E_Texto(04).dot. Eficiencia energética en edificios. Limitación de la demanda energética CUS020_02_V02(02)

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1 E_Texto(04).dot Eficiencia energética en edificios 2 Limitación de la demanda energética CUS020_02_V02(02)

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3 Calificación energética de los edificios ÍNDICE MOTIVACIÓN...3 PROPÓSITOS...4 PREPARACIÓN PARA LA UNIDAD ÁMBITO DE APLICACIÓN FUNDAMENTOS TÉCNICOS DE LA LIMITACIÓN DE DEMANDA ENERGÉTICA CLASIFICACIÓN DE ESPACIOS DE UN EDIFICIO CLASIFICACIÓN DE ENVOLVENTES DETERMINACIÓN DE LA ZONA CLIMÁTICA CLIMA DE REFERENCIA PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN OPCIÓN SIMPLIFICADA. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS MEDIOS JUSTIFICACIÓN DEL CUMPLIMIENTO DE LA EXIGENCIA DATOS PARA EL CÁLCULO DE LA DEMANDA SOLICITACIONES EXTERIORES SOLICITACIONES INTERIORES Y CONDICIONES OPERACIONALES Densidad Perfiles de uso CARACTERIZACIÓN DE LA EXIGENCIA CUANTIFICACIÓN DE LA EXIGENCIA EDIFICIOS NUEVOS O AMPLIACIONES DE EDIFICIOS EXISTENTES Edificios de uso residencial privado Edificios de otros usos Unidad didáctica 1

4 Certificación energética de edificios INTERVENCIONES EN EDIFICIOS EXISTENTES Limitación de la demanda energética del edificio Limitación de descompensaciones en edificios de uso residencial privado Limitación de condensaciones OPCIÓN GENERAL. ESPECIFICACIONES DEL MÉTODO DOCUMENTACIÓN JUSTIFICATIVA APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA OPCIÓN SIMPLIFICADA COMPROBACIÓN DE LA VIABILIDAD DE LA OPCIÓN SIMPLIFICADA CLASIFICACIÓN DE LOS ESPACIOS DEL EDIFICIO CUMPLIMENTACIÓN DE LOS PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS.(FICHA 1) COMPROBACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA(FICHA 2) RELLENAR LA FICHA 3 (COMPROBACIÓN DE CONDENSACIONES)...46 CONCLUSIONES...49 RECAPITULACIÓN...50 AUTOCOMPROBACIÓN...53 SOLUCIONARIO PROPUESTAS DE AMPLIACIÓN...58 BIBLIOGRAFÍA Módulo 2. Limitación de la demanda energética

5 Calificación energética de los edificios MOTIVACIÓN A lo largo del tiempo, el desarrollo reglamentario relacionado con el sector de la edificación ha evolucionado de forma correlacionada con el agravamiento de la dependencia energética de los países occidentales. Sabrías identificar cuál es el marco normativo que en este momento debe cumplir un edificio a efectos de verificar la limitación de la demanda energética máxima? Cómo influye un buen aislamiento del edificio en el consumo de energía del mismo? Unidad didáctica 1 3

6 Certificación energética de edificios PROPÓSITOS Al final la presente unidad didáctica el alumno debe ser capaz de: Definir el concepto de limitación de la demanda energética de un edificio. Conocer la normativa aplicable. Cumplimentar las fichas de justificación de la limitación de la demanda energética del edificio según la opción simplificada del CTE-HE1. 4 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

7 Calificación energética de los edificios PREPARACIÓN PARA LA UNIDAD En esta unidad didáctica vamos a estudiar la clasificación de los espacios de un edificio y de los cerramientos a efectos de la limitación de la demanda energética y los procedimientos para obtener la justificación del cumplimiento de la normativa por parte del edificio. Unidad didáctica 1 5

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9 Calificación energética de los edificios 1. ÁMBITO DE APLICACIÓN Según la Directiva 2010/31/CE la eficiencia energética se define como la cantidad de energía calculada o medida que se necesita para satisfacer la demanda de energía asociada a un uso normal del edificio, que incluirá, entre otras cosas, la energía consumida en la calefacción, la refrigeración, la ventilación, el calentamiento del agua y la iluminación. La escala para valorar la eficiencia energética que presenta un determinado edificio se ha desarrollado en base a la cuantificación de la reducción de emisiones de CO 2 con respecto a un edificio ideal que se toma de referencia y que cumpliría los criterios mínimos exigidos por la normativa. Para determinar las emisiones de CO 2 que provoca el consumo de energía de un edificio no es posible hacer una equivalencia lineal con la energía consumida independientemente de su origen. Se debe tener presente que no contamina lo mismo un kwh proporcionado por la combustión de gas natural que un kwh eléctrico generado por una central térmica de carbón situada a 300 km. Actualmente, el indicador de eficiencia energética de un edificio tiene sólo como objeto de estudio las instalaciones de climatización y de agua caliente sanitaria. El consumo energético de la instalación de la iluminación se debe justificar aparte según establece la sección HE3 del Código Técnico de la Edificación. El resto de las instalaciones no se tienen en consideración de momento. El consumo neto de energía, que será el demandado por el edificio para su funcionamiento normal dependerá de las pérdidas o ganancias térmicas en fachadas y cubiertas, de la captación de energías renovables y del consumo final de los equipos e instalaciones. Unidad didáctica 1 7

