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Eficiencia Energética…Energía y Atmósfera
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Fabián González Candia
Jefe Área Energía y Construcción
[email protected] 28 Abril 2011
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Introducción
Estrategias de Diseño Integrado
Diseño y Uso de Tecnologías Eficientes
Simulación Computacional
Comisionamiento
Evaluación de Proyectos Eficientes
Agenda
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Introducción
Algunos números sobre CONSUMO ENERGÉTICO en Chile
Consumo Energético Sectorial en Operación [GWh]
Transporte Industria y Minería Edificio
Derivados Petróleo 120.970 48.460 17.913
Electricidad 496 42.613 19.059
Carbon 0 5.341 60
Gas Natural 195 899 7.079
Leña 0 22.009 39.908
Fuente: Balance Nacional de Energía año 2008
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Algunos números sobre CONSUMO ENERGÉTICO en Chile
Consumo Energético Sectorial en Operación [GWh]
Transporte Industria y Minería Edificio
Derivados Petróleo 120.970 48.460 17.913
Electricidad 496 42.613 19.059
Carbon 0 5.341 60
Gas Natural 195 899 7.079
Leña 0 22.009 39.908
Fuente: Balance Nacional de Energía año 2008
Introducción
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Algunos números sobre CONSUMO ENERGÉTICO en Chile
Consumo Energético Sectorial en Operación [GWh]
Transporte Industria y Minería Edificio
Derivados Petróleo 120.970 48.460 17.913
Electricidad 496 42.613 19.059
Carbon 0 5.341 60
Gas Natural 195 899 7.079
Leña 0 22.009 39.908
Fuente: Balance Nacional de Energía año 2008
2004 2005 2006 2007 2008
Consumo 68.212 68.337 69.500 72.062 72.243
65.000
67.000
69.000
71.000
73.000
75.000
Ener
gía
[GW
h]
5,6 %
Introducción
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Este panorama proyecta 2 RESULTADOS….
Agotamiento de recursos NO renovables
Aumento de las emisiones GEI
La Solución …
EFICIENCIA ENERGÉTICAy el uso de Energías Renovables No Convencionales
Eficiencia Energética
y el uso de ERNC
Introducción
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
¿ Que es la Eficiencia Energética ?
Es el conjunto de acciones que permiten OPTIMIZAR la relación entre la cantidad de
energía consumida y los productos y servicios finales obtenidos…
Fuente: Gobierno de Chile, PPEE.
Introducción
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
¿ Que es la Eficiencia Energética ?
Es el conjunto de acciones que permiten OPTIMIZAR la relación entre la cantidad de
energía consumida y los productos y servicios finales obtenidos…
Fuente: Gobierno de Chile, PPEE.
Productos y servicios finales obtenidos
Cantidad de energía consumida
PRODUCTOS Y SERVICIOS FINALES OBTENIDOS
cantidad de energía consumida
Introducción
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
En TransporteMayor Distancia Recorrida
Menos consumo energético
En IndustriaMayor Nivel de Producción
Menos consumo energético
En EdificiosMayor Nivel de CONFORT
Menos consumo energético
La Eficiencia Energética esta DIRECTAMENTE RELACIONADA con el confort interior (calidad
ambiental, habitabilidad)
Introducción
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
¿ Apagar la Luz ?
¿ Apagar la Climatización ?
Concepto Errado de
Eficiencia Energética
Introducción
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Confort interior
Térmico
Lumínico
Calidad del Aire
Acústico
CONFORT INTERIOR
Introducción
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Diseño Integrado
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Diseño Integrado
Edificación que durante todo su ciclo de vida, optimiza el uso de los
recursos energéticos, hídricos y materiales y que al mismo tiempo
presenta optimas condiciones de calidad del ambiente interior
Edificio de Alto Rendimiento
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
-Oportunidad perdida.
La edificación diseñada para sólo lograr los mínimos
requerimientos legales locales para el comportamiento
mínimo.
- La estrategia de la actualización.
