Variables técnicas y económicas asociadas al acondicionamiento térmico de viviendas : una mirada centrada en el desempeño de la vivienda social chilena

Hernández López, Héctor (2020). Variables técnicas y económicas asociadas al acondicionamiento térmico de viviendas : una mirada centrada en el desempeño de la vivienda social chilena. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Edificación (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.64631.

Description

Title: Variables técnicas y económicas asociadas al acondicionamiento térmico de viviendas : una mirada centrada en el desempeño de la vivienda social chilena
Author/s:
  • Hernández López, Héctor
Contributor/s:
  • Martínez Pérez, Inmaculada
  • Cobo Escamilla, Alfonso
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2020
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Edificación (UPM)
Department: Construcciones Arquitectónicas y su Control
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La presente investigación se centra en el estudio de variables económicas y técnicas relacionadas al acondicionamiento térmico en viviendas, especialmente en viviendas sociales chilenas. La metodología de trabajo comienza mediante una revisión bibliográfica, en la que se estudia la relación existente entre las necesidades de confort térmico del ser humano, la energía demandada para calefaccionar y el entorno climático que incide en las edificaciones. A continuación, se estudian los métodos para medir el impacto ambiental de las edificaciones mediante el Análisis del Ciclo de Vida (ACV), para estimar la energía demandada por la vivienda en condiciones de confort térmico y evaluar las inversiones de eficiencia energética en las viviendas. Se analizan cuatro casos de estudio cuyos resultados implican que una vivienda social chilena está lejos de ser confortable y eficiente energéticamente, respondiendo en su mayoría a edificaciones convencionales que demandan más de 120kWh/m2 de energía primaria total al año. La muestra analizada, determina que se trata de edificaciones que requieren rehabilitación para alcanzar demandas para calefacción menores a 15kWh/m2 al año, mostrando una elevada irrevocabilidad económica al momento de cambiar los atributos físicos que derivan de una asignación inicial de recursos y cuya evaluación económica de inversiones en reacondicionamiento resultan ser circunstanciales. Dentro de los casos analizados se modeló una vivienda social chilena característica, para la cual se determinó la demanda acumulada de energía (CED), se calcularon las emisiones de efecto invernadero (GHG) y se evaluaron económicamente opciones de reacondicionamiento y de eficiencia enérgica en tres zonas climáticas muy diferentes de Chile: Antofagasta (23.64ºS), Santiago (33.44ºS) y Concepción (36.83ºS). La vivienda social de 50,5m2 modelada en Santiago (ciudad con mayor número de viviendas y que está ubicada en la Zona Z3 según la actual regulación térmica chilena), con muros en albañilería y resto envolvente típica, resultó con una demanda de energía de calefacción anual de 104,55 kWh/m2, mostrando un tiempo no confortable durante el 40,1% del año, liberando 1664kgCO2eq/m2/50años y mostrando una demanda de energía acumulada de 5934kWh/m2/50años. Cuando esta vivienda es evaluada con muros estructurados en madera aislados térmicamente, las emisiones y la energía acumulada caen en 11,5% y 10,4% respectivamente, mostrando además una disminución del TNC de 17,3% y que la energía y carbono incorporados caen en 32% y 35,6% respectivamente. Claramente estos resultados confirman cuán importante es la definición de la envolvente de la vivienda. Por otro lado, en un intento por mejorar el desempeño energético y sustentable de la vivienda social estructurada en albañilería, se evaluaron dos tipos de reacondicionamiento térmico, uno tradicional (con sistemas constructivos y precios asequibles) y otro que responde a criterios para viviendas pasivas o edificios de consumo energético ultra bajos (ULEB). Los resultados para el reacondicionamiento que responde a criterios de viviendas pasivas mostraron que las viviendas reacondicionadas en las ciudades de Antofagasta, Santiago y Concepción, prácticamente prescindían de energía para calefaccionar durante el año (0 kWh/m2 año, 3,91 kWh/m2 año y 1,66kWh/m2 respectivamente), evidenciando el potencial para conseguir viviendas altamente eficientes en estas zonas. Sin embargo, bajo un escenario futuro esperado para los precios de energía, horizontes