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Eficiencia y Ecoeficiencia en edificación: la envolvente térmica1

EFICIENCIA Y ECOEFICIENCIA EN

EDIFICACIÓN: LA ENVOLVENTE TÉRMICA

Sergio Díaz de GarayoJueves, 27 enero 2011


INDICE

1.CONCEPTOS PREVIOS

2.NORMATIVA

EFICIENCIA ENERGÉTICA

ECOEFICIENCIA



¿Qué es

Eficiencia energética es la

relación entre la cantidad

de energía consumida y

los productos y servicios finales

obtenidos.

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Producto_(marketing)

http://es.wikipedia.org/wiki/Servicio


HUNDERTWASSER

1. CONCEPTOS PREVIOS

El edificio es la tercera piel del ser

humano donde nos cobijamos


Fuente: PassivHaus Institut,

Darmstadt, alemania. Dr. W.

Feist. www.passiv.de

Eficiencia y Ecoeficiencia en edificación: la envolvente térmica

¿Por qué realizar una evaluación a

priori del balance térmico de un

edificio?

6


=

7

10 kWh




edificio?

8

Según la UNE-EN 832 :

Entonces… ¿Para qué sirve?




edificio?

9




edificio?

11

PREDISEÑO

del edificio

DISEÑO FINAL

CÁLCULO de

instalaciones

auxiliares

OPTIMIZACIÓN

EVALUACIÓN

ENERGÉTICA

Arquitecto o

ingeniero

Simulación de un

modelo que

represente con

precisión las

características

térmicas del edificio

Definición del

diseño definitivo y

dimensionamiento

de las

instalaciones

auxiliares


)( internasolarnventilacióoscerramient GGPPBE

Balance térmico


Balance térmico

Necesidades de calefacción = Pérdidas – Ganancias efectivas

Necesidades de refrigeración = Ganancias


)( internasolarnventilacióoscerramient GGPPBE

Balance térmico

)(34,0 exteriorconfortnventilació TTVnP

captadoreselementos

solaradiaciónsolar RAG_

_

),min,,(int equiposacióniluocupaciónhorariofunciónG erna

)( exteriorconfort

oscerramient

oscerramient TTAUP


Pérdidas por transmisión

15

)( exteriorconfort

oscerramient

oscerramient TTAUP

U: Transmitancia de los cerramientos y huecos (W/m2 K)

A: Área cerramiento (m2)

↓ Pérdidas: ↓ U Mejora aislamiento

↓ A Diseño compacto

↓ T confort


Diferencias entre un cerramiento constituido de medio pie de

ladrillo, y uno al que se le ha añadido 5 cm de aislamiento más un

tabique interior hueco sencillo. Ahorros del 81% de energía.



Aislamiento: reducción demanda calefacción

(asintótico), neutro a demanda refrigeración

salvo cubiertas que mejora. Ahorro superior en

zonas con menor ganancia solar


↓ U Mejora aislamiento


Mayor importancia de aislamiento en fachadas con menor aporte

solar, no significa que el muro permita captación solar en inverno


↓ U Mejora aislamiento



↓ A Diseño compacto

Casa Oehler, Bretten,

Alemania. www.archkom.de


Pérdidas por ventilación

21

)(34,0 exteriorconfortnventilació TTVnP

n: coeficiente de renovación de aire del edificio (valor usual 1.5 a 1.5

(UNE-EN 832, 2000)), (1/h).

V: volumen a climatizar del edificio, (m3).

↓ Pérdidas: ↓ n Menor ventilación o recuperador de calor

↓ V Diseño compacto

↓ T confort



22

↓ n Menor ventilación o recuperador de calor



23


– Renovación aire e infiltraciones: la aplicación suma las

pérdidas debidas a infiltraciones y la debida a ventilación

(HS3). Da como resultados valores muy elevados de energía

pérdida en lugares fríos debido a este término del balance.

