Hacia el edificio de energía casi nula. Viviendas NZCO2

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1 ARQUITECTURA MESA DE TRABAJO Y ENERGÍA: SOBRE LA UTILIZACIÓN DE LOS FONDOS HACIA LOS EDIFICIOS COMUNITARIOS DE ENERGÍA ACTUACIONES CERODE VIVIENDA Hacia el edificio de energía casi nula. Viviendas NZCO2 Madrid. 22 de Marzo de 2011 Francisco José Serna Lumbreras. Jefe de Proyectos. Departamento Arquitectura Bioclimática Centro Nacional de Energías Renovables - CENER

2 ESCENARIO NORMATIVO. El Consejo Europeo acordó en 2007 tres objetivos clave de cara a la mitigación del cambio climático*: Reducir en al menos un 20% las emisiones de GEI de aquí al Lograr que las Energías renovables representen el 20% del consumo energético en Reducir, mediante la mejora de la eficiencia energética, un 20% el consumo energético en Europa en Fuente: Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee And the Committee of the Regions: by Europe's climate change opportunity

3 Viviendas NZCO2 (Near Zero CO 2 )? Passivhaus estándar DE CALEFACCIÓN DE REFRIGERACION ONSUMO DE ENERGIA PRIMARIA < 15 kw / m 2 año N/A < 120 kw / m 2 año? Proyecto Passive-On CON SISTEMAS PASIVOS CON SISTEMAS ACTIVOS DE CALEFACCIÓN < 15 kw / m 2 año < 15 kw / m 2 año DE REFRIGERACION < 15 kw / m 2 año CONSUMO DE ENERGIA PRIMARIA < 120 kw / m 2 año < 120 kw / m 2 año Certificación en España

4 Viviendas NZCO2 (Nearly Zero CO 2 )? Certificación en España BLOQUE CALEFACCION REFRIGERACION SUM DEM CLAS-A DEM CLAS-A PAS-ON La coruña C1 30 6, ,5 B Gran canarias A3 3,5 0,8 11,1 4,1 4,9 D León E1 65,5 14, ,3 B Tenerife A3 3,5 0,8 15,6 5,7 6,5 C Segovia D2 65,7 14,3 4,2 1,2 15,5 A Sevilla B4 16,6 3,6 23,4 8,6 12,2 B Soria E1 72,1 15, ,7 A Tarragona B3 21,8 4,7 16,4 6 10,7 B

5 Viviendas NZCO2 (Nearly Zero CO 2 )? CALEFACCION kwh/m2 REFRIGERACION kwh/m2 Certificación en España BLOQUE MADRID A-B 9,4 4,0 B-C 21,9 6,5 C-D 39,6 10,1 D-E 66,3 15,5 ESTE BLOQUE CON CALIFICACION "B" EN CUMPLIRÍA CON LOS ESTANDARES DE PASSIVE ON DECISION BLOQUE MURCIA BLOQUE GRAN CANARIA A-B 4,3 4,6 B-C 10,0 7,5 C-D 18,2 11,7 D-E 30,4 17,9 A-B 0,8 4,1 B-C 1,8 6,7 C-D 3,2 10,4 D-E 5,4 15,9 ESTE BLOQUE CON CALIFICACION "C" EN CUMPLIRÍA CON LOS ESTANDARES DE PASSIVE ON ESTE BLOQUE CON CALIFICACION "D" EN CUMPLIRÍA CON LOS ESTANDARES DE PASSIVE ON Viviendas NZCO2 INDIVIDUAL ALMERIA A-B 4,3 12,7 B-C 10,0 18,2 C-D 18,2 26,1 D-E 30,4 38,0 ESTA VIVIENDA UNIFAMILIAR CON CALIFICACION "B" EN CUMPLIRÍA CON LOS ESTANDARES DE PASSIVE ON Viviendas CLASE A INDIVIDUAL TARRAGONA A-B 10,4 11,1 B-C 19,8 16,0 C-D 33,3 22,9 D-E 53,6 33,3 ESTA VIVIENDA UNIFAMILIAR CON CALIFICACION "B" EN CUMPLIRÍA CON LOS ESTANDARES DE PASSIVE ON

