Comunicación presentada al II Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- José María Labazuy, Director Técnico, Efispai
- Albert Lopez, Arquitecto, Somfy
- Alex Peral, Technical Manager, Reynaers
- Miguel Torralba, Gestor de Proyectos, STO Iberica
Resumen
El Grupo de Trabajo “Fachadas inteligentes” del Clúster de Eficiencia Energética de Cataluña, está desarrollando un Estudio siguiendo una metodología de trabajo sistemático para la mejora de la envolvente de los edificios existentes. El Estudio se centra en el análisis de la situación actual de diferentes tipologías de edificios hoteleros y una simulación dinámica para analizar el ahorro energético que suponen las propuestas de intervención. Se considera en el estudio una dimensión estándar de las habitaciones para poder hacerlo comparativo. Las propuestas de intervención se centran sobre la envolvente de la fachada, pero pueden ir acompañadas de otras estrategias energéticas con la adaptación y reducción de los equipos de climatización y ventilación a las nuevas condiciones, al reducirse significativamente la demanda. Aumento significativo de la calificación energética y reducción de emisiones de CO2, con el cálculo de los valores. Reducción significativa del consumo energético, análisis de costes de la intervención y retornos de la inversión.
Introducción
El presente estudio pretende analizar el ahorro energético que se puede alcanzar con la rehabilitación de la envolvente de las fachadas en un edificio hotelero.
Nos deberíamos hacer esta pregunta: ¿Se justifica la inversión para la mejora de la envolvente por el ahorro energético a conseguir?
Analizaremos el ahorro energético y económico resultante, así como el retorno de la inversión. Comprobaremos que la decisión de intervenir ha de abarcar además otros aspectos relacionados con: la mejora del confort interior, en algunos casos se identifica el problema por quejas de clientes o en cuestionarios de satisfacción del cliente; la solución de patologías; la necesidad de renovación por envejecimiento o problemas de seguridad por desprendimientos en fachadas o por una estrategia global energética que incluya la reducción de la potencia eléctrica contratada o una reducción de los equipos de climatización.
Material y Métodos
El estudio se realiza para un edificio de PB y 5 plantas de habitaciones, con un total de 100 y una superficie aproximada de 27 m2. La superficie total del hotel es de 4300 m2. Las habitaciones se disponen sobre las dos fachadas principales con orientaciones noroeste y sureste.
Se han considerado dos emplazamientos en dos zonas climáticas diferentes, uno en Palma de Mallorca en zona climática B3 y otro en Oviedo con zona climática D1.
Edificio. Estado actual
Los cerramientos de fachada se componen de:
- Pared exterior de fábrica de ladrillo macizo de 14 cm, cámara de aire no ventilada, tabique interior de ladrillo hueco de 4 cm y guarnecido de yeso.
- Valor de transmisión térmica U=1,517
Las aberturas de fachada se componen de:
- Carpintería de aluminio sin rotura de puente térmico, con unas dimensiones de 280 x 140 cm, con un valor de transmisión térmica U=6,67 W/m2-K.
- Acristalamiento de cámara 6/6/6 con un valor de U=3,094 W/m2-K
- Sin protección solar del hueco.
El resto de cerramientos están formados por: cubierta plana con valor de U=0,5 y solera de hormigón en planta baja.
Edificio rehabilitado
Sobre el cerramiento de fachada se aplica un SATE Sistema de Aislamiento Térmico por el Exterior, formado por un aplacado con EPS de 10 cm de espesor y conductividad térmica de 0,04 W/m-K adherido y fijado al soporte; un revestimiento exterior con mortero armado libre de cemento y una capa de acabado con un grueso aproximado total de 5 mm. Con un valor de transmisión térmica total de 0,316 W/m2-K.
La carpintería exterior se sustituye por una con rotura de puente térmico con U=1,6 W/m2-K, de altas prestaciones y un acristalamiento 6/12/6 con vidrio bajo emisivo con U=1,366. Se considera que la nueva carpintería permite una mejora en la infiltración de los cerramientos de un 40%.
Sobre las aberturas se coloca una protección solar mediante persiana de lamas de aluminio con un control solar de 120 W/m2.
Simulación dinámica
Se realiza una simulación dinámica con el programa DESIGN BUILDER con motor de cálculo ENERGY PLUS.
Se consideran unos parámetros estándar, utilizando las plantillas de que dispone el programa y se emplean los ficheros de clima de ambas localidades, Palma de Mallorca y Oviedo, que también incorpora el programa.
- Temperatura de consigna de calefacción: 22º C.
- Temperatura de consigna de refrigeración: 24,5º C.
- Combustibles para calefacción y refrigeración: electricidad.
Resultados
Valores obtenidos
En el caso de Oviedo se observa como la mejora de la protección solar no produce un ahorro en la demanda. Fundamentalmente debido a que las aberturas están situadas en fachadas con incidencia solar, esto hace que se mejore las ganancias solares por las ventanas, importante en un clima frio, si las ventanas tienen buen aislamiento térmico, y por tanto la protección solar perjudica esta ganancia.