10 Certificación energética de edificios En conclusión, la energía demandada por un edificio se puede reducir de las siguientes maneras: a) Limitación de las pérdidas y ganancias térmicas indeseadas: se debería diseñar una envolvente térmica que en invierno minimizará las pérdidas a través de los cerramientos y maximizara la radiación solar que entra en el edificio. En verano, sería necesario disminuir la ganancia solar lo máximo posible para evitar que los equipos de aire acondicionado consuman excesiva energía. Pérdida anual de energía a través de las viviendas. Se especifica la cantidad para cada uno de los países de la Unión Europea. b) Reducir el consumo de equipos e instalaciones sin perder prestaciones de confort térmico y de funcionalidad del edificio: el Reglamento de Instalaciones Térmicas establece los criterios mínimos de temperatura y humedad relativa en el interior de edificios tanto en invierno como en verano. Asimismo, es necesario garantizar un nivel adecuado de iluminación y un dimensionado correcto de la instalación eléctrica para poder hacer uso de los distintos electrodomésticos y equipos del edificio. c) Instalación de sistemas de energía solar térmica, fotovoltaica y geotérmica. También se considerarán todas aquellas instalaciones de microcogeneración. El comportamiento de los usuarios del edificio es fundamental para conseguir un ahorro energético. Para ello se estudiará el perfil de consumo del edificio y se fomentará la cultura energética de los usuarios mediante campañas informativas. 8 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

11 Calificación energética de los edificios 2. FUNDAMENTOS TÉCNICOS DE LA LIMITACIÓN DE DEMANDA ENERGÉTICA Una parte muy importante de la energía proporcionada por el sistema de climatización se invierte en reponer las continuas pérdidas que se producen en la envolvente del edificio. Las fachadas, cubiertas, suelos y otras particiones constituyen lo que se denomina la epidermis o envolvente térmica del edificio. Los materiales que la forman no son impermeables ni estancos sino que se comportan como una membrana que intercambia energía entre el interior y el exterior. La energía neta que gana o pierde un edificio a través de su envolvente es el resultado del balance entre la radiación solar que incide sobre la parte exterior, las filtraciones de aire a través de ventanas, puertas y otros elementos y, sobre todo, del intercambio de flujo de calor a través de los distintos elementos estructurales mediante convección, conducción y radiación. Hay que diferenciar dos situaciones diametralmente opuestas en cuanto a la descripción del concepto de pérdidas o ganancias a través de la envolvente: Ciclo de invierno. Se corresponde con el funcionamiento de los sistemas de calefacción durante el período invernal. En esta situación las temperaturas exteriores serán inferiores a la interior. El proceso de pérdidas térmicas se produce por el calentamiento de la pared interior de las estancias calefactadas que transmiten mediante conducción el flujo de calor hasta la pared exterior del edificio donde se emite al medio ambiente mediante radiación infrarroja. El sistema de calefacción deberá reponer las pérdidas que son proporcionales al salto térmico entre el interior y el exterior cuando se alcanza el régimen estacionario. En estos meses la radiación solar es significativamente menor que en otros períodos anuales por lo que la ganancia solar del edificio a través de fachadas, ventanas y lucernarios no compensa las pérdidas, debiendo ser compensadas por la caldera de la instalación de calefacción. Unidad didáctica 1 9

12 Certificación energética de edificios Ciclo de verano. En los meses estivales el edificio es climatizado mediante el sistema de refrigeración. En este caso se debe conseguir que la temperatura interior de las estancias sea inferior a la temperatura exterior ambiente. Para ello, se deberán eliminar las ganancias de calor que experimenta el edificio a través de la transmisión térmica de paredes y fachadas y de la ganancia solar a través de huecos y cerramientos acristalados. Hay que tener presente que en estos meses la radiación solar es máxima y que el aire exterior introducido al edificio a través de filtraciones tiene un carga entálpica superior a la necesaria para alcanzar el bienestar térmico. Según lo descrito, si fuera posible disminuir significativamente el gradiente térmico entre la temperatura interior y exterior del edificio, se reducirían las pérdidas y ganancias innecesarias y, por lo tanto, el tiempo de funcionamiento y el régimen de carga de de los equipos de generación de calor y frío (calderas, climatizadoras, aires acondicionados, bombas de calor, ) con el consiguiente ahorro energético y económico. Por lo tanto, proporcionar un aislamiento adecuado a la envolvente del edificio supondrá una limitación muy importante de la demanda energética para climatización que puede llegar a suponer un ahorro de hasta el 50% durante la vida útil de la instalación llegándose a constituir esta alternativa como una estrategia de ahorro energético pasiva imprescindible. Medianera de un edificio aislada térmicamente mediante poliuretano proyectado. 10 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

