En un escenario de crisis climática y demandas crecientes de habitabilidad, la presente investigación aborda la problemática del consumo energético en el sector residencial proponiendo un cambio de paradigma en el uso de la Simulación Energética de Edificios (Building Energy Simulation) (BES). Se propone un marco metodológico de modelado termo-energético de edificios acoplado a algoritmos de optimización (SBO), sustentado en el acoplamiento dinámico de Algoritmos Genéticos (GA) con el motor de simulación EnergyPlus (E+). Este marco se implementa en dos fases críticas: primero, para la calibración de modelos BES mediante modelado inverso y, segundo, para el diseño de envolventes bioclimáticas y el análisis de sensibilidad regional en Argentina. A través del modelado inverso y el análisis de dos casos de estudio experimentales (MEVIR y SOFIA), se desarrollan metodologías de calibración avanzada. Se demuestra que el enfoque multiobjetivo y el monitoreo detallado, junto al desacople secuencial de las variables de la envolvente y la inclusión de parámetros de alta sensibilidad e incertidumbre, permiten mitigar el fenómeno de la equifinalidad. Este proceso logra precisiones de 0.15°C, garantizando la integridad termofísica de los modelos resultantes. Posteriormente, se emplean modelos directos para evaluar el desempeño de un prototipo teórico (VERA) a través de las diversas zonas bioambientales de la República Argentina (IRAM 11603). Los resultados demuestran que la eficiencia energética residencial no reside en la aplicación de soluciones tecnológicas universales ni en grandes inversiones de capital, sino en la gestión del equilibrio térmico dinámico mediante estrategias bioclimáticas optimizadas. En conclusión, este trabajo aporta conocimiento científico de transferencia esencial para que proyectistas y organismos gubernamentales alcancen metas de sustentabilidad fundamentadas en evidencia cuantitativa y un desempeño energético verificado.