La simulación energética es un método de cálculo computacional que permite evaluar el desempeño energético de los edificios, de acuerdo con sus propiedades arquitectónicas, sus condiciones de uso y las características climáticas del sitio. En ese sentido, las simulaciones energéticas pueden ser muy útiles para conocer el impacto de nuestras decisiones de diseño respecto a variables como la forma, la orientación, la cantidad y tipo de acristalamiento, el uso de dispositivos de sombreado, el nivel de aislamiento o la configuración de los sistemas de climatización, por citar algunas. A manera de ejemplo, la siguiente imagen muestra los resultados de una serie de simulaciones que miden el impacto de diferentes dispositivos de sombreado en las demandas de refrigeración en un edificio de oficinas. En este caso los resultados han sido ploteados directamente en el modelo tridimensional del edificio.

Sin embargo, podemos afirmar que hoy en día el término “simulación energética” se queda corto, ya que este tipo de análisis no necesariamente se limita a calcular las demandas o consumos energéticos de los edificios. De hecho puede, y por lo general debería, incluir la evaluación de su desempeño en aspectos como los niveles de confort, los impactos medioambientales y los costos. Eso es lo que llamaríamos un análisis integral del desempeño. La siguiente gráfica muestra un ejemplo de este tipo de análisis, en el que no solo se comparan las demandas energéticas sino también las emisiones de carbono y los costos.

El análisis del desempeño de los edificios se puede enfocar de tres maneras distintas, dependiendo principalmente de la forma en que estos podrían funcionar:

• Modo mecánico. Se asume que el edificio cuenta con sistemas mecánicos de climatización, los cuales deben garantizar unas adecuadas condiciones de confort durante los horarios de ocupación. En este caso el desempeño del edificio se mide principalmente por las demandas y consumos energéticos, así como las emisiones de carbono y los costos asociados a dichos consumos.
• Modo pasivo. Se considera que el edificio no cuenta con sistemas mecánicos de climatización, y por lo tanto debe conseguir unas adecuadas condiciones ambientales exclusivamente a partir de sus características arquitectónicas y el aprovechamiento de recursos como la ventilación natural y el calentamiento solar pasivo. Dado que no hay consumos energéticos por climatización, en este caso el desempeño del edificio se suele medir por los niveles de confort conseguidos.
• Modo mixto. También es posible desarrollar análisis de edificios que funcionen en modo mixto, es decir, alternando entre el modo mecánico y el modo pasivo. Se trata de una estrategia en la que el edificio funciona en modo pasivo cuando las condiciones exteriores son apropiadas, mientras que los sistemas de climatización se activan cuando resultan indispensables.

La siguiente gráfica es un ejemplo de análisis en modo pasivo, en el que se evalúa como cambian las temperaturas internas cuando se incrementa la masa térmica y la ventilación natural en una vivienda. Los resultados corresponden a una semana cálida, y muestran como estas estrategias pueden ayudar a mantener las temperaturas internas dentro de un rango razonablemente confortable.

Las simulaciones computacionales ofrecen un gran potencial para lograr diseños que mejoren el desempeño energético y medioambiental de los edificios. Sin embargo, es frecuente que dichas simulaciones se implementen mediante procesos de prueba y error: se desarrolla un modelo base del edificio y se evalúa su desempeño energético, luego, generalmente con base en la experiencia del especialista, se hace un modelo alternativo incluyendo diversas medidas orientadas al ahorro energético. El nuevo modelo se simula y los resultados se comparan con los del modelo base. Luego, si la mejora en el desempeño no es suficiente, se procede a desarrollar y simular modelos con nuevas modificaciones. Y así consecutivamente…

Los procesos de prueba y error pueden dar resultados más o menos aceptables, dependiendo de la experiencia y habilidad del especialista, pero por lo general no se recomiendan si se desea lograr el mejor resultado posible. Un enfoque que suele dar resultados más confiables es la implementación de análisis paramétricos. El análisis paramétrico consiste en la simulación sistemática de un cierto número de opciones de diseño, evaluando cada una de ellas de manera independiente. Por ejemplo, la siguiente gráfica muestra una matriz de opciones para definir un conjunto de simulaciones paramétricas. La matriz produce un total de 12 simulaciones, al combinar tres variables con 2, 3 y 2 opciones de diseño: