Comparativa en la simulación energética de un edificio de uso comercial mediante HULC

Abstract

El presente proyecto es el resultado del análisis propuesto como finalización a los estudios de Grado de la Universidad Politécnica de Madrid. El objetivo del mismo ha sido simular mediante programas cuyas interfaces se han descargado del repositorio disponible en la Universidad y en la página web del Ministerio de Fomento del Gobierno de España, el comportamiento energético de un edificio destinado a la enseñanza, obteniendo como resultado su certificación energética.
Analizada la certificación energética del edificio construido, se procede a realizar un análisis de resultados de cargas térmicas y demandas energéticas del mismo con el fin de implementar cambios tanto en la envolvente térmica del edificio como en los equipos instalados que mejoren su consumo energético y por consiguiente su certificación energética.
En los últimos años la preocupación por el cambio climático y la ética del medioambiente han llevado a los distintos países a aprobar leyes que fomenten el consumo energético eficiente. Se establecen de manera nacional e internacional objetivos de obligado cumplimiento a los países a los que aplica, detallado en adelante.
En España, es en el año 2013 cuando entra en vigor el Real Decreto 235/2013 por el cual se aprueba el procedimiento básico de certificación energética de los edificios. Se establece carácter de obligatoriedad a la posesión de dicho certificado en todas aquellas viviendas que van ser vendidas o alquiladas.
Las políticas autonómicas, se encargan de fomentar el consumo eficiente de energía mediante la aprobación de presupuestos y ayudas a particulares que vayan a realizar una reforma en su vivienda y a aquellos de nueva construcción que mantengan las emisiones de dióxido de carbono dentro de los valores establecidos.
HERRAMIENTAS DE TRABAJO:
1.AUTOCAD: programa que nos ha permitido elaborar los planos de la vivienda. Se han definido las tres plantas habitables y sus respectivos recintos.
2.CYPE 2014: en su modalidad CYPE MEP, se han exportado los planos realizados en Autocad, dicho programa permite la definición del edificio en tres dimensiones. Se define además las características de los elementos constructivos (huecos, muros, particiones, fachada, puerta y ventana), además, el programa permite definir la localización del edificio, lo cual permitirá obtener las cargas térmicas de cada una de las estancias definidas así como la demanda de calefacción y refrigeración de sus recintos, que nos llevara a la selección de equipos de climatización adecuados para satisfacer la demanda.
3.HULC: herramienta unificada LIDER-CALENER. El último paso una vez definido el edificio de estudio, se trata de exportarlo a Hulc, programa a disposición de los ciudadanos a través de la página del Gobierno de España. En dicho programa, definimos en detalle la fachada, muros, particiones y su composición.
Posteriormente, se simula en LIDER y se obtiene si nuestro edificio cumple con la legislación vigente del código técnico de la edificación.
Se define también los equipos de climatización, caldera y agua caliente sanitaria que van a implementarse, basándose en las cargas térmicas y demandas obtenidas en el punto anterior.
Finalmente, en Calener VYP, se simula la etiqueta de certificación energética del edificio en cuestión.
La clase asociada a la certificación energética es el resultado de la medición de emisiones de kg de dióxido de carbono anuales del edificio de estudio, lo cual dependerá del consumo energético del mismo.
Los indicadores energéticos nos permiten obtener información acerca de si un edificio tiene un buen o mal comportamiento energético. Siendo la clase asociada a la certificación energética la que determina el comportamiento, se definen siete clases aplicables a edificios existentes; A (más eficiente energéticamente) a G (menos eficiente energéticamente). Para el caso de edificios nuevos, las clases F y G no serán aplicables, no permitiendo la construcción de los mismos en la actualidad.
Es por ello que, una vez obtenida la etiqueta de certificación energética del edificio, se estudian las soluciones viables a implementar para disminuir las emisiones y mejorar la certificación.
El edificio objeto de estudio, presenta inicialmente unas emisiones totales anuales de CO2 de 83,4 lo cual se traduce en obtener una clase B.
Calener VYP desglosa las emisiones y consumos del edificio según pertenezcan a sistemas de calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria e iluminación. Permitiendo obtener un análisis detallado de aquello susceptible a cambio.
En referencia a la guardería inicial, los mayores consumos de energía total y primaria son debidos a la calefacción. Mejorando dichos equipos, la envolvente del edificio y su aislamiento, conseguiríamos mejorar el consumo de energía asociada a dicha demanda.