– Hasta ahora en simulación energética de edificios se han

realizado estimaciones en balance energético de edificios de

0,5 a 0,6 renovaciones/hora UNE-EN 832



24

↓ n Menor ventilación o recuperador de calorUNE-EN 832



25


CTE-HS3



26

↓ n Menor ventilación o recuperador de calorCTE-HS3



27




28




29




30




31




32


El intercambio

aire-aire

aprovecha hasta

el 95%

Sistema de

ventilación

forzado que

garantiza un aire

higiénico

automático


Ganancias solares

33


Ganancias solares

34

captadoreselementos

solaradiaciónsolar RAG_

_

A: Área de huecos (m2)

R: Radiación, depende de la orientación, el factor solar y posibles

sombreamientos (kWh/m2)

↑ Ganancias: ↑ A Apertura de huecos (distribución óptima de

aperturas en fachadas)

↑ R Fachada S en invierno, alto FS de vidrios;

en verano protecciones solares


Ganancias solares

35

Captación solar: fachadas verticales con diferentes orientaciones

•Mejor orientación SUR-NORTE, mejora captación invernal y reducida

captación en verano

•No favorable orientación OESTE-ESTE, baja captación en invierno y elevada

en verano

•Una buena orientación contribuye a partir de una calificación más favorable

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto sept oct nov dic

kW

h/m

2 d

ia SUR

NORTE

OESTE

ESTE


Acristalamiento

Eficiencia y Ecoeficiencia en edificación: la envolvente térmicaFuente: Grupo AICIA, Sevilla

Tipo de acristalamiento


(Fuente: Aicia Grupo de Termotecnia)

El tipo de acristalmiento depende en gran medida del clima. Es

necesario tener en cuenta el balance energético: GANANCIAS

por radiación, PÉRDIDAS por conducción-convección.


LA VENTANA, PUNTO CRÍTICO EN EL BALANCE ENERGÉTICO,

minimiza las pérdidas y puentes térmicos, maximiza ganancias

Fuente: PassivHaus Institut, Darmstadt,

alemania. Dr. W. Feist. www.passiv.de


Ganancias internas

40

),min,,(int equiposacióniluocupaciónhorariofunciónG erna

Las ganancias internas pueden estimarse

(ocupación, iluminación, electrodomésticos,

etc) para uso residencial según la UNE-EN

832 (1998) y el Método 5000 (Claux P. et al

(1982)) entre:

1.12 y 1.15 kWh/día m2 de vivienda.


EJEMPLO: bloque rectangular 4 alturas aislamiento tipo C (K=0,3 W/m2.ºC) con 60% de acristalamiento en fachada

SUR 38% de ahorro

respecto de acristalamiento mínimo y uniforme

Fuente: GEE

Eficiencia y Ecoeficiencia en edificación: la envolvente térmicaFuente: GEE


EJEMPLO: bloque rectangular 4 alturas aislamiento tipo C (K=0,3 W/m2.ºC) con 60% de acristalamiento en fachada SUR

4% de ahorro respecto

de aislamiento mínimo

Fuente: GEE

Eficiencia y Ecoeficiencia en edificación: la envolvente térmicaFuente: GEE


1. CONCEPTOS PREVIOS

PASSIVHAUS


POTENCIA MÁXIMA DE CALEFACCIÓN

Punto de partida: edificación sin sistema de calefacción convencional

P = V renovación aire x Cap.calorífica aire x Tª límite del aire

Donde:

Renovación higiénica del aire V aprox = 1m3 / (h x m2 útil)

Límite de temperatura operativo del aire < 30 K postcalientamiento

Capacidad calorífica del aire 0,33 Wh/ (ºK x m3)

P = [1 m3/(h x m2)] x 0,33 Wh/ (ºK x m3) x 30 ºK = 10 W / m2 útil

De aquí se deducen los dos CRITERIOS OBLIGATORIOS de la edificación

Passivhaus:

Demanda energética de calefacción < 15 kWh/ (m2 y año)

Demanda energética de refrigeración < 15 kWh/ (m2 y año)

Consumo de energía primaria < 120 kWh/ (m2 y año)

Además se marca otro criterio:

Estanqueidad al aire con test de presión < 0,6/h a 50 Pa


1. NORMATIVA79: NBE-CT79, copia de una normativa alemana, basada en aislamiento.

Insuficiente para el clima español donde la inercia juega un papel

importante.

80: Reglamento de Instalación Calef+Climat+ACS:RICCA.

90: Primer edificio Passivhaus en DARMSTADT

93: Directiva SAVE 76/92.

Dio lugar a calificación de viviendas vía CEV.

Certificación en País vasco (CADEM-EVE)

96: Se funda el Passivhaus Institute

98: RITE

Calificación todos los edificios, nacen los CALENER, necesita una

revisión del NBE (Directiva Save).

01: Nace el primer CODIGO TÉCNICO…


BARRIO GOYA – PROGRAMA

THERMIE

•Precedente:

Residencia Proyecto

hombre

•AÑO: 1995

•3500 viviendas, de

las cuales 300

monitorizadas

GEE



THERMIE

GEE



THERMIE


02: Directiva de Eficiencia Energética DEEE (2002/91).

