Caso de Estudio

Con el apoyo de una beca FPI del Plan Nacional I+D+i 2009‐2012, se lleva a cabo una tesis doctoral sobre la metodología del diseño basado en prestaciones aplicada al proyecto arquitectónico (Performance-based design in architecture) que está vinculada a este proyecto de investigación. En esta tesis se investiga la aplicación de esta metodología en el proceso de proyecto para mejorar del rendimiento energético de los edificios.

Para comprender las posibilidades de aplicación de la metodología basada en prestaciones, se está utilizando como caso de estudio un edificio de viviendas sociales recientemente construido en Cerdanyola del Vallès, Barcelona. En el caso de estudio se analiza el proceso de toma de decisiones seguido por el equipo redactor del proyecto, y se proponen procesos alternativos basados en la utilización de un sistema de información energética como el que se desarrolla en RÉPENER. Los resultados del caso de estudio se extrapolarán para así definir unas pautas que guíen al equipo de proyecto en la toma decisiones con el fin de mejorar la eficiencia energética de los edificios.

A diferencia de un proceso de diseño tradicional, cuya naturaleza jerárquica y secuencial sugiere que las decisiones de diseño se hacen una tras otra a medida que el proceso de diseño avanza, en el proceso de proyecto que se reproduce en el caso de estudio se propone que las decisiones en las etapas avanzadas de diseño pueden ayudar a los diseñadores a reconsiderar las decisiones previamente tomadas, mediante la vinculación de la información generada a lo largo de las diversas fases del proceso de diseño. Por consiguiente, el proceso de diseño se puede organizar en base a dos estructuras abstractas: una, que comprende una serie de etapas en el tiempo –es decir, diseño, desarrollo, construcción y uso–, y otra, que describe un proceso de decisiones cíclico basado en una serie de acciones sistemáticas que incluyen simulación, análisis y evaluación, proceso que se repite en cada etapa teniendo en cuenta diferentes indicadores de rendimiento (IP). Del mismo modo, un flujo de información se genera a partir de dos niveles principales de retroalimentación [Figura 1]: el primero, en el que las decisiones de diseño se toman con el apoyo de la simulación energética en cada fase de diseño; el segundo, que vincula la información generada a lo largo de las distintas etapas del proceso de diseño. De esta manera, una propagación bidireccional de los resultados de los procesos de toma de decisiones aumenta el conocimiento sobre el proyecto en cuestión, sobre todo en las etapas iniciales, cuando no están disponibles datos consistentes sobre el proyecto.  

El proceso de diseño y el objeto de diseño, es decir, los resultados del proceso de diseño, se han entendidos como sistemas congruentes, el uno complementando el otro. Por lo tanto, el edificio se ha considerado como un sistema compuesto de diferentes subsistemas (sistema, subsistemas, componentes), los cuales, al interactuar entre ellos, condicionan el comportamiento energético global del edificio. De esta manera, el edificio es abordado a las diversas escalas a través de los diversos niveles de la estructura abstracta propuesta, de lo general (sistema del edificio) hasta el nivel más detallado (componentes), y del nivel de detalle al nivel general [Figura 2]. Al variar los parámetros que en cada nivel definen los sistemas que componen el edificio, se obtienen distintas alternativas del proyecto. La eficiencia energética de las diferentes variantes del proyecto se evalúa utilizando diversas herramientas de cálculo con el fin de valorar su rendimiento energético (confort, consumo energético, demanda de calefacción y refrigeración, impacto medioambiental, etc.). De esta manera se comparan las variables que definen el proyecto en una fase de su desarrollo (design variables) con su rendimiento energético (performance variables). A partir de esta comparación, el arquitecto puede elegir la solución que, por sus prestaciones, es capaz de cumplir con los estándares establecidos de eficiencia energética. La comparación entre las variables de diseño y las variables de rendimiento energético (energy performance) se lleva a cabo de forma iterativa a lo largo ciclo de vida del edificio, generando información más específica y detallada a medida que el proyecto avanza. De esta manera, se pueden comparar datos obtenidos en la fase de proyecto con los del edificio en funcionamiento. Bajo esta perspectiva, el propio diseño es considerado como parte de un proceso más amplio que abarca todo el ciclo de vida del edificio –diseño, desarrollo, construcción, uso– de manera que los indicadores del comportamiento energético pueden ser tenidos en cuenta en cada fase del ciclo.