Se ha realizado un estudio substituyendo las ventanas por otras de menores dimensiones, pasando de 280×140 cm a 140×140 cm. En este caso se observa que en Palma se mejora el ahorro en la demanda en un 7% adicional, cosa que no ocurre en el caso de Oviedo que se mantiene o incluso se empeora algo. Parece que en este caso otra vez las ganancias solares por ventanas determina la diferencia. La menor superficie de ventana reduce la ganancia térmica y por tanto se reduce también la necesidad de compensación con refrigeración, importante en el caso de Palma. En cambio en el caso de Oviedo se produce el efecto inverso, esta menor superficie de ventana hace que aumente la necesidad de calefacción en invierno, al reducirse la ganancia.
También debemos resaltar que el correcto diseño de las protecciones solares nos puede permitir evitar ganancias térmicas no deseadas y al mismo tiempo mantener buenos valores de iluminación natural. Esta iluminación natural puede tenerse en cuenta para reducir la iluminación artificial, con el consiguiente ahorro de consumo. Para conseguir este ahorro sin perjudicar los niveles de iluminación necesarios (lux) se requiere de la instalación de sensores de iluminación y grupos de control que desactivan normalmente las luminarias próximas a las ventanas cuando no son necesarias. También mejora la eficiencia energética la instalación de sistemas de automatización de las protecciones solares, sobre todo cuando son protecciones de lamas graduables.
En nuestro caso no son muy significativas, debido a la utilización de equipos de climatización con consumo eléctrico, (tipo bomba de calor). En el caso de establecimientos que consuman combustibles fósiles para la generación de energía, la reducción en las emisiones de CO2 se incrementa considerablemente.
Costes implantación mejoras
Retorno de la inversión
Para el cálculo se ha tenido en cuenta la demanda térmica para calefacción y refrigeración en hoteles de alta categoría. Los valores han sido extraídos del estudio editado por el IDAE (Evaluación del potencial de energía solar térmica y fotovoltaica derivado del cumplimiento del CTE)(1).
El coste total de la energía eléctrica se ha estimado en 0,15 €/Kwh.
Valores con la implementación de todas las mejoras:
Valores con la implementación de mejora de la parte opaca del edificio:
Valores con la implementación de mejora de la carpintería y el acristalamiento:
Valores con la implementación de mejora de protecciones solares:
(*) no se mejora
Estos valores son meramente orientativos, dado que siempre hay que hacer un estudio para cada caso, considerando todos los aspectos particulares del establecimiento hotelero en cuestión.
Discusión y Conclusiones
Aunque el ahorro energético de una intervención sobre la envolvente de un edificio hotelero pueda ser significativa, esta no solo debe basarse en un retorno de la inversión aceptable, teniendo en cuenta los ahorros energéticos a conseguir. Se han de valorar toda una serie de aspectos que de manera conjunta, pueden justificar la intervención.
Fundamentalmente analizaremos los siguientes aspectos:
- Mejora del confort. En muchos casos existen cerramientos que generan problemas de confort interior por cuestiones de orientación y situación de la fachada. La baja temperatura sobre los paramentos interiores genera este disconfort interior. El aislar adecuadamente este paramento resolverá el problema. La colocación de protecciones solares también mejorará el confort sobre todo en temporada de verano en clima cálido. La mejora de la estanqueidad de las carpinterías también favorece el confort interior, evitando la entrada de aire no deseado, caliente en verano o frio en invierno. También se mejorará de esta manera el aislamiento acústico.
- Patologías sobre los paramentos de fachada. En muchos casos la existencia de puentes térmicos en los cerramientos ocasiona condensaciones que pueden acabar causando daños sobre los revestimientos u otros elementos y problemas de salubridad interior.
- En general también la necesidad de rehabilitación de una fachada por envejecimiento o por problemas de seguridad (desprendimiento de revestimientos o carbonatación de elementos de hormigón armado), hace que paralelamente plantearse la mejora de la eficiencia energética sea muy conveniente.
- La reducción de la demanda de energía, permite un ahorro en el consumo y una reducción de emisiones de CO2. También permite la posibilidad de reducir la potencia contratada de suministro eléctrico, aspecto que está teniendo gran importancia actualmente con el aumento del término de potencia en la tarifa eléctrica.
- La reducción de los picos de potencia necesarios para satisfacer la demanda.
- La mejora de la envolvente, nos permite además de reducir la demanda total, reducir los picos de demanda. Esto lleva consigo que los equipos de climatización trabajen menos horas y a un menor régimen, evitando puntas de trabajo extremo. En consecuencia se aumenta la vida útil de estos equipos y se reducen los trabajos de mantenimiento a realizar, con un no despreciable ahorro económico.
- La substitución de los equipos de climatización cuando sea necesaria, podrá contemplar la instalación de equipos de menor potencia y por tanto de menor coste.
En definitiva, deberemos iniciar un proceso que nos lleve a la correcta toma de decisiones. Para ello podríamos recalcar que el Grupo de Trabajo “Fachadas inteligentes” del Clúster de Eficiencia Energética de Cataluña ha desarrollado un Protocolo que determina una metodología de trabajo sistemático para la mejora de la envolvente del edificio. El protocolo se establece en cinco pasos con una visión transversal y en función de la tipología del edificio y su magnitud se aplica en mayor o menor profundidad cada uno de estos pasos:
- Análisis de la situación actual. Diagnosis.
- Monitorización – Simulación.
- Prueba piloto.
- Estrategia energética. Objetivos, estudio y plan de actuación.
- Ejecución y verificación.
Referencias bibliográficas
- Evaluación del potencial de energía solar térmica y fotovoltaica derivado del complimiento del Código Técnico de Edificación. Estudio Técnico PER 2011-2020. IDAE.