06: Transposición de Requisitos mínimos: CTE (DB-HE)

07: Transposición de la Certificación Energética de Edificios:

RD 47/2007, actualización del CALENER.

07: Transposición de eficiencia en instalaciones térmicas de

edificios (CTE-HE2), es decir el RITE. Inspecciones

periódicas de Calderas y SAA.

08: Se funda la asociación española PEP (Plataforma

Edificación Passivhaus)

1. NORMATIVA


VALDESPARTERA– PROGRAMA

CONCERTO/RENAISSANCE

•AÑO: 2005

•11.000 viviendas


1. NORMATIVA

•El endurecimiento progresivo de la

reglamentación sobre calidad térmica de

los edificios de nueva planta

•La promoción de edificios de nueva

planta con alta eficiencia energética

•Identificación de medidas de mejora de

la eficiencia energética en edificios

existentes dentro de un contexto de

viabilidad técnica y económica.

DEEE (OBJETIVOS vs INSTRUMENTOS)

•Requisitos mínimos de

eficiencia energética de

edificios nuevos

•Certificación energética

de edificios.

•Inspección periódica de

calderas y sistemas de

aire acondicionado de

edificios


1. NORMATIVA

•Real Decreto 314/2006 Código Técnico

de la Edificación CTE CTE ––(DB-HE)

•Real Decreto 47/2007 Certificación

energética de edificios de nueva planta.

•Real Decreto 1027/2007 (CTE-

HE2),Nuevo RITE

DEEE (OBJETIVOS vs INSTRUMENTOS)

•Requisitos mínimos de

eficiencia energética de

edificios nuevos

•Certificación energética

de edificios.

•Inspección periódica de

calderas y sistemas de

aire acondicionado de

edificios


1. NORMATIVA ACTUAL: RD 47/2007

Real Decreto 47/2007, de 19 de enero (BOE 31 enero

2007):

•Entrada en vigor 1 de noviembre de 2007

•Ámbito de apliación:

Edificios de nueva construcción

Grandes reformas (Supf. útil superior a 1000 m2 y

reforma superior al 25% de cerramientos)


Formato

NORMALIZADO:

Escala de

Calificación

Datos de

calificación

1. NORMATIVA ACTUAL: RD 47/2007

?


PROYECTO CONSTRUCCIÓN

Certificación

del Proyecto

Certificación

del Edificio

CALIFICACIÓN

(METODOLOGÍA)

ETIQUETA DE

EFICIENCIA

ENERGÉTICA

1. NORMATIVA ACTUAL:


Control externo

proyectista

Certificado del

proyecto

Dirección de obra

Certificado del edificio terminado

Promotor/propietario

Inspección

Registro

Validez: 10 años



¿QUÉ SE MIDE?


Consumo energético =

Demanda

Energética

Rendimiento

Medio del Sistema

ACS

CALEFACCIÓN

REFRIGERACIÓN

ILUMINACIÓN (solo 3ª)

En:



¿Cómo expreso el consumo?

1 kWh gas = 1kWh eléctrico¿ ?

100 kWh gas 40 kWh eléctrico

36 kWh eléctrico≠ 100 kWh gas




¿CON QUÉ SE

COMPARA?


Caso de Madrid:




Viviendas en bloque



Viviendas Unifamiliares



¿CÓMO

MEDIMOS?



– Opción GENERAL Prestacional Programa informático siguiendo las condiciones del Anexo I

En la actualidad:

Gran

Terciario

Viviendas y

Pequeño Terciario

– Opción SIMPLIFICADA Prestacional 2 opciones aceptadas y 2 en vías de aprobación



– Opción GENERAL Prestacional Programa informático siguiendo las condiciones del Anexo I

En la actualidad:



– Opción SIMPLIFICADA Prestacional 2 opciones aceptadas:

- Sólo para edificios de viviendas que cumplan estrictamente la opción simplificada del HE 1, los requisitos del HE 2 y los porcentajes de ACS solar previstos en el HE 4

- No es necesario introducir el edificio en ningún programa informático

- Sólo permite alcanzar las calificaciones D ó E




Los trabajos que han dado lugar al Ce2-

Simplificado viviendas-1.0 han sido realizados

por el equipo de investigación compuesto por:

.- Grupo de Termotecnia de la Asociación de

Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía

(AICIA), responsable en el trabajo Servando Álvarez

Domínguez.

.- Departamento de Máquinas y Motores Térmicos de

la Universidad de Cádiz, responsable en el trabajo

Francisco José Sánchez de la Flor.