PROPUESTAS DE ACTUACIONES DE MEJORA:
1. La primera solución propuesta, se trataría de la sustitución de la caldera original convencional por otra caldera de biomasa que utiliza como biocombustible pellets.
Este cambio supone una mejora notable de la certificación energética obtenida inicialmente. Como se ha explicado anteriormente, la certificación energética está ligada a la emisión de gases de dióxido de carbono. La fuente de energía de la caldera de biomasa es renovable y sus consumos de dióxido de carbono son prácticamente nulos. Además, estas calderas se caracterizan por reutilizar el calor de los gases de combustión que generan, siendo para la misma potencia, más eficientes.
La certificación energética obtenida en esta solución mejoraría la certificación energética de la guardería a una A, debido a que sus emisiones de dióxido de carbono se reducen considerablemente, alcanzando anualmente 49.9 kgCO2/m2
Hacer un estudio detallado del cambio, implica además de la consideración medioambiental, la valoración económica de la propuesta.
La implementación de la caldera de biomasa supone una inversión inicial correspondiente al coste del equipo asociado. Sin embargo, las distintas Comunidades Autónomas, destinan un presupuesto anual a ayudas que contribuyan con la mejora de la eficiencia energética de equipos y edificios. Se estudia en el presente proyecto las relativas a la Comunidad de Madrid, lugar de situación del edificio de estudio.
Se concluye, que cambiar la caldera por una de biomasa, permite amortizar la inversión a los tres años de su funcionamiento, y con un ahorro anual, en adelante, de 1.310 euros en la factura del consumo de energía.
2. Otra alternativa propuesta en el presente proyecto se centra en la rehabilitación de la fachada a través de los huecos y ventanas. Se trataría de cambiar las ventanas originales por otras que permitan mantener el equilibrio térmico en el interior del edificio y disminuir las perdidas asociadas a las cargas.
La vivienda original posee ventanas de doble acristalamiento y marco de aluminio. Se propone la sustitución de las mismas por una carpintería de PVC y un vidrio bajo emisivo.
Las emisiones de dióxido de carbono anuales se diferencian en 0.4 puntos de las iniciales, siendo la clase energética una B también.
La medida propuesta, en términos económicos, permite una reducción anual en la factura de 25.5€ y una elevada inversión inicial. Se concluye que en términos económicos, la alternativa no es viable.
3. Finalmente, a la anterior alternativa se le añade la rehabilitación del techo, situando entre el forjado y la cámara de aire una capa de poliestireno expandido que actúa como aislante.
La medida es beneficiosa en cuanto a mantener la temperatura requerida del edificio, tanto en invierno como en verano. Evita, que el calor que se genera en el edificio escape en los meses de invierno, así como la transferencia hacia el interior durante los meses de verano, y que se produce por la cubierta de los edificios debido a que las plantas más altas son las más afectadas. En estas plantas se sitúan las aulas y el comedor, que como podemos comprobar en adelante, son las estancias que presentan valores más altos de refrigeración durante estos meses.
Obtendríamos así una certificación energética B pero con emisiones de dióxido de carbono reducidas con respecto a la inicial, de 1 punto.
En términos económicos la factura del consumo se ve reducida en cantidades muy similares a la propuesta anterior, e incrementando la inversión inicial.
Por consiguiente, económicamente esta medida se considera inviable.
De las medidas propuestas y estudiadas en el trabajo, se concluye que, teniendo en cuenta tanto los términos medioambientales como económicos, la mejor medida a implementar es la sustitución de la caldera convencional de gas natural por una de biomasa. No solo conseguimos mejorar significativamente las emisiones de CO2 sino que la inversión requerida tiene un valor razonable frente al resto de propuestas.
La elaboración del presente Trabajo Fin de Grado contribuye a un estudio de mejora en la calidad de vida de la sociedad y en la conservación del medioambiente. La construcción y reforma de viviendas más eficientes energéticamente favorecen la creación de sociedades más sostenibles y comprometidas. Se considera que el estudio y fomento de medidas como las llevadas a cabo en el actual proyecto deberán seguir siendo fuente de estudio y consideración ya que es constante la preocupación por la conservación del medioambiente y sus recursos y se debería comprometer a toda la sociedad a su consumo moderado y responsable.