El diseño estándar se actualiza con equipamiento
eficiente para mejorar el comportamiento energético, o
con soluciones parciales.
- La estrategia del Diseño Integrado.
Los asuntos energéticos son incorporados a la filosofía
general del diseño para el comportamiento óptimo.
LAS 3 FORMAS DE ENFRENTAR UN PROYECTO
Diseño Integrado
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
CLIMATIZACIÓN
ESTRUCTURAS
SANITARIO
Y AGUAS
LLUVIAS ILUMINACIÓN
Energías
Renovables
Paisajismo
REDES
Diseño Integrado
COORDINACIÓN
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Ejemplo – Diseño Integrado
PROYECTO BICENTENARIO BEAUCHEF PONIENTEFCFM Universidad de ChileJulio 2009 , Santiago, Chile
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PARQUE O’HIGGINS
FACULTAD DE CIENCIAS
FISICAS Y
MATEMATICAS
REPUBLICA
CLUB HIPICO
Av. Blanco Encalada
Av. Vicuña Mackenna
Av. Lib. Bdo. O’Higgins
Autopista Central
Av. Manuel A. Matta
Autopista Central
Ejemplo – Diseño Integrado
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Nombre: Proyecto Bicentenario
Beauchef Poniente
Uso: Educacional y Oficinas
Ubicación: Avenida Beauchef n 851,
Santiago, Región
Metropolitana
Propietario: Facultad de Ciencias Físicas y
Matemáticas, U. de Chile.
Gerenciamiento: IDIEM.
Arquitecto: A4 Arquitectos + Borja
Huidobro
Ingeniero calculista: René Lagos y Asociados
Climatización: Cintec S.A.
Instalación Sanitaria: Ivigar Ltda.
Iluminación: Arq+Luz
Acústica: Acustika Ltda.
Electricidad : ICC Ingeniería.
Seguridad: IPSA Ltda.Networking
Magenta S.A.
Automatización: Home Control.
Piscina: Aquasol.
Ejemplo – Diseño Integrado
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Ejemplo – Diseño Integrado
Superficie construida: 48.500 m2
Superficie del terreno: 6.500 m2
Pisos construidos: 13 pisos (7
pisos + 6
Subterráneos)
Auditorio: 500 m2
Piso 3 - 7 Oriente: 950 m2
Piso 1 - 2 Oriente: 640 m2
Piso 3 - 7 Poniente: 1.500 m2
Piso 2 Poniente: 1.300 m2
Piso 1 Poniente: 1.200 m2
Subterráneo 1: 5.300 m2
Subterráneo 2: 5.500 m2
Subterráneo 3: 5.700 m2
Subterráneo 4 - 6 : 6.000 m2
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Ejemplo – Diseño Integrado
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Ejemplo – Diseño Integrado
PISCINA
MULTICANCHA 1 MULTICANCHA 1
AUDITORIUM
PATIO CENTRAL
EDIFICIO EXISTENTE
HALLL
ESTACIONAMIENTO SUBTERRÁNEO -6
ESTACIONAMIENTO SUBTERRÁNEO -5
ESTACIONAMIENTO SUBTERRÁNEO -4
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Ejemplo – Diseño Integrado
PATIO CENTRAL
TORRE ORIENTE TORRE PONIENTE
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Ejemplo – Diseño Integrado
ELEVACIÓN NORTE
ELEVACIÓN ORIENTE
ELEVACIÓN PONIENTE
ELEVACIÓN SUR
EDIFICIO PBBP EN DESIGNBUILDER
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Ejemplo – Diseño Integrado
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Ejemplo – Diseño Integrado
Symbol Definition
Control Switch (see specification on document “Design criteria- lighting control”)
Light Sensor (see specification on document “Design criteria- lighting control”)
Presence Sensor( see specification on document “Design criteria- lighting control”)
1st Floor Plan, West Building
1st Floor Plan, East Building
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Ejemplo – Diseño Integrado
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
DEMANDA MENSUAL kWh
CONTRIBUCIÓN SOLAR kWh
CONTRIBUCION SOLAR %
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Ejemplo – Diseño Integrado
Uso FinalLínea Base Caso Propuesto
$ $ Ahorro Porcentual
Procesos (Elect) 96.886.707 96.886.707 0%
Iluminación Interior (Elect) 62.580.631 32.179.854 48,6%
Iluminación Exterior (Elect) 3.161.762 1.099.623 65,2%
Calefacción (Elect) 8.357.436 6.485.835 22,4%
Refrigeración (Elect) 103.454.148 67.651.413 34,6%
Ventiladores (Elect) 73.063.807 58.451.045 20,0%
Bombas (Elect) 27.995.818 11.131.188 60,2%
ACS (Elect) 19.483.330 4.740.824 75,7%
Total 375.500.309 273.885.665 27,1%
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Tecnologías Eficientes
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Tecnologías Eficientes
MERCADO
El desarrollo tecnológico a nivel mundial esta muy avanzado en materias de edificación sustentable.