6 ESCENARIO NORMATIVO (II): Refundición de la Directiva Europea de Eficiencia Energética EPBD (borrador abril 2009) Artículo 9: Edificios de consumo de energía casi nulo 1. Los Estados miembros se asegurarán de que: a) a más tardar el 31 de diciembre de 2020, todos los edificios nuevos sean edificios de consumo de energía casi nulo, y de que b) después del 31 de diciembre de 2018, los edificios nuevos que estén ocupados y sean propiedad de autoridades públicas sean edificios de consumo de energía casi nulo. DEFINICIONES NZEB-COMISIÓN EUROPEA: «edificio de consumo de energía casi nulo»: edificio con un nivel de eficiencia energética muy alto ( ). La cantidad casi nula o muy baja de energía requerida debería estar cubierta, en muy amplia medida, por energía procedente de fuentes renovables, incluida energía procedente de fuentes renovables producida in situ o en el entorno; CASI NULO MUY ALTO EN MUY AMPLIA MEDIDA definición cualitativa

7 Fase 1 Modelos de Edificios. Tipologías de edificios Vivienda unifamiliar Vivienda multifamiliar Fachada sur

8 Fase 1 Metodología de trabajo. Zonas climáticas Programa de cálculo

9 Fase 1 Metodología de trabajo En calefacción Se parte del modelo, con características mínimas en cuanto a transmitancias, vidrios, carpinterías que exige el CTE. Para cada zona climática. Se aumenta el espesor del aislamiento, hasta obtener la deseada calificación energética A en emisiones de CO2, llegando como máximo, a las conductividades estándares del proyecto CTE+. Si con el aislamiento no se ha conseguido alcanzar esta calificación, se procederá a Mejorar la calidad de los vidrios y carpinterías. Si con estas medidas no se alcanza la calificación A se ajustará la eficiencia estacional de la caldera hasta alcanzar la calificación En refrigeración Se partirá de un grado de sombreamiento mínimo, basado en persianas, que solamente actúan en verano. Si con esta medidas no se alcanzan los objetivos se ajustará la eficiencia estacional de la bomba de calor hasta alcanzar la clasificación A

10 Fase 2 Definición de parámetros Renovaciones e infiltraciones Cerramientos y huecos HUECOS VIVIENDA INDIVIDUAL PORCENTAJE SOBRE ORIENTACIÓN FACHADA N 17,74% S 20,67% HUECOS VIVIENDA MULTIFAMILIAR PORCENTAJE SOBRE ORIENTACIÓN FACHADA N 21,97% S 21,97% E 7,07% O 7,07% Consignas y horarios de calefacción, refrigeración y renovación de aire Valores de las cargas internas Valores de los puentes térmicos CARGAS INTERNAS DIAS MESES HORARIO W/m 2 CARGA SENSIBLE DEBIDA A OCUPACIÓN TODO EL AÑO 00:00-7:00 LABORAL 2,15 LABORAL TODO EL AÑO 8:00-15:00 0,54 LABORAL TODO EL AÑO 16:00-23:00 1,08 SABADO Y FESTIVOS TODO EL AÑO 24 HORAS 2,15 CARGA LATENTE DEBIDA A OCUPACIÓN TODO EL AÑO 00:00-7:00 LABORAL 1,36 LABORAL TODO EL AÑO 8:00-15:00 0,34 LABORAL TODO EL AÑO 16:00-23:00 0,68 SABADO Y FESTIVOS TODO EL AÑO 24 HORAS 1,36 Valores de los rendimientos de los sistemas ILUMINACIÓN EL AÑO 1:00 TODOS LOS DIAS TODO - 7:00 0,44 TODOS LOS DIAS TODO EL AÑO 8:00-18:00 1,32 TODOS LOS DIAS TODO EL AÑO 19:00 2,2 SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN UTILIZADO RENDIMIENTO ESTACIONAL COMBUSTIBLE UTILIZADO FACTOR EQUIVALENTE EN DE CO 2 (g CO 2 /kwh) TODOS LOS DIAS TODO EL AÑO 20:00-23:00 4,2 TODOS LOS DIAS TODO EL AÑO 0:00 2,2 EQUIPOS TODOS LOS DIAS TODO EL AÑO 1:00-7:00 0,44 CALEFACCIÓN 0,8 GAS NATURAL 204 REFRIGERACIÓN 2 ELECTRICIDAD 649 TODOS LOS DIAS TODO EL AÑO 8:00-18:00 1,32 TODOS LOS DIAS TODO EL AÑO 19:00 2,2 TODOS LOS DIAS TODO EL AÑO 20:00-23:00 4,2 TODOS LOS DIAS TODO EL AÑO 0:00 2,2

