Model de simulació per l'optimització en l'edificació atenent la normativa de sostenibilitat (impactes ambientals, econòmics i socials)

Abstract

In the last years, international and national policies have been developed in order to encourage the improvement of energy efficiency. They have also been developed in order to reduce the environmental, economic and social impacts due to economic and industrial activity. It is necessary to highlight the European guidelines 210/31 / UE and 2012/27 / UE, in relation to buildings’ energy efficiency, or the strategic policies raised in the European Council, known as 20-20-20 (for a reduction of emissions of greenhouse gases, energy savings and for a proposal of increase in the generation of energy through renewable sources) which has generated an important framework to move towards a more sustainable environment, jointly with the international building sustainability regulation CEN/ TC 350, transposed nationally by the working group AEN / CTN 198. As an answer to the actual needs and to the vacuum to evaluate systems, responding to all the policies previously mentioned, a simulation model called BuildingSim has been developed, which is based in standard language, formal graphic and complete SDL (Specification and Description Language), regulated by the ITU-T. This model is able to respond to the sustainability regulation (environmental, economic and social impacts) analyzing the selected case study depending on its complete life cycle (from the design, going through the building process, usage/maintenance and deconstruction), taking in to account the reuse and the energy compensation processes. The model is able to use different thermodynamic calculation engines, which are international known and validated in multiple studies and projects in a co-simulation environment. The simulated scenarios are based in BIM models (Building Information Modelling) that under the use of integrated algorithms optimization or brute force, allow us to find the optimal curve to locate the best options for designing purposes, in order to reduce associated impacts. According to the initial approach, the model is easy to be extended for different work environments, without needing to have experience is programming systems. It is understandable for all the team members, because it integrates a holistic vision which facilitates validation and verification of the process. The model doesn’t need specific implementation, and verification is direct, because the system’s architecture and the own programming model are the same. The model can be applied in technological development and in research; in the training field of subjects in sustainability and cooperation; in big data analysis; in professional projects and / or to assist in political decision-making. The structure of the model database is prepared to exchange information with national and international databases, in order to obtain the necessary information for carrying out the relevant simulations and calculations. The results have been integrated in R language, to answer to the statistical analysis of data and to increase the potentiality of their reading, which are obtained in the multiple simulated scenarios.

En els darrers anys, s’han desenvolupat noves polítiques internacionals i nacionals per incentivar la millora de l’eficiència energètica i reduir els impactes ambientals, econòmics i socials derivats de l’activitat econòmica i industrial. Cal destacar les directrius europees 210/31/UE i 2012/27/UE, relatives a l’eficiència energètica dels edificis, o les polítiques estratègiques plantejades en el Consell Europeu conegudes com 20-20-20 (per una reducció de les emissions de gasos d'efecte hivernacle, estalvi energètic i proposta de increment en la generació d’energia mitjançant fonts renovables), que, conjuntament amb la norma internacional de sostenibilitat de la construcció CEN/TC 350, transposada, en l’àmbit nacional, pel grup de treball AEN/CTN 198, ha generat un marc de treball prou important per caminar cap un entorn més sostenible. Com a resposta a les necessitats actuals i al buit existent per tal d’avaluar, amb criteri, els sistemes, atenent les polítiques anteriorment esmentades, es desenvolupa un model de simulació, anomenat BuildingSim, basat en llenguatge estàndard, formal gràfic i complert SDL (Specification and Description Language) normat per la ITU-T. Aquest model és capaç d’atendre a la norma de sostenibilitat (impactes ambientals, econòmics i socials) analitzant l’estudi de cas escollit segons el seu cicle de vida complert (des del disseny, passant pel procés de la construcció, ús/manteniment i deconstrucció), tenint en compte els processos de reutilització i compensació energètica. El model és capaç d’utilitzar diferents motors de càlcul termodinàmics internacionalment reconeguts i validats en múltiples estudis i projectes, en un entorn de co-simulació. Els escenaris simulats, es basen en models BIM (Building Information Modeling) que, sota l’ús d’algoritmes d’optimització integrats o força bruta, ens permet trobar la corba òptima per localitzar les millors opcions de disseny per reduir els impactes associats. Segons el plantejament inicial, el model és fàcilment ampliable per entorns de treball diversos, sense necessitat de tenir expertesa en sistemes de programació, comprensible per tots els membres de l’equip, integrant una visió holística, facilitant la validació i verificació del procés. El model no necessita implementació específica i la verificació, donat que l’arquitectura del sistema i el propi model de programació són el mateix, és directa. El model pot ser aplicat en desenvolupament tecnològic i investigació, en àmbit formatiu de matèries en sostenibilitat i cooperació, en anàlisis big data, en projectes professionals i/o per ajudar en la presa de decisions polítiques. L’estructura de la base de dades del model està preparada per intercanviar informació amb bases de dades nacionals i internacionals per tal d’obtenir la informació necessària per realitzar les simulacions i càlculs pertinents.