En Chile la problemática radica en la falta de transferencia tecnológica con países líderes
desarrollo tecnológico
Existe una desconfianza del mercado a la innovación.
La rueda ya esta inventada !!
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Tecnologías Eficientes
Acceso a la información
GLOBALIZACIÓN
Comunicaciones
Transporte
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Tecnologías Eficientes - Ejemplo
Gestión y coordinación de Proyectos - BIM
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Tecnologías Eficientes - Ejemplo
Sistemas de Climatización
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Nuevas Tecnologías en climatización
Tecnologías Eficientes - Ejemplo
VRV
Sistema de cielo radiante
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Tecnologías Eficientes - Ejemplo
Domótica - Controles
SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES
Simulación Computacional
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Simulación Computacional
ModelaciónLa modelación es el arte de desarrollar un modelo que represente fielmente un
sistema complejo.
(Hansen, ESRU)
Villa Savoye, Le Corbusier
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Simulación Computacional
SimulaciónLa simulación es el proceso de utilización del modelo para analizar y
predecir el comportamiento de un sistema real, esta puede basarse en un
modelo físico (a escala o tamaño real) o en un modelo numérico-
computacional.
Heliodón, UTFSM Modelo CFD, DesignBuilder Gráfico, DesignBuilder
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Simulación Computacional
El Proceso
- Conducción de calor
- Convección superficial
- Radiación
- flujos de aire
- generación interna de calor
- horarios y control
- etc.
Variables físicas involucradas:
Energy simulation in building design (2001), Joe Clarke
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Simulación Computacional
El Proceso
INFORMACIÓN DE ENTRADA INFORMACIÓN DE SALIDA
- Datos climáticos
- Geometría del edifico
- Materiales construcción
- Sistema Energéticos (tipo y uso)
- Información de ocupación
- Ocupantes
- Horarios y programaciones
- Equipamiento
- Uso
- Temperatura del espacio
- Temperatura de superficies
- Niveles de humedad
- Parámetros HVAC
- Consumo de energía
- Por componente
- Por sistema
- Edificio Completo
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Simulación Computacional
El Proceso
INFORMACIÓN DE ENTRADA INFORMACIÓN DE SALIDA
- Datos climáticos
- Geometría del edifico
- Materiales construcción
- Sistema Energéticos (tipo y uso)
- Información de ocupación
- Ocupantes
- Horarios y programaciones
- Equipamiento
- Uso
- Temperatura del espacio
- Temperatura de superficies
- Niveles de humedad
- Parámetros HVAC
- Consumo de energía
- Por componente
- Por sistema
- Edificio Completo
GARBAGE IN GARBAGE OUT
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Simulación Computacional
PROPÓSITOS DE LA SIMULACIÓN COMPUTACIONAL
Entender
Decidir
Comunicar
Predecir
CompararVisualizar
DISEÑO EFICIENTE
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Simulación Computacional
ELEMENTAL
Los análisis elementales consideran la evaluación de una variable, mediante condiciones de transferencia de
calor en una dimensión en un instante de tiempo invariable (estado estático).