11 Fase 2 Simulaciones Valores de clasificación en emisiones de CO2 VIVIENDA UNIIFAMILIAR VALORES DE DE CO2 (Kg CO2/m2) PARA CADA CLASE DE CALIFICACION ENERGETICA POR ZONAS CLIMATICAS E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4 A-B 16,5 10,0 11,1 9,3 5,5 6,2 8,6 8,9 5,4 6,4 4,3 4,6 B-C 23,8 16,4 18,2 14,9 8,9 10,1 13,6 13,9 9,4 10,4 7,7 7,7 C-D 34,1 25,5 28,4 22,9 13,9 15,8 20,9 21,1 15,0 16,2 12,5 12,3 D-E 49,6 39,1 43,6 34,9 21,4 24,2 31,7 31,8 23,4 24,8 19,8 19,1 VIVIENDA MULTIFAMILIAR VALORES DE DE CO2 (Kg CO2/m2) PARA CADA CLASE DE CALIFICACION ENERGETICA POR ZONAS CLIMATICAS E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4 A-B 9,1 5,3 5,9 5,0 2,8 3,2 4,6 4,7 3,1 3,7 2,4 2,5 B-C 14,8 10,1 11,3 9,2 5,3 6,1 8,5 8,5 5,7 6,5 4,6 4,7 C-D 23,1 17,0 19,0 15,3 8,9 10,3 14,0 14,0 9,3 10,4 7,7 7,7 D-E 35,4 27,4 30,5 24,4 14,3 16,5 22,3 22,2 14,7 16,3 12,3 12,3

12 Fase 2 Simulaciones Vivienda unifamiliar CTE - NZCO 2 CUANTIFICACION DE LAS MEJORAS ENERGETICAS AL PASAR DE CTE A V.B.C. NZCO 2 ZONAS CLIMATICAS E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4 INCREMENTO DEL AISLAMIENTO EN MUROS EXTERIORES (cm) 1 7 4,5 4 3,5 2,5 2 2, ,5 1,5 INCREMENTO DEL AISLAMIENTO EN CUBIERTA (cm) ,5 1 0,5 0,5 - - MEJORA DE LA CONDUCTIVIDAD DE LOS VIDRIOS (W/m 2 K) MUROS EXTERIORES CUBIERTA SUELOS HUECOS Espesor Espesor Espesor N Resto Umuros Ucubierta Usuelos U marco (W/m 2 aislamiento aislamiento aislamiento K) (W/m2 K) (W/m2 K) Uvidrio Uvidrio (W/m2 K) (cm) (cm) (cm) (W/m2 K) (W/m2 K) D3 CTE 0,66 4 0,38 8 0,49 1,5 3 3,5 3,5 V.B.C. NZCO 2 0,39 8 0, ,49 1,5 3 3,5 3,5 VIVIENDA UNIFAMILIAR CLASE A ENERGETICA (kwh/m 2 ) CALEFACCIÓN LIDER (kwh/m2) CLASE A ENERGETICA (Kg CO 2 /m 2 ) LIDER (Kg CO2/m2) CLASE A ENERGETICA (kwh/m2) REFRIGERACIÓN LIDER (kwh/m2) CLASE A ENERGETICA (Kg CO2/m2) LIDER (Kg CO2/m2) CLASE A ENERGETICA (Kg CO2/m2) LIDER (Kg CO2/m2) CALIFICACIÓN FINAL EN DE CO 2 MADRID CTE 23,6 34,9 7,6 8,9 7,2 7,12 1,8 2,3 9,4 11,2 B MADRID V.B.C. NZCO 2 23,6 31,8 7,6 8 7,2 1,93 1,8 0,6 9,4 8,6 A TOTAL

