Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autor
Aser Moris Rodríguez, Ingeniero Industrial, MORIS ARROES
Resumen
Bloque de viviendas en Villaviciosa (Asturias) que cumpliendo los niveles de aislamiento del CTE HE1 y mediante la integración de sistemas activos logra llegar a una calificación energética negativa calculada mediante HULC, es decir, bloque de viviendas de energía positiva, generadora de más energía que la que consume. Teniendo como máximo objetivo del proyecto aumentar el valor añadido del inmueble de forma amortizable, utilizando las energías renovables disponibles y eficientes como valor diferencial. Esta instalación centralizada combina la bomba de calor aire- agua aerotermia, con suelo radiante, la ventilación individual con recuperador activo de calor y con la integración de energía fotovoltaica para alimentación de estos sistemas, gracias a sentencia del Tribunal Constitucional que anula el artículo 4.3 del RD 900/2015, que prohibía el autoconsumo compartido. Dejando abierta también la posibilidad de la instalación de puntos de carga de coche eléctrico y abastecimiento a otros servicios comunes.
Palabras clave
Edifico Energía Positiva, Renovables, Eficiencia, Aerotermia, Recuperación de Calor, Fotovoltaica, Autoconsumo
Antecedentes
El proyecto se empieza a gestar debido a la gran acogida comercial que comienzan a tener las instalaciones en bloque de viviendas en Asturias con aerotermia centralizada para calefacción y ACS.
El mercado empieza a valorar sistemas que aumenten al máximo la eficiencia energética y el ahorro de las viviendas, tanto de forma pasiva como de forma activa. Por eso en este proyecto se parte de la base mínima que sería un edificio que cumpla con CTE HE 1 (demanda), HE 0 (consumo) y con la HE 4 (contribución solar térmica).
Proyecto
Parámetros generales
El bloque de viviendas está ubicado en Villaviciosa, en la céntrica zona del casco viejo, y está compuesto por 8 viviendas, que contabilizan un total de 815,01 m2 para calefactar, ventilar e incluso llegar a refrigerar. El emplazamiento está cerca de la costa por lo que tenemos que las temperaturas exteriores nunca van a ser extremas ni en verano ni en invierno, las condiciones óptimas para aerotermia.
Al buscar la mejor solución a nivel de eficiencia térmica y teniendo como objetivo sacar el mayor COP al funcionamiento de la bomba de calor aire agua la instalación se proyecta para usar suelo radiante como emisor final. Esto se logra con mínima temperatura de impulsión para calefacción, fijando 36ºC como temperatura máxima de funcionamiento. Como efecto colateral del suelo radiante también se mejora el aislamiento acústico.
La promotora y la dirección facultativa buscan una construcción de referencia. No solo les sirve llegar a una calificación energética A, sino que quieren algo diferencial y que marque una clara ventaja competitiva. Este diferencial se va a basar en llevar a cabo un edificio de energía casi nula o incluso una mejora para alcanzar un bloque de viviendas que sea de energía positiva.
Cálculo necesidades y simulación 3D
Para comenzar con el análisis de posibilidades térmicas para esta edificación, se definen las necesidades de calefacción, agua caliente y ventilación que tendrán las viviendas a nivel individual y nivel colectivo para poder analizar también las opciones de centralización para la producción de agua caliente sanitaria. Para llevar a cabo este cálculo se utiliza el software informático CYPE en la versión 2017.
En el programa se reproduce a nivel de detalle toda la edificación, definiendo cada uno de los cerramientos que forman la envolvente térmica. De esta manera se pueden buscar los aislamientos óptimos en la balanza técnico-económica.