13 Calificación energética de los edificios Consumo acumulado de energía por metro cuadrado de un edificio durante su vida útil. Influencia del aislamiento en el ahorro energético. Tanto en la fase de diseño como en la entrega de edificio la normativa actual aplicable exige acreditar el cumplimiento de las condiciones mínimas de limitación de la demanda energética. Una consecuencia asociada al aislamiento de envolventes, que se debe evitar en todo momento, es la aparición de condensaciones. Las condensaciones se pueden presentar de forma superficial en las paredes de los edificios o entre los materiales que forman la estructura de los mismos. La mayoría de los materiales de construcción presentan una permeabilidad al paso del vapor de agua a través de los mismos. Esto se debe a la porosidad de su estructura. Para evitar el paso de agua se interponen las denominadas barreras de vapor o determinados materiales aislantes como el poliuretano proyectado. Las condensaciones se producen cuando la temperatura de la superficie es inferior a la denominada temperatura de rocío del aire presente. Esta temperatura es, a su vez, proporcional a la cantidad de vapor de agua disuelto en el aire y que se relaciona a través de la denominada humedad relativa o de la presión de vapor. Un punto crítico para evaluar las pérdidas térmicas de la envolvente y la aparición de condensaciones son los denominados puentes térmicos. Unidad didáctica 1 11

14 Certificación energética de edificios Los puentes térmicos son discontinuidades de los cerramientos en los que disminuye significativamente la resistencia térmica. Los puentes térmicos deben encontrarse debidamente aislados para evitar que disminuyan los parámetros térmicos globales del conjunto de fachadas y cerramientos. Los puentes térmicos más comunes son los encuentros de pilares y forjados con fachada, las cajas de persianas y los marcos de puertas y ventanas. En las soleras se debe prestar especial atención al aislamiento de la banda perimetral que rodea al edificio. Principales puentes térmicos en una fachada. Rehacer con una sola ventana Puentes térmicos en la medianera de un edificio por encuentro del canto de los forjados y los pilares. En la parte superior se puede apreciar la aparición de condensaciones superficiales. 12 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

15 Calificación energética de los edificios Detalle de los forjados y pilares de la estructura de un edificio. Estos elementos son puntos críticos en las fachadas a efectos de aislamiento térmico, debido a la disminución de la resistencia térmica que provocan (puente térmico) CLASIFICACIÓN DE ESPACIOS DE UN EDIFICIO A efectos de determinar la limitación de la demanda energética en edificios se distinguen dos tipos de espacios: los denominados habitables y los no habitables. Los espacios habitables son aquellos destinados a la actividad humana habitual, es decir, usos residenciales, de trabajo, ocio o docentes. Los espacios no habitables son aquellos que no tienen una actividad humana habitual y significativa (garajes, trasteros, zonas comunes, almacenes, ). Los espacios habitables, a su vez, se pueden dividir según los siguientes criterios: a) Según las solicitaciones generadas en el interior del edificio, debidas, fundamentalmente, a los aportes de energía de los ocupantes, los equipos eléctricos y la iluminación. En función de su densidad de las fuentes internas la carga interna de los espacios habitables se clasifica en: Unidad didáctica 1 13

16 Certificación energética de edificios Espacio (habitable) de carga interna alta: espacio habitable donde se genera gran cantidad de calor por su ocupación, iluminación o equipos existentes. Corresponde a espacios con una densidad de las fuentes internas entre 9 W/m² y 12 W/m². Espacio (habitable) de carga interna baja: espacio habitable donde se disipa poco calor. Comprende los espacios destinados principalmente a residir en ellos, con carácter eventual o permanente. En esta categoría se incluyen todos los espacios de edificios de viviendas y aquellas zonas o espacios de edificios asimilables a éstos en uso y dimensión, tales como habitaciones de hotel, habitaciones de hospitales y salas de estar, así como sus zonas de circulación vinculadas. Corresponde a una densidad de las fuentes internas inferior a 6 W/m². Espacio (habitable) de carga interna media: espacio habitable donde se genera una cantidad de calor, intermedia entre los espacios definidos con alta y baja carga interna. Corresponde a una densidad de las fuentes internas entre 6 W/m² y 9 W/m². Espacio (habitable) de carga interna muy alta: espacio habitable donde se genera gran cantidad de calor por su ocupación, iluminación o equipos existentes. Corresponde a espacios con una densidad de las fuentes internas superior a 12 W/m². b) Según la humedad interior generada. Se establecen las siguientes categorías: Espacios de clase higrométrica 5. Se prevé gran producción de humedad, tales como lavanderías, restaurantes y piscinas. 70% o más de humedad relativa. Espacios de clase higrométrica 4. Se prevé una alta producción de humedad, tales como cocinas, pabellones deportivos, duchas colectivas u otros de uso similar. Entre 62% y 70 % de humedad relativa. Espacios de clase higrométrica 3 o inferior. Son aquéllos en los que no se prevé una alta producción de humedad, como oficinas, tiendas, zonas de almacenamiento y todos los espacios en edificios de uso residencial CLASIFICACIÓN DE ENVOLVENTES La definición de envolvente engloba a todos los cerramientos del edificio pero, a efectos de cálculo de la demanda energética se considerará la denominada envolvente térmica que incluye a todos aquellos cerramientos que limitan el edificio con el exterior y aquellas particiones interiores que separan a los espacios habitables de los no habitables. 14 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