13 Fase 2 Simulaciones Vivienda multifamiliar CTE - NZCO 2 CUANTIFICACION DE LAS MEJORAS ENERGETICAS AL PASAR DE CTE A V.B.C. NZCO 2 ZONAS CLIMATICAS E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4 INCREMENTO DEL AISLAMIENTO EN MUROS EXTERIORES (cm) 11 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7, INCREMENTO DEL AISLAMIENTO EN CUBIERTA (cm) ,5 7,5 7,5 7,5 4,5 4,5 4,5 4,5 CUANTIFICACION DE LAS MEJORAS ENERGETICAS AL PASAR DE CTE A V.B.C. NZCO 2 MEJORA DE LA CONDUCTIVIDAD DE LOS VIDRIOS ORIENTACION NORTE (W/m 2 K) MEJORA DE LA CONDUCTIVIDAD DE LOS VIDRIOS ORIENTACION E/O (W/m 2 K) MEJORA DE LA CONDUCTIVIDAD DE LOS VIDRIOS ORIENTACION SUR (W/m 2 K) ZONAS CLIMATICAS E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4 0,4 0,9 0 0,9 0,4 0,3 0,9 0,9 0 1,1 1,5 0,8 0,8 1,3 0 1,9 1,4 0,3 2,4 0,4 1,7 2,7 2,7 0 0,9 1,9 0 1,9 1,3 1,3 2,3 1,4 1,7 2,7 2,7 0 CUANTIFICACION DE LAS MEJORAS ENERGETICAS AL PASAR DE CTE A NZCO V.B.C. 2 ZONAS CLIMATICAS E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4 RENDIMIENTO ESTACIONAL DEL EQUIPO DE CALEFACCIÓN 0,8 0,9 0,9 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 RENDIMIENTO ESTACIONAL DEL EQUIPO DE REFRIGERACIÓN ,5 2,5 2,6

14 Fase 2 Simulaciones Vivienda multifamiliar CTE - NZCO 2 MUROS EXTERIORES CUBIERTA SUELOS HUECOS Umuros (W/m 2 K) Espesor aislamiento (cm) Ucubierta (W/m2 K) Espesor aislamiento (cm) Usuelos (W/m2 K) Espesor aislamiento (cm) N E/O SUR Uvidrio (W/m2 K) Uvidrio (W/m2 K) Uvidrio (W/m2 K) CTE 0,66 4 0,38 8 0,49 1,5 2,5 3,5 3,5 CTE + 0,28 11,5 0, ,49 4 2,5 3,5 3,5 NZCO V.B.C 2 0,28 11,5 0, ,49 4 1,6 1,6 1,6 CLASE A ENERGETICA (kwh/m 2 ) CALEFACCIÓN LIDER (kwh/m2) CLASE A ENERGETICA (Kg CO 2 /m 2 ) LIDER (Kg CO2/m2) CLASE A ENERGETICA (kwh/m2) REFRIGERACIÓN LIDER (kwh/m2) CLASE A ENERGETICA (Kg CO2/m2) LIDER (Kg CO2/m2) CLASE A ENERGETICA (Kg CO2/m2) LIDER (Kg CO2/m2) CALIFICACIÓN FINAL EN DE CO 2 MADRID CTE 9,4 32,44 4 8,3 4 8,72 1 2,8 5 11,1 C MADRID CTE + 9,4 20,21 4 5,2 4 8,82 1 2,9 5 8,1 B MADRID NZCO V.B.C 2 9,4 16,55 4 4,2 4 2,56 1 0,8 5 5 A TOTAL

15 Fase 3 Evaluacion económica Modelo de cálculo Payback time = C Inversión / I (e) I (e) = E x P Incremento del precio de la energía GAS NATURAL ELECTRICIDAD INCREMENTO PRECIO ENERGIA FECHA DE TARIFA GAS PUBLICACION EN NATURAL (Término EL BOE variable) /kwh PRECIO ACTUAL /kwh dic-05 0, dic-06 0, oct-07 0, dic-07 0, abr-08 0, jul-08 0, PRECIO MEDIO EN 40 AÑOS /kwh PRECIO MEDIO EN 40 AÑOS /kwh + 16% IVA 2% 0, , , % 0, , , % 0, , , % 0, , , % 0, , , % 0, , ,51377 /kwh 0,055 0,054 0,053 0,052 0,051 0,05 0,049 0,048 0,047 TARIFA GAS NATURAL (Término variable) /kwh 4.1% Meses