Las condiciones generales para el cálculo son:
- emplazamiento, Villaviciosa
- temperatura exterior de diseño, 3,20ºC
- temperatura media exterior anual, 14.07ºC
- temperatura del terreno, 7.10ºC
- porcentajes de mayoración de carga, N 10%, E 7%, O 7%, S 0%
- una mayoración de cargas en invierno por intermitencia de 5.0 %
- método de cálculo de cargas mediante UNE-EN 12831
Con la simulación de la vivienda se determina la potencia en calefacción de 36.961 W (en su momento máximo), con un valor medio de 28.6 W/m2. Estos parametros son los esperados para un bloque de viviendas conforme al CTE 2017, en el que la demanda estaría cerca de los 30 W/m2. La demanda energética de ACS anual sería de 18.231 kWh/año y la de calefacción ascendería a 100.990 Kwh/año.
Metodología
Para poder analizar y cuantificar las mejoras en sistemas activos más interesantes se tienen que llevar a cabo las siguientes comparaciones:
- bomba de calor aire agua para calefacción y producción de ACS centralizada frente a la instalación convencional de caldera de gas con condensación con un rendimiento estacional del 92% con apoyo de energía solar térmica para la producción del 30% ACS,
- la recuperación de calor frente a la simple extracción mecánica,
- la influencia en la calificación energética de la instalación fotovoltaica para autoconsumo compartido
Los cerramientos no se modifican en estas simulaciones, así como tampoco los valores de los puentes térmicos, en este análisis esas variables quedan como constantes. Se utiliza la herramienta HULC, para la obtención de los resultados, esta es la herramienta del Ministerio, por lo que se considera la procedente.
El bloque de viviendas cumple con lo establecido en nivel de demanda y de consumo por el CTE HE 0-1.
Resultados
Una vez analizados todos los escenarios se pueden ver los resultados de cada sistema.
Con estos valores de partida se comienzan a calificar y valorar las 4 opciones de instalaciones.
- Caldera de Gas Condensación Individual 92% + Energía Solar 30% ACS + Extracción Mecánica: Se comienza con la opción común que sería la instalación de calderas murales de gas con condensación individuales mixtas, con un sistema centralizado Solar Térmico para la producción de 30% de la energía anual de ACS. Esta solución sería la más tradicional.
- Bomba de Calor Aire Agua Centralizada para Calefacción y ACS + Extracción Mecánica: esta solución ya se ha implementado en Asturias y ha funcionado muy bien como reclamo de valor añadido. Por lo que, en emplazamientos céntricos, suele ser la opción a ejecutar.
- Bomba de Calor Aire Agua Centralizada para Calefacción y ACS + Recuperador de Calor Individual: proyectada para bloques de vivienda en los que se quiere dar un confort optimo, la instalación aportaría calefacción, ventilación y refrigeración. Opción que optimiza la inversión con el aislamiento en cerramientos.
- Bomba de Calor Aire Agua Centralizada para Calefacción y ACS + Recuperador de Calor Individual+ Producción Fotovoltaica para Autoconsumo 28 Paneles: opción más innovadora y que solo se puede valorar ahora que el Tribunal Constitucional ha declarado nulos varios de los artículos del RD 900/2015, (el apartado 3 del art. 4 así como los artículos 19, 20, 21 y 22). De forma que se puede aprovechar la generación fotovoltaica para servicios comunes. Con en este caso la aerotermia es centralizada, es un servicio común que se puede alimentar de la generación fotovoltaica.
Impacto económico
Teniendo en cuenta que la promoción de viviendas con calificación “A” resulta atractiva al consumidor final, se puede deducir que una edificación que se considerará como vivienda de energía positiva o calificación energética negativa debería ser desde el punto de vista de marketing muy interesante para el promotor, ya que podría transmitir fácilmente su diferenciación con el resto y su compromiso con la calidad y el medioambiente.
Pero se hace necesario ver qué incremento en la inversión se produce, ya que en función de este puede resultar viable o no. Como parte este proyecto se analiza en detalle la inversión económica.