17 Calificación energética de los edificios Se distinguen los siguientes componentes de una envolvente: a) Cubiertas: son los cerramientos superiores del edificio en contacto con el aire con una inclinación inferior a 60º con respecto a la horizontal. b) Suelos: cerramientos inferiores u horizontales en contacto con el aire (pórticos), el terreno (soleras), o un espacio no habitable (por ejemplo, forjado entre vivienda y garaje). c) Fachadas: cerramiento en contacto con el aire exterior cuya inclinación es superior a 60º respecto a la horizontal. La orientación de una fachada se caracteriza mediante el ángulo α que es el formado por el norte geográfico y la normal exterior de la fachada, medido en sentido horario. Se distinguen 8 orientaciones según los sectores angulares contenidos en la figura A.1.: Clasificación de las orientaciones de las fachadas según la sección HE1. d) Medianerías: son los cerramientos verticales que lindan con un edificio contiguo. e) Cerramientos en contacto con el terreno: dentro de esta clasificación se comprenderían todos aquéllos cerramientos que no entraran en las definiciones anteriores y que estuvieran en contacto con el terreno. f) Particiones interiores: son todos aquéllos elementos estructurales horizontales y verticales que dividen el interior del edificio en diferentes espacios. Unidad didáctica 1 15

18 Certificación energética de edificios Clasificación de los cerramientos de la envolvente térmica del edificio. Se debe observar que las particiones interiores con cubiertas no habitables se consideran a efectos del cálculo de la limitación de demanda como tales. M 1 : muros en contacto con el exterior (fachadas, medianeras) M 2 : muros en contacto con particiones interiores.(separación de espacios habitables y no habitables) C 1 : cubiertas en contacto con el exterior. C 2 : cubiertas en contacto con espacios interiores. T 1 : Muros en contacto con el terreno. T 2 : cubiertas en contacto con el terreno. S 1 : suelos en contacto con el terreno. S 2 : suelos en contacto con espacios no habitables. S 3 : suelos en contacto con el aire exterior. 16 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

19 Calificación energética de los edificios 3. DETERMINACIÓN DE LA ZONA CLIMÁTICA Las tablas B.1 y B.2 del apéndice B de la sección HE1 del CTE, permiten obtener la zona climática (Z.C.) de una localidad en función de su capital de provincia y su altitud respecto al nivel del mar (h). Para cada provincia, se tomará el clima correspondiente a la condición con la menor cota de comparación. Tabla B.1 del apéndice B de la sección HE1. Zonas climáticas de la Península Ibérica. Unidad didáctica 1 17

20 Certificación energética de edificios Tabla B.2 del apéndice B de la sección HE1. Zonas climáticas de las Islas Canarias. Indica que zona se le asignaría a un edificio ubicado en Pamplona. Solución: D CLIMA DE REFERENCIA La Dirección General de Arquitectura, Vivienda y Suelo, del Ministerio de Fomento, publicará en formato informático los datos que definen el clima de referencia de cada zona climática, que establece las condiciones exteriores de cálculo. Sumérgete en la red En el siguiente enlace lo puedes descargar: 18 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

21 Calificación energética de los edificios 4. PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN La comprobación de la limitación de la demanda energética que exige la sección HE1 puede realizarse mediante dos métodos: a) Opción simplificada. b) Opción general OPCIÓN SIMPLIFICADA. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS MEDIOS Para la correcta aplicación de la Sección HE1 deben realizarse las siguientes verificaciones: a) Verificación de las exigencias cuantificadas en el apartado 2, limitación de la demanda energética, con los datos y solicitaciones definidos en el apartado 4, solicitaciones exteriores e interiores, utilizando un procedimiento de cálculo acorde a las especificaciones establecidas en el apartado 5; En dicho apartado se deja abierta (modelo prescriptivo) la posibilidad de utilizar distintos métodos de cálculo, siempre y cuando mediante estos: (1) Se determine la demanda energética de calefacción y refrigeración necesaria para mantener el edificio por periodo de un año en las condiciones operacionales cuando este se somete a las solicitaciones interiores y exteriores antes mencionadas (2) Los procedimientos de cálculo podrán emplear simulación mediante un modelo térmico del edificio o métodos simplificados equivalentes. (3) El procedimiento de cálculo debe permitir obtener separadamente la demanda energética de calefacción y de refrigeración. Unidad didáctica 1 19

22 Certificación energética de edificios b) Cumplimiento de las condiciones relativas a los productos de construcción y sistemas técnicos expuestas en el apartado 6; c) Cumplimiento de las condiciones de construcción y sistemas técnicos expuestas en el apartado 7. Verificación de que los cerramientos y huecos, tanto a nivel individual como en su conjunto, no superan los valores límites de transmitancia térmica establecidos en las tablas 2.1 y 2.2 de la sección HE1. También se verifican los factores solares límite de lucernarios y ventanas. Comprobación de la ausencia de condensaciones intersticiales y superficiales. Acreditación de que la permeabilidad al aire de la carpintería de puertas y ventanas no superan los valores máximos de filtración establecidos para la zona climática donde se ubique el edificio JUSTIFICACIÓN DEL CUMPLIMIENTO DE LA EXIGENCIA Para justificar el cumplimiento de la exigencia básica de limitación de la demanda energética que se establece en esta sección del DB HE, los documentos de proyecto han de incluir la siguiente información: a) Definición de la zona climática de la localidad en la que se ubica el edificio; b) Descripción geométrica, constructiva y de usos del edificio: orientación, definición de la envolvente térmica, otros elementos afectados por la comprobación de la limitación de descompensaciones en edificios de uso residencial privado, distribución y usos de los espacios, incluidas las propiedades higrotermicas de los elementos; c) Perfil de uso y, en su caso, nivel de acondicionamiento de los espacios habitables; d) Procedimiento de cálculo de la demanda energética empleado para la verificación de la exigencia; e) Valores de la demanda energética y, en su caso, porcentaje de ahorro de la demanda energética respecto al edificio de referencia, necesario para la verificación de la exigencia; f) Características técnicas mínimas que deben reunir los productos que se incorporen a las obras y sean relevantes para el comportamiento energético del edificio. Para justificar el cumplimiento de la exigencia básica de limitación de condensaciones intersticiales, los documentos de proyecto han de incluir su verificación. 20 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

23 Calificación energética de los edificios No todos los edificios pueden someterse al procedimiento de la opción simplificada sino aquellos que cumplan las siguientes condiciones 1. Que el porcentaje de huecos de la fachada no supere el 60% del total en ninguna de ellas. Se hará una excepción si el conjunto de fachadas que no cumplan esta prescripción no superan el 10% de la superficie total de las fachadas del edificio. Orientación Norte Sur Sureste Suroeste Este Oeste Superficie total S F Superficie de la fachada S F (m 2 ) Superficie ocupada por los huecos S H (m 2 ) % ocupado por los huecos (S H /S F )x100 Opción simplificada. Ejemplo de ficha para determinar el cumplimiento de superficie máxima de huecos en fachada. % ocupado por la fachada S F /S F 2. Que la superficie de lucernarios en las cubiertas del edificio no superen el 5% de la superficie total de las mismas. Cubierta Superficie de la cubierta S C (m 2 ) Superficie ocupada por los lucernarios S L (m 2 ) % ocupado por los lucernarios (S L /S C )x100 Opción simplificada. Ejemplo de ficha para determinar el cumplimiento de superficie máxima de lucernarios en cubiertas. El siguiente edificio puede someterse a la opción simplificada porque en ninguna de las fachadas se supera un 60% de superficie de huecos. Unidad didáctica 1 21

24 Certificación energética de edificios Orientación Superficie de la fachada S F (m 2 ) Superficie ocupada por los huecos S H (m 2 ) % ocupado por los huecos (S H /S F )x100 % ocupado por la fachada S F /S F Norte Sur Sureste Suroeste Este Oeste Superficie total S F 168 Al contrario, al siguiente edificio no puede aplicarse el procedimiento de la opción simplificada porque en la fachada sur se supera el 60% de superficie de huecos y,a su vez, la fachada sur representa el 21,4% de la superficie total de fachadas. Orientación Superficie de la fachada S F (m 2 ) Superficie ocupada por los huecos S H (m 2 ) % ocupado por los huecos (S H /S F )x100 % ocupado por la fachada S F /S F Norte Sur Sureste Suroeste Este Oeste Superficie total S F 168 En este caso, la superficie de lucernarios en la cubierta del nivel 2 supera el 5% por lo que se deberá recurrir a la opción general para justificar la limitación de la demanda energética. 22 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

25 Calificación energética de los edificios Cubierta Superficie de la cubierta S C (m 2 ) Superficie ocupada por los lucernarios S L (m 2 ) % ocupado por los lucernarios (S L /S C )x100 Nivel Nivel La metodología para cumplir con la opción simplificada seguirá los siguientes pasos: 1. Verificación de los porcentajes máximos de huecos y lucernarios. 2. Cumplimentación de fichas donde figuren todos los cerramientos y huecos de la envolvente térmica clasificados según su tipo (fachadas, suelos, cubiertas, etc, ), su orientación, el área total que ocupa y el valor de la transmitancia térmica. En el caso de los huecos se añadirá el factor solar modificado. 3. Comprobación, en función de la zona climática que ocupa el edificio de que ningún valor supera los límites establecidos en la tabla 2.1. Si algún cerramiento no cumpliera deberá modificarse su diseño para disminuir la transmitancia o, lo que es lo mismo, aumentar su resistencia térmica. Generalmente, esto se consigue aumentando el espesor de las capas con menor conductividad térmica o añadiendo una capa de aislamiento térmico. Tabla 2.1 Transmitancia térmica máxima de cerramientos y particiones interiores de la envolvente térmica U en W/m 2 K 4. Se obtendrá el valor medio de los parámetros característicos de cada conjunto de cerramientos. El valor medio se obtiene mediante la ponderación de las transmitancias en función del área que ocupan. Una vez que se hayan determinado los valores medios se compararán con los valores medio límites de la tabla 2.2 en función de la zona climática donde se ubique el edificio. Si no se cumpliera que la transmitancia media de un conjunto de cerramientos sea inferior a los indicados en la tabla 2.2 deberá rediseñarse los cerramientos afectados para conseguir rebajar el valor medio hasta que cumpla. 5. Comprobación de ausencia de condensaciones superficiales intersticiales en los cerramientos exteriores del edificio. Para realizar los cálculos se tendrá como referencia la temperatura y humedad relativa medias del mes de enero de la localidad donde se encuentre el edificio. Unidad didáctica 1 23