16 Fase 3 Evaluacion económica Coste de las medidas de ahorro TIPO O MATERIAL CONDUCTIVIDAD (W/m 2 K) UD PRECIO INSTALADOR ( ) PRECIO FINAL ( ) AISLAMIENTO LANA DE ROCA 0,038 m 3 47,6 67,9 4 5,7 m 2 21,6 30,9 4/6/4 3,3 m 2 35,9 51,3 4/8/4 3,1 m 2 36,9 52,7 4/10/4 3 m 2 36,9 52,7 4/12/4 2,9 m 2 36,9 52,7 VIDRIO 4/15/4 2,7 m 2 38,4 54,8 4/8/4 2,4 m 2 54,4 77,6 4/10/4 2,1 m 2 54,4 77,6 4/12/4 1,9 m 2 54,4 77,6 4/15/4 1,7 m 2 56,9 81,1 PERSIANAS PVC - m 2 114,2 163,0 Los precios del aislamiento provienen de datos aportados por Rockwool. Los precios de los diferentes vidrios, han sido aportados por un suministrador autorizado. Los precios de las persianas han sido obtenidos del libro de precios del colegio de Aparejadores de Guadalajara del año El coste de los vidrios han sido obtenido de un distribuidor autorizado. En el caso de las persianas, los precios se han obtenido del catálogo de precios del Colegio Oficial de Aparejadores de Guadalajara del año 2008 correspondiente a la partida E13PV070 m 2 de conjunto de conjunto de persiana enrollable de lamas normales de PVC, de 40mm de anchura y cajón de PVC, sistema compacto completamente equipada con todos sus accesorios, incluso parte proporcional de guía y remates montada y con parte proporcional de medios auxiliares

17 2,59 2,06 1,53 ARQUITECTURA Hacia el edificio de Y ENERGÍA: energía casi nula. Fase 3 Evaluacion económica Sobrecoste de la NZCO 2 Vivienda unifamiliar VIVIENDA UNIFAMILIAR COSTE TOTAL ( /m2) 3,79 9,32 8,79 7,92 7,57 7,92 7,57 7,57 7,23 7,23 1,53 0,33 E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4 3,79 VIVIENDA UNIFAMILIAR COSTE POR AISLAMIENTO ( /m2) 0,33 1,20 0,85 1,20 0,85 0,85 0,50 0,50 E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4

18 Fase 3 Evaluacion económica Sobrecoste de la NZCO 2 Vivienda multifamiliar VIVIENDA MULTIFAMILIAR COSTE TOTAL ( /m2) 10,58 8,22 15,08 15,08 7,08 20,08 20,08 20,08 17,78 17,78 16,09 15,44 E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4 8,86 6,01 VIVIENDA MULTIFAMILIAR COSTE POR AISLAMIENTO ( /m2) 6,01 6,01 5,93 5,93 5,93 5,93 3,88 3,88 3,24 3,24 E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4

19 Fase 3 Evaluacion económica Comparación rentabilidad vivienda unifamiliar y vivienda multifamiliar para un incremento del precio de la energía del 4% AMORTIZACIÓN MEDIDAS DE AHORRO (Años) 4,3 3,8 3,6 3,4 3,0 3,2 3,1 2,7 2,8 4,3 0,6 2,2 1,8 1,7 1,5 1,7 1,4 1,0 1,3 2,1 1,8 1,5 1,6 1,9 E1 D1 D2 D3 C1 C2 C3 C4 B3 B4 A3 A4 VIVIENDA UNIFAMILIAR VIVIENDA MULTIFAMILIAR

20 IMPLICACIONES DE SU APLICACIÓN Económicas El sobrecoste producido por la implementación de las medidas pasivas adoptadas es totalmente asumible y trasladable al usuario final (entre un 1% y un 3%) del C.E.M, lo que supondría entre 4 y 10 al mes (en una hipoteca al 3.5% T.A.E y 30 años) Además este sobrecoste se amortiza en plazos entre 1 y 4.5 años en función de casos. La adopción de este tipo de viviendas ahorra entre un 54% y un 78% en combustible fósil para calefacción y entre un12% y un 45% en electricidad para refrigeración. Este ahorro puede suponer al país una considerable rebaja de la factura energética de gas y petróleo procedente del exterior.

21 IMPLICACIONES DE SU APLICACIÓN Políticas Dado el carácter rentable de este tipo de actuaciónes, el estado no debería dudar en aplicar medidas normativas que activen la construcción de viviendas tipo NZCO 2, sin tener que esperar al Técnicas No hay que hacer alardes técnicos para conseguir unas viviendas con especificaciones NZCO 2 Medioambientales La energía mas barata es la que no se consume.no hay mejor solución medioambiental desde un punto de vista energético que reducir la demanda de los edificios, para cubrir posteriormente la poca energía necesaria para su uso con energías limpias.

22 CONCLUSIONES. A pesar de que este estudio está realizado sobre un modelo de vivienda preestablecido, que por otra parte puede representar una tipología habitual en la construcción en España, en general la construcción de viviendas de bajo consumo, mediante la aplicación de medidas pasivas, es una forma rentable, de reducir nuestra dependencia energética externa de combustibles fósiles y una importante aportación a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero