesor del DOE-2.1E (Office od ENERGY EFFICIENCY & RENEWABLE ENERGY 2017), se basa en el método de balance de energético Heat Balance de ASHRAE, permitiendo conocer de forma detallada las condiciones de demandas, consumos, temperaturas y otros parámetros en cualquier periodo de tiempo, permitiendo evaluar la vivienda en numerosos aspectos incluidos los costes y las emisiones de CO2. (EnergyPlus 2019)

Numerosas comparativas llevadas a cabo a lo largo de los años como la realizada por D.B. Crawley, J. Hand, M. Kummert, y B.T. Griffith, en 2008 Contrasting the capabilities of building energy performance simulation programs publicada en la revista Building and Environment, han destacado la potencia del software Energy Plus en comparación con otros programas específicos para la simulación y certificación de las edificaciones. (Crawley et al. 20018)

Design Builder se desarrolló para completar la interfaz del motor de cálculo Energy Plus, incorporando plantillas formadas por bases de datos técnicos de materiales y cerramientos de acuerdo a sus características específicas y algunas normativas. En general, el programa destaca por ser bastante intuitivo y visual con numerosas oportunidades a la hora de modelar todos los detalles de la edificación objeto de estudio en cada caso para conseguir la mayor similitud posible con la realidad. (aureaconsulting 2015)

Sin embargo, aunque en general tanto el programa Design Builder como el Energy Plus son considerados como simuladores muy precisos, se presentan una serie de dificultades en los mismos que pueden generar problemas y porcentajes de error en las simulaciones.

El primero de estos problemas surge a la hora de situar el emplazamiento de la vivienda, el programa Design Builder tiene bases de datos de una gran cantidad de ciudades pero, en su totalidad, son capitales de provincias y países. Para la realización de la simulación en base a una plantilla con la ubicación y coordenadas exactas en otros lugares, se deben introducir los datos manualmente.

Otro de los problemas del programa se presenta analizando los datos climáticos en base a los archivos epw, ya que dichos archivos no presentan de forma correcta la totalidad de datos en relación con un clima particular. Este problema aparece de forma continuada en numerosos archivos climáticos, incluso los ajenos al Design Builder, como se pudo comprobar en el apartado de ‘Análisis climático del lugar’ de este documento, en el cual, se logró modificar el epw en base a datos climáticos específicos de bases climatológicas gracias al programa Elements.

Además de estos dos problemas, el programa Design Builder presenta una interfaz relativamente complicada donde se han de introducir numerosos valores para poder llevar a cabo la simulación. Dichos valores han de introducirse cuidadosamente puesto que un mínimo error en un valor afecta de forma importante a los resultados de la simulación, por lo que, para la correcta utilización del software, habrá que comprender todos los datos que demanda el programa. Por último, cabe destacar que aunque el avance tecnológico en los programas de simulación haya permitido aproximarse a niveles insospechados a la realidad, el Design Builder no deja de ser una aproximación a la realidad, cuyas simulaciones sólo podrán ser fiables si existen datos para ser contrastados y que permitan ajustar adecuadamente los parámetros del programa. Debido a estos problemas y a la incapacidad de contrastar los datos que se pudieran obtener por medio de la simulación con las características reales de la vivienda, se decidió consultar investigaciones ya realizadas que pudieran ofrecer una idea de los márgenes de error de los que dispone el programa. Entre las investigaciones consultadas destaca la realizada por Daniela Victoria Olmos Gormaz en 2013 en su tesis para la Universidad Politécnica de Cataluña Herramientas y técnicas para la determinación del comportamiento energético en la arquitectura,

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tanto por su actualidad como por la disposición en su comparación de datos de la vivienda elegida como caso de estudio que está construida y monitorizada. (Olmos Gormaz 2013)

En esta tesis se realiza la comparación de una serie de simulaciones de una vivienda, realizadas por medio de diferentes softwares, entre los cuales se encuentra el Design Builder, que se comparan, a su vez, con las mediciones obtenidas de la propia vivienda. Los resultados expresan la diferencia de temperatura de las condiciones exteriores e interiores en función de los parámetros de condiciones exteriores, temperaturas interiores, confort ganancias internas y pérdidas por cerramientos, simulados y medidos por separado en las diferentes estancias de la edificación y en diferentes periodos del año. Como resultados la autora obtuvo finalmente, en lo relativo al programa Design Builder, una diferencia de 0,1˚C entre la simulación y las condiciones climáticas exteriores de la vivienda y una diferencia de 1˚C entre la simulación y las condiciones interiores de la vivienda, presentando la simulación valores inferiores a los obtenidos en las mediciones. (Olmos Gormaz 2013)

En base a estos datos, se considera el programa Design Builder como un elemento fiable para conocer las características interiores de la vivienda objeto de estudio, siempre teniendo en cuenta que se presentará una diferencia con la realidad en el caso de que la vivienda se llegase a construir, aunque esa diferencia se considera mínima.

Dado a la gran capacidad del software para realizar una gran variedad de estudios en función de las condiciones de las edificaciones, finalmente se decidió simular la vivienda por medio del programa Design Builder. Con todo ello, se pretende fijar las bases de partida para la consecución de una vivienda autosuficiente, determinando así el grado de diseño de la vivienda en lo relativo a los parámetros que ofrece la arquitectura bioclimática, puesto que para alcanzar el objetivo fijado sobre la viabilidad de una vivienda unifamiliar autosuficiente energéticamente, se hace necesario un buen diseño bioclimático que aproveche todos los recursos disponibles para poder establecer el máximo confort interior sin ningún tipo de instalaciones activas, disminuyendo consecuentemente los consumos necesarios de calefacción y refrigeración, los cuales suponen el mayor gasto del campo edificatorio español.