26 Certificación energética de edificios 6. Se acreditará que las carpinterías utilizadas en ventanas, puertas y otros huecos cumplen con el límite de permeabilidad de aire prescrito en el apartado de la sección HE1. Procedimiento del cálculo de la limitación de la demanda energética de un edificio según la sección HE1 del CTE. 24 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

27 Calificación energética de los edificios 4.3. DATOS PARA EL CÁLCULO DE LA DEMANDA A continuación vemos las distintas opciones SOLICITACIONES EXTERIORES Se consideran solicitaciones exteriores las acciones del clima sobre el edificio con efecto sobre su comportamiento térmico, y por tanto, sobre su demanda energética. A efectos de cálculo, se establece un conjunto de zonas climáticas para las que se define un clima de referencia, que define las solicitaciones exteriores en términos de temperatura y radiación solar. La zona climática de cada localidad, así como su clima de referencia, se determina a partir de los valores tabulados recogidos en el Apéndice B, o de documentos reconocidos elaborados por las Comunidades Autónomas SOLICITACIONES INTERIORES Y CONDICIONES OPERACIONALES Se consideran solicitaciones interiores las cargas térmicas generadas en el interior del edificio debidas a los aportes de energía de los ocupantes, equipos e iluminación. Las condiciones operacionales se definen por los siguientes parámetros, que se recogen en los perfiles de uso del apéndice C: a) Temperaturas de consigna de calefacción; b) Temperaturas de consigna de refrigeración; c) Carga interna debida a la ocupación; d) Carga interna debida a la iluminación; e) Carga interna debida a los equipos. Los espacios habitables del edificio mantendrán, a efectos de cálculo de la demanda, las condiciones operacionales definidas en su perfil de uso, excluyéndose el cumplimiento de las condiciones a) y b), relativas a temperaturas de consigna en el caso de los espacios habitables no acondicionados. Debe especificarse el nivel de ventilación de cálculo para los espacios habitables y no habitables, que ha de ser coherente con el derivado del cumplimiento de otras exigencias y las condiciones de proyecto. Unidad didáctica 1 25

28 Certificación energética de edificios Densidad De las fuentes internas: promedio horario de la carga térmica total debida a las fuentes internas, repercutida sobre la superficie útil. Se calcula a partir de las cargas nominales en cada hora para cada carga (carga sensible debida a la ocupación, carga debida a iluminación y carga debida a equipos) a lo largo de una semana tipo: Los horarios para los perfiles de uso tipo se especifican en el siguiente apartado. La densidad de las fuentes internas del edificio se obtiene promediando las densidades de cada uno de los espacios ponderadas por la fracción de la superficie útil que representa cada espacio en relación a la superficie útil total del edificio Perfiles de uso Las siguientes tablas recogen los perfiles de uso normalizados de los edificios (solicitaciones interiores) en función de su uso, densidad de las fuentes internas (baja, media o alta) y periodo de utilización (8, 12, 16 y 24h): 26 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

29 Calificación energética de los edificios Para edificios de uso distinto al residencial, los perfiles de uso, se pueden consultar en el apéndice C.1 de la sección HE1 del CTE CARACTERIZACIÓN DE LA EXIGENCIA La demanda energética de los edificios se limita en función de la zona climática de la localidad en que se ubican y del uso previsto. En edificios de uso residencial privado, las características de los elementos de la envolvente térmica deben ser tales que eviten las descompensaciones en la calidad térmica de los diferentes espacios habitables. Se limitará igualmente la transferencia de calor entre unidades de distinto uso, y entre las unidades de uso y las zonas comunes del edificio. Se deben limitar los riesgos debidos a procesos que produzcan una merma significativa de las prestaciones térmicas o de la vida útil de los elementos que componen la envolvente térmica, tales como las condensaciones. Unidad didáctica 1 27