- La instalación básica de Caldera de Gas Condensación Individual + Energía Solar 30% ACS + Extracción Mecánica tendría un coste que se desglosaría de esta forma:
- Caldera de Gas Condensación Individual: 32.549,24 €
- Instalación Suelo Radiante: 29.340,36 €
- Energía Solar 30% ACS: 6.724,80 €
- Extracción Mecánica: 5.850,00 €
- Total Bloque: 74.464,40 €
- Total por Vivienda: 9.308,05 €
- Bomba de Calor Aire Agua Centralizada para Calefacción y ACS + Extracción Mecánica
- Aerotermia Centralizada Calefacción y ACS: 44.637,37 €
- Instalación Suelo Radiante: 29.340,36 €
- Extracción Mecánica: 5.850,00 €
- Total Bloque: 79.827,73 €
- Total por Vivienda: 9.978,46 €
- Bomba de Calor Aire Agua Centralizada para Calefacción y ACS + Recuperador de Calor Individual
- Aerotermia Centralizada Calefacción y ACS: 44.637,37 €
- Instalación Suelo Radiante: 29.340,36 €
- Recuperador de Calor Individual: 25.689,68 €
- Total Bloque: 99.667,41 €
- Total por Vivienda: 12.458,42 €
- Bomba de Calor Aire Agua Centralizada para Calefacción y ACS + Recuperador de Calor Individual+ Producción Fotovoltaica para Autoconsumo 28 Paneles
- Aerotermia Centralizada Calefacción y ACS: 48.637,37 €
- Instalación Suelo Radiante: 29.340,36 €
- Recuperador de Calor Individual: 25.689,68 €
- Producción Fotovoltaica para Autoconsumo 28 Paneles: 12.320,80 €
- Total Bloque: 115.988,21 €
- Total por Vivienda: 14.498,52 €
Conclusiones
Una vez que la sociedad y sobre todo los potenciales compradores de viviendas en edificios se han concienciado que la eficiencia y la calificación energética son algo más que un papel que se les da en el libro de la vivienda, el poder aportar soluciones que distingan a la promotora de sus competidoras se hace totalmente necesario.
Se abre a las ingenierías y las instaladoras un nuevo mercado en el que la base es aportar valor innovando. Con soluciones que hasta hace poco tiempo no eran tenidas en cuenta por motivos técnicos, legales o de mercado y que ahora pueden ser un diferencial que aporte un importante valor añadido frente a la competencia que sigue con instalaciones tradicionales.
Hace 5 años las instalaciones con aerotermia centralizada no eran una opción, hoy los principales edificios que se rehabilitan en los centros urbanos ya están proyectándola habitualmente.
Hace menos de 2 años los recuperadores de calor se percibían como una máquina que hacia ruido y que no era muy importante ya que con las construcciones tradicionales poco estancas no se requería comprobar la salubridad e higiene. Ahora con las viviendas de nueva construcción ya se considera que es un elemento imprescindible para mejorar el confort y la salubridad. Incluso en el norte se empiezan a tener problemas con la refrigeración en verano, algo impensable no hace mucho.
El siguiente paso dentro de las instalaciones en vivienda está claro que será la fotovoltaica, primero porque el Tribunal Constitucional permite desde este verano el autoconsumo compartido y luego porque la generación distribuida aportaría una gran disminución de las perdidas por transporte de la electricidad. Por último, la entrada del coche eléctrico será el catalizador final para una rápida implantación. Teniendo en cuenta que ciudades como Madrid, Londres y Barcelona ya están prohibiendo a medio plazo el uso de coches diésel en centro ciudad.
Además, con la fotovoltaica y la autogeneración se abre la posibilidad de los edificios de energía positiva, que en vez de consumir energía entregan energía a la red. Ejemplo de esto es el edificio Helitrope en Friburgo (Alemania) que se construyó en 1994 y que genera 3 veces más energía que la que consume.
Luego la tecnología existe y es fiable, no es una quimera. El coste inicial es siempre superior, pero también lo es el valor percibido del producto por el cliente. En una economía en la que siempre existirá alguien que lo haga más barato, el poder hacer instalaciones diferentes también resulta una oportunidad para la ingeniería, solo aumentando la percepción de valor puede dársele menos importancia al precio.