Ejemplo de este tipo de análisis es el cálculo de transmitancia térmica de una solución constructiva.
Elaboración propia
MUROS EXTERIORES
Muro #01
Materiales y/o Camaras NO Ventiladas Espesor [mm] R [(m2°C)/W]
1 Mortero de Cemento 2000 Kg/m3 20 0,014 Vista del Elemento en Sección
2 Ladrillo macizo hecho a máquina 1000 Kg/m3 140 0,304
EXTE
RIO
R
Mo
rter
o d
e C
emen
to 2
000
Kg/
m3
Lad
rillo
mac
izo
hec
ho
a m
áqu
ina
1000
Kg/
m3
Po
liest
iren
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xpan
did
o 3
0 K
g/m
3
Mo
rter
o d
e C
emen
to 2
000
Kg/
m3
0 0 0
INTE
RIO
R
3 Poliestireno expandido 30 Kg/m3 50 1,385
4 Mortero de Cemento 2000 Kg/m3 20 0,014
5 #N/A
6 #N/A
7 #N/A
Aire Superficial
Interior RSI Flujo Horizontal 0,120
Exterior RSE Exterior viento inferior a 10 [km/h] 0,050
Ganancia Solar
Orientación Norte
Color Beige Claro
Tipo de Estructura
Tipo
R total 1,888
NOTA 1 Área [m2] U [W/(m2°C)] q [W/°C]
NOTA 2 16,8 0,530 8,9
COMPORTAMIENTO TÉRMICO Y ENERGÉTICO
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Simulación Computacional
COMPORTAMIENTO TÉRMICO Y ENERGÉTICO
DYNAMIC ANALYSIS
Evalúan las ecuaciones que gobiernan el comportamiento térmico de un recinto de manera discreta, en intervalos
generalmente de una hora (8760 horas al año). Dentro de este intervalo de tiempo se pueden realizar una o más
iteraciones.
Este tipo de herramientas, permiten modelar más de una zona térmica, siendo capaz de caracterizar la interacción
entre estas. Cada zona es considerada como un estado térmico (temperatura homogénea dentro del recinto),
considerando como nodo el centro geométrico de la misma.
La potencialidad de este tipo de programas permite evaluar condiciones de confort interior, cargas térmicas,
consumos energéticos, entre otros.
Modelado y visualización, DesignBuilder
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Simulación Computacional
FLUJOS DE AIRE
COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)
Proceso analítico que entrega una solución numérica a un modelo de flujo (aire, agua, etc.). Es gobernado por
ecuaciones diferenciales de flujo (Navier-Stokes, Reynolds) y otras de movimiento, transferencia y conservación.
Se divide el espacio 3D en una grilla (puede ser infinitesimal), donde a cada punto del espacio se le asignan
condiciones de borde, las cuales interactúan de manera iterativa hasta alcanzar la convergencia.
Este tipo de análisis es mucho más cercano a la realidad y suele ser utilizado para estudios de gradiente térmico en
recintos, ventilación natural, condiciones de viento exteriores, etc.
CFD Analysis, DesignBuilder
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Comisionamiento
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Comisionamiento
Definición
El COMISIONAMIENTO (termino castellanizado de COMMISSIONING) representa un proceso sistemático de
esfuerzo focalizado en asegurar que los sistemas del edificio sean DISEÑADOS, ESPECIFICADOS, ADQUIRIDOS,
INSTALADOS Y PUESTOS EN MARCHA de acuerdo a los requerimientos del mandante.
El proceso utiliza planes, documentación y pruebas de verificación que revisen y observen las actividades tanto del
equipo de diseño como del equipo de construcción del edificio.
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Comisionamiento
PRINCIPALES SISTEMAS A EVALUAR
Sistema de Climatización
Aire acondicionado y refrigeración
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Comisionamiento
PRINCIPALES SISTEMAS A EVALUAR
Sistema de Iluminación
y Controles
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Comisionamiento
Sistema de Agua Caliente Sanitaria
PRINCIPALES SISTEMAS A EVALUAR
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Comisionamiento
Sistema de Energías Renovables
PRINCIPALES SISTEMAS A EVALUAR
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Evaluación de Proyectos
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Evaluación de Proyectos
Evaluación de Proyectos …
Identifica, mide y valoriza, cuantitativa y cualitativamente, los costos y beneficios
que determinan la conveniencia de que un proyecto determinado se realice por
sobre otras iniciativas
- Evaluación Privada
- Evaluación Social
Según la naturaleza de la evaluación
- Evaluación Ex-ante
- Evaluación Ex-post
Según el momento en que se realiza
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Evaluación de Proyectos
Forma de evaluar los proyectos
¿Quién asume la mayor inversión?
¿Quién capitaliza los beneficios?
Evaluación de proyectos tradicional
Evaluación de proyectos eficientes
Diseño Construcción Operación y mantenciónCierre o
remodelaciónPre diseño
Ciclo de vida de un proyecto de edificación
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Evaluación de Proyectos
Un Proyecto Eficiente con Confort Interior, además de generar ahorros de energía, optimizar la
cantidad de energía, genera:
¿Cómo evaluar estos productos o beneficios?
AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD
BENEFICIOS DE SALUD
MENOR ABSENTISMO LABORAL
ALTA CALIDAD MEDIOAMBIENTAL
AUMENTO DE LA PLUSVALÍA DEL PROYECTO
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Evaluación de Proyectos
… ¿Cómo vender un proyecto eficiente con confort ambiental?
Depende del mandante:
Inmobiliaria Corporativo
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Evaluación de Proyectos
CASO DE REFERENCIA
Representa un modelo respecto al cual se pueden establecer comparaciones,
para evaluar una o más alternativas que apunten al mismo objetivo.
Se pueden mencionar 3 situaciones, bajo las cuales se puede plantear un
Caso Base para evaluar un proyecto de edificación.
- Proyecto de Reposición
- Proyectos frecuentes
- Proyectos certificados
¿ Qué pasa fuera de este Escenario ?
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Evaluación de Proyectos
CASO DE REFERENCIA
Proyecto de Reposición
El caso base lo define la SITUACIÓN ACTUAL del proyecto
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Evaluación de Proyectos
CASO DE REFERENCIA
Proyecto de Reposición
Se cuenta con datos de ubicación, forma, uso, materialidad, sistemas de energía…
Temperatura
Radiación Solar
La ubicación (variables de
emplazamiento), la forma y el uso del
edificio, no varían en un proyecto de
reposición
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Evaluación de Proyectos
CASO DE REFERENCIA
Proyecto de Reposición
Se cuenta con datos de ubicación, forma, uso, materialidad, sistemas de energía…
El proyecto puede contemplar una
renovación de la fachada
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Evaluación de Proyectos
CASO DE REFERENCIA
Proyecto de Reposición
Se cuenta con datos de ubicación, forma, uso, materialidad, sistemas de energía…
El proyecto puede contemplar una
renovación mayor del sistema de
climatización, del sistema de
iluminación, etc.…
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Evaluación de Proyectos
CASO DE REFERENCIA
Proyectos Frecuentes
Los proyectos del tipo Oficinas, Colegios, Hospitales (por mencionar algunos), cuentan
con parámetros de diseño estandarizados y ampliamente estudiados.
Para estos casos, se puede utilizar como caso de referencia un estudio de BENCHMARK,
en el cual se establezcan resultados que permitan establecer comparaciones entre el
estudio y el caso a evaluar.
Ejemplo: “GREENER HOSPITALS - Environment Science Center”, Augsburgo, Alemania
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Evaluación de Proyectos
CASO DE REFERENCIA
Proyectos Certificados
La mayoría de los sistemas de certificación energética y calidad ambiental existentes en
el mundo, definen un llamado CASO BASE, modelo teórico que representa el nivel
mínimo de eficiencia que debe contemplar el proyecto que se está evaluando.
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MUCHAS GRACIAS
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Jefe Área Energía y Construcción