30 Certificación energética de edificios 4.5. CUANTIFICACIÓN DE LA EXIGENCIA. Esta cuantificación realizaremos dos diferenciaciones: Edificios nuevos o ampliaciones Intervención en edificios existentes EDIFICIOS NUEVOS O AMPLIACIONES DE EDIFICIOS EXISTENTES Dentro de esta categoría de nuevo podemos realizar de nuevo dos tipos: Edificios de uso residencial privado Edificios de otros usos Edificios de uso residencial privado La demanda energética de calefacción del edificio o la parte ampliada, en su caso, no debe superar el valor límite Dcal,lim obtenido mediante la siguiente expresión: Dcal,lim = Dcal,base + Fcal,sup / S donde Dcal,lim, es el valor límite de la demanda energética de calefacción, expresada en kw h/m 2 año, considerada la superficie útil de los espacios habitables; Dcal,base es el valor base de la demanda energética de calefacción, para cada zona climática de invierno correspondiente al edificio, que toma los valores de la siguiente tabla: Fcal,sup es el factor corrector por superficie de la demanda energética de calefacción, que toma los valores de la tabla anterior; S es la superficie útil de los espacios habitables del edificio, en m 2 28 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

31 Calificación energética de los edificios Cálcula la Demanda límite de calefacción para una vivienda unifamiliar de 124 m 2 de superficie útil habitable en Zaragoza. Solución: kw h/ año Desarrollo del ejercicio: En primer lugar, obtenemos la zona climática de Zaragoza de la tabla B1 incluida en el apartado 3. Zaragoza se encuentra en la zona climática D3. Con el dato anterior, consultando en la tabla 2.1, antes presentada, obtenemos que: Dcal,base es igual a 27 kw h/m 2 año Fcal,sup es igual a Aplicando la fórmula para el cálculo de la Demanda límite tendremos: Dcal,lim = Dcal,base + Fcal,sup / S Dcal,lim = / 124 Dcal,lim = Dcal,lim = kw h/m 2 año Incluso, teniendo la superficie útil habitable de la vivienda, podemos calcular el consumo de energía anual máximo para la misma: Dcal,lim = = kw h/ año La demanda energética de refrigeración del edificio o la parte ampliada, en su caso, no debe superar el valor límite Dref, lim = 15 kw h/m 2 año para las zonas climáticas de verano 1, 2 y 3, o el valor límite Dref, lim = 20 kw h/m 2 año para la zona climática de verano 4. Calcula la demanda límite anual de refrigeración, en kw h/ año, para la vivienda del ejemplo anterior. Solución: Dref,lim = = kw h/ año Unidad didáctica 1 29

32 Certificación energética de edificios Edificios de otros usos El porcentaje de ahorro de la demanda energética conjunta de calefacción y refrigeración, respecto al edificio de referencia del edificio o la parte ampliada, en su caso, debe ser igual o superior al establecido en la tabla 2.2. Los edificios que sean asimilables al uso residencial privado, debido a su uso continuado y baja carga de las fuentes internas, pueden justificar la limitación de la demanda energética mediante los criterios aplicables al uso residencial. Limitación de descompensaciones en edificios de uso residencial privado La transmitancia térmica y permeabilidad al aire de los huecos y la transmitancia térmica de las zonas opacas de muros, cubiertas y suelos, que formen parte de la envolvente térmica del edificio, no debe superar los valores establecidos en la tabla 2.3. De esta comprobación se excluyen los puentes térmicos. Las soluciones constructivas diseñadas para reducir la demanda energética, tales como invernaderos adosados, muros parietodinámicos, muros Trombe, etc., cuyas prestaciones o comportamiento térmico no se describen adecuadamente mediante la transmitancia térmica, pueden superar los límites establecidos en la tabla Módulo 2. Limitación de la demanda energética

33 Calificación energética de los edificios Muro parietodinámico: cerramiento que aprovecha la energía solar para el precalentamiento del aire exterior de ventilación. Generalmente está formado por una hoja interior de fábrica, una cámara de aire y una hoja exterior acristalada o metálica que absorbe la radiación solar. La circulación del aire puede ser natural (termosifón) o forzada. Muro Trombe: cerramiento que aprovecha la energía solar para el calentamiento por recirculación del aire interior del edificio. Generalmente está formado por una hoja interior de fábrica, una cámara de aire y un acristalamiento exterior. La circulación del aire puede ser natural (termosifón) o forzada. También se denomina muro solar ventilado La transmitancia térmica de medianerías y particiones interiores que delimiten las unidades de uso residencial de otras de distinto uso o de zonas comunes del edificio, no superará los valores de la tabla 2.4. Cuando las particiones interiores delimiten unidades de uso residencial entre sí no se superarán los valores de la tabla INTERVENCIONES EN EDIFICIOS EXISTENTES Limitación de la demanda energética del edificio Cuando la intervención produzca modificaciones en las condiciones interiores o exteriores de un elemento de la envolvente térmica que supongan un incremento de la demanda energética del edificio, las características de este elemento se adecuarán a las establecidas en el Documento Básico HE1. En las obras de reforma en las que se renueve más del 25% de la superficie total de la envolvente térmica final del edificio y en las destinadas a un cambio de uso característico del edificio se limitará la demanda energética conjunta del edificio de manera que sea inferior a la del edificio de referencia. Unidad didáctica 1 31