.- Equipo de Arquitectura formado por Margarita de

Luxán García de Diego, Gloria Gomez Muñoz y

Emilia Román López.

.- Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo

Torroja, responsable en el trabajo José Antonio

Tenorio Ríos.



– Opción SIMPLIFICADA Prestacional 2 opciones en vías de aceptación:

Eficiencia y Ecoeficiencia en edificación: la envolvente térmica10. 0

15. 0 °C

12

14

9. 0

15. 0 °C

10

12

14


INDICE

1.CONCEPTOS PREVIOS

2.NORMATIVA


ECOEFICIENCIA ENERGÉTICA



El término eco-eficiencia fue acuñado por el World

Business Council for Sustainable Development

(WBCSD) en su publicación del año 1992

"Changing Course". Está basado en el concepto de

crear más bienes y servicios utilizando menos

recursos y creando menos basura y polución.

De acuerdo con la definición del WBCSD, la eco-

eficiencia se alcanza mediante la distribución de

"bienes con precios competitivos y servicios que

satisfagan las necesidades humanas y brinden

calidad de vida a la vez que reduzcan

progresivamente los impactos medioambientales de

bienes y la intensidad de recursos a través del ciclo

de vida entero a un nivel al menos en línea con la

capacidad estimada de llevarla por la Tierra."


ACV MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Unidad Funcional = 1 kg de material

Etapas analizadas:

– Etapa de Producción

– Etapa de Transporte (de la plantade producción al edificio)

– Etapa de Construcción (procesoson-site de instalación)

– Etapa de Demolición y Disposiciónfinal

Base de datos = Ecoinvent v 2.0(adaptada al mix eléctrico español2008)

Metodología Materias primas, transporte yprocesos de producción

Camión 20-28 t, distancia=100 km

Disposición más habitual

Eliminación directa sin reciclaje(vertedero o incineración)

Reciclaje directo en el propio edificio

Los límites del sistema incluyensólo la demolición & transporte &disposición final de las fraccionesno recicladas


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Embodied energy

( M J- Eq )

Ordinary brick Light clay brick Sand-lime brick Ceramic t ile Quarry t ile

-0,05

0,15

0,35

0,55

0,75

0,95

Global Warming Potent ial

( kg C O2 - Eq )


0

2

4

6

8

10

12

14

16

Water demand

( l)


Resultados: Ladrillos y baldosas

0

50

100

150

200

250

Total score

( mPt )


45%Biomasa



Resultados: Aislantes

-0,5

1,5

3,5

5,5

7,5

9,5


( kg C O2 - Eq )

EPS foam slab Rock wool Polyurethane rigid foam

Cork slab Cellulose f ibre Wood wool

0

20

40

60

80

100

120

Embodied energy

( M J- Eq )



0

50

100

150

200

250

300

350

400

Water demand

( l)



0

100

200

300

400

500

Total score

( mPt )



50%Biomasa



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

Embodied energy

( M J- Eq )

Cement Cement mortar Reinforced concrete Concrete

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9


( kg C O2 - Eq )


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

Water demand

( l)


Resultados: Cemento y hormigón

0

5

10

15

20

25

Total score

( mPt )




0

20

40

60

80

100

120

140

160

Embodied energy

( M J- Eq )

Reinforcing steel Aluminium Polyvinylchloride Flat glass Copper

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


( kg C O2 - Eq )


0

100

200

300

400

500

600

Water demand

( l)


Resultados: Materiales comunes

0

500

1000

1500

2000

2500

Total score

( mPt )




ACV EDIFICIOS

3 bloques. Edificio objeto del estudio = bloque sur

6 plantas, 60 viviendas, 235 ocupantes, superficie útilhabitable (calefactada) total: 4842,94 m2

– Planta sótano-garaje: 160 plazas parking + 100 trasteros. 69plazas + 40 trasteros al bloque sur

– Planta baja: 10 viviendas; 5 de 80 m2 + 5 de 60 m2

– Plantas 1 – 5: 10 viviendas de 80 m2

– Planta 6: 26 trasteros + sala de calderas

Resultados: Parcela 12 Ecociudad Valdespartera


ACV EDIFICIOS

Resultados: Demanda de energía primaria total


60%

37%

1,6% 1,4%


ACV EDIFICIOS

Resultados: Potencial de calentamiento global


51%

44%

3,3%

1,7%

eficiencia y ecoeficiencia en edificaciÓn: la … · eficiencia y ecoeficiencia en edificación:...

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