entre 10 y 20 años y un costo de capital real bajo (3,5%), la evaluación económica mostró la conveniencia del reacondicionamiento tradicional por sobre el que responde a criterios para viviendas pasivas. Finalmente se concluye, en base al análisis de los resultados y a los requerimientos de sostenibilidad en edificaciones, que debieran ser preferidos los sistemas constructivos de muros estructurados en madera y aislados térmicamente en lugar de muros de albañilería en viviendas sociales. ----------ABSTRACT---------- This research focuses on the study of economic and technical variables related to thermal conditioning in dwellings especially in Chilean social housing. The work methodology begins with a bibliographic review, in which the relationship between human thermal comfort needs, the energy demanded for heating and the climatic environment that affects buildings is studied. Following, the methods to measure the environmental impact of buildings are studied through Life Cycle Analysis (LCA), to estimate the energy demanded by the dwelling in conditions of thermal comfort and to evaluate the energy efficiency investments in housings. Four case studies are analyzed whose results imply that a Chilean social housing is far from being comfortable and energy efficient, responding mostly to conventional buildings that demand more than 120 kWh / m2 of total primary energy per year. The sample analyzed, determines that these are buildings that require refurbishment to achieve heating demands of less than 15 kWh / m2 per year, showing a high economic irrevocability at the moment of changing the physical attributes that derive from an initial allocation of resources and whose economic evaluation of investments in reconditioning turn out to be circumstantial. Among the cases analyzed, a characteristic Chilean social housing was modeled, for which the accumulative energy demand (CED) was determined, greenhouse emissions (GHG) were calculated, and retrofitting and energy efficiency options were economically evaluated in three very different climatic zones of Chile: Antofagasta (23.64ºS), Santiago (33.44ºS) and Concepción (36.83ºS). The 50.5m2 social housing modeled in Santiago (the city with the largest number of dwellings and which is located in Zone Z3 under current Chilean thermal regulation), with masonry walls and a typical surrounding envelope, resulted in an annual energy demand for heating of 104.55 kWh / m2, showing a time non comfortable during 40.1% of the year, releasing 1664kgCO2eq / m2 / 50 years and showing a cumulative energy demand of 5934kWh / m2 / 50 years. When this dwelling is evaluated with thermally insulated wood-frame walls, the emissions and the cumulative energy demand fall by 11.5% and 10.4%, respectively, also showing a decrease in the TNC of 17.3% and that the embodied energy and embodied carbon fall by 32% and 35.6% respectively. Clearly, these results confirm how important the definition of the housing envelope is. Otherwise, in an attempt to improve the energy and sustainable performance of social housing structured in masonry, two types of thermal reconditioning were evaluated, one traditional (with constructive systems and affordable prices) and another that meets criteria for passive or ultra low energy buildings (ULEB). The results for the refurbishment that meets passive housing criteria showed that the refurbished dwellings in the cities of Antofagasta, Santiago and Concepción, practically did not need energy for heating during the year (0 kWh / m2 year, 3.91 kWh / m2 year and 1.66kWh / m2 respectively), showing the potential for highly efficient housing in these areas. However, under an expected future scenario for energy prices, horizons between 10 and 20 years and a low real capital cost (3.5%), the economic evaluation showed the convenience of traditional reconditioning over the which it meets criteria for passive housing. Finally, it is concluded, based on the analysis of the results and the sustainability requirements in buildings, that the construction systems of insulated wood-frame should be preferred over masonry walls in social housing.

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Item ID: 64631
DC Identifier: http://oa.upm.es/64631/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:64631
DOI: 10.20868/UPM.thesis.64631
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 14 Oct 2020 06:58
Last Modified: 14 Oct 2020 06:58
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