Comparando el proceso que ha llevado a la construcción del edificio a través de un enfoque tradicional, con el proceso de diseño alternativo propuesto en este trabajo (metodología de diseño basada en prestaciones), se pueden sacar algunas conclusiones. A pesar de que el conocimiento y la experiencia del diseñador pueden ser suficientes para tomar algunas decisiones básicas al principio del proceso de diseño en tema de eficiencia energética, a medida que avanza el proceso de diseño, decisiones más específicas se deben tomar por medio del uso de la simulación energética. A diferencia de otros problemas de diseño, las decisiones de diseño que conducen a una mayor eficiencia energética no se puede hacer intuitivamente a causa de las complejas interacciones entre los diferentes componentes de la construcción. Además, la información detallada sobre el rendimiento de los componentes del edificio puede ser particularmente útil en las primeras fases de diseño para cambiar ideas preconcebidas sobre la supuesta eficacia de algunos sistemas del edificio (materiales y sistemas constructivos). Como se ha podido experimentar con este caso de estudio, a pesar de que el proceso de diseño “tradicional” adoptado por los arquitectos ha llevado a una solución de diseño que cumple con el objetivo de la eficiencia energética, no se ha podido incrementar por medio del proceso de diseño el conocimiento de los arquitectos. Los arquitectos has usado el mismo sistema constructivo utilizado en proyectos anteriores, como si fuera la única solución posible.

La implementación de una metodología de diseño basada en prestaciones puede ayudar a mejorar el rendimiento general de los edificios en uso, brindando la oportunidad de una innovación organizativa y tecnológica en el proceso de construcción y de proyecto. Sin embargo, cuando esta metodología se implementa en la práctica del diseño, no existen herramientas de simulación energética que pueden soportar todas las etapas de decisiones del proceso de diseño. Por lo tanto, un arquitecto tiene que utilizar diferentes herramientas en cada etapa de diseño, tratando por separado problemas de diseño específicos.

El sistema de información energética RÉPENER puede apoyar el proceso de toma de decisiones descrito anteriormente por medio de la organización de la información obtenidas con las diversas herramientas de simulación energética en las diferentes etapas de diseño, construcción o uso. Se pueden introducir en RÉPENER los datos (parámetros y resultados) de una simulación (performance variables) para compararlos con valores de referencia (benchmarking), o con los datos de la simulación de otros proyectos similares [Figura 3]. Asimismo, RÉPENER proporciona información sobre proyectos eficientes energéticamente y de buenas prácticas, información que puede servir al arquitecto para establecer los criterios de diseño (design variables) en base a datos contrastados. La comparación entre los resultados obtenidos en diversas simulaciones permitiría mejorar su fiabilidad. En definitiva, se trata de verificar con el caso de estudio, la funcionalidad del sistema de información energética RÉPENER en la fase de proyecto.

Figura 1

Figura 1. El proceso de diseño es representado como un proceso linear con dos niveles de retroalimentación: el primero, un proceso de retroalimentación que se repite en cada etapa del proyecto con el apoyo de la simulación energética; el segundo que vincula la información generada a lo largo de las distintas etapas del proceso de diseño.

Figura 2

Figure 2 Congruentemente con el proceso de diseño, el edificio es considerado a diferentes escalas, de lo general al detalle, y viceversa.

Figura 3. Datos de la simulación energética introducidos en el repositorio RÉPENER, y comparado con los valores de referencia (benchmarks).