34 Certificación energética de edificios En las obras de reforma no consideradas en el caso anterior, los elementos de la envolvente térmica que se sustituyan, incorporen, o modifiquen sustancialmente, cumplirán las limitaciones establecidas en la tabla 2.3. Cuando se intervenga simultáneamente en varios elementos de la envolvente térmica, se podrán superar los valores de transmitancia térmica de dicha tabla si la demanda energética conjunta resultante fuera igual o inferior a la obtenida aplicando los valores de la tabla a los elementos afectados Limitación de descompensaciones en edificios de uso residencial privado En edificios de uso residencial privado, la transmitancia térmica de las nuevas particiones interiores o aquellas que sean objeto de sustitución no superará los valores de la tabla 2.4 cuando estas delimiten las unidades de uso residencial privado de otras de distinto uso o de zonas comunes del edificio, y los de la tabla 2.5 cuando delimiten unidades de uso residencial privado entre sí Limitación de condensaciones Tanto en edificaciones nuevas como en edificaciones existentes, en el caso de que se produzcan condensaciones intersticiales en la envolvente térmica del edificio, estas serán tales que no produzcan una merma significativa en sus prestaciones térmicas o supongan un riesgo de degradación o pérdida de su vida útil. Además, la máxima condensación acumulada en cada periodo anual no será superior a la cantidad de evaporación posible en el mismo periodo OPCIÓN GENERAL. ESPECIFICACIONES DEL MÉTODO La justificación de la limitación de demanda térmica de un edificio mediante la opción general implica la utilización de un programa informático que debe ser admitido como Documento Reconocido por la Administración. Por defecto, se utilizará la aplicación LIDER. Cualquier tipo de edificio, independientemente de su constitución, puede ser sometido a la opción general para obtener la justificación del cumplimiento de la sección HE1. 32 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

35 Calificación energética de los edificios 4.7. DOCUMENTACIÓN JUSTIFICATIVA Fichas de justificación de la limitación de la demanda energética de la sección HE1. 33 Unidad didáctica 1

36 Certificación energética de edificios Fichas de justificación de la limitación de la demanda energética de la sección HE1. 34 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

37 Calificación energética de los edificios Fichas de justificación de la limitación de la demanda energética de la sección HE1. Unidad didáctica 1 35

38 Certificación energética de edificios 5. APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA OPCIÓN SIMPLIFICADA Para ilustrar la cumplimentación de las fichas justificativas de exigencia básica HE1 para la limitación de la demanda energética de un edificio mediante la opción simplifica, se estudiará el caso de un edificio usado como albergue de turismo rural situado en Granada. Su orientación se efectuará según los puntos cardinales (azimut 0º) para simplificar la determinación de las superficies de la fachada. Modelizado en LIDER del edificio objeto de estudio. 36 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

39 Calificación energética de los edificios Las dimensiones y parámetros característicos de los diversos elementos de la envolvente térmica son los siguientes: Fachadas: Sección de la fachada Fachada oeste U F =0.437W/m 2 K Fachada sur U F =0.437W/m 2 K Unidad didáctica 1 37

40 Certificación energética de edificios Fachada norte U F =0.437W/m 2 K Fachada este U F =0.437W/m 2 K Las superficies de las fachadas y sus huecos se distribuyen de la siguiente manera: Orientación Superficie de la fachada S F (m 2 ) Superficie ocupada por los huecos S H (m 2 ) Norte 24 2 Sur 24 4 Sureste - - Suroeste - - Este 39 3 Oeste 39 3 Ventanas: Transmitancia térmica: U V =2.22 W/m 2 K, Factor solar modificado: Sur (0,42), Este-Oeste (0,51). Solera: U S = 0.49 W/m 2 K; Primer metro: 0,57 W/m 2 K 38 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

41 Calificación energética de los edificios Sección de la solera. Cubierta plana transitable: U C = 0.405W/m 2 K Sección de la cubierta. 39 Unidad didáctica 1

42 Certificación energética de edificios Para verificar el cumplimiento de la limitación de la demanda según la opción simplificada de la sección HE1 se realizará la siguiente secuencia: Comprobación de la viabilidad de la opción simplificada. Clasificación de los espacios del edificio. 40 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

43 Calificación energética de los edificios Cumplimentación de los parámetros característicos.(ficha 1) Comprobación de la demanda energética(ficha 2). Rellenar la ficha 3 ( comprobación de condensaciones) 5.1. COMPROBACIÓN DE LA VIABILIDAD DE LA OPCIÓN SIMPLIFICADA Para poder realizar la opción simplificada, la superficie de los huecos en fachadas no deben superar el 60%. En la siguiente tabla se comprueba tal condición: Orientación Superficie de la fachada S F (m 2 ) Superficie ocupada por los huecos S H (m 2 ) % ocupado por los huecos (S H /S F )x100 % ocupado por la fachada S F /S F Norte ,3 19 Sur ,6 19 Sureste Suroeste Este ,6 31 Oeste ,6 31 Superficie total S F CLASIFICACIÓN DE LOS ESPACIOS DEL EDIFICIO El uso del edificio puede asimilarse al de una vivienda: Edificio Clasificación del espacio Espacio habitable Planta Espacio Carga interna Espacio no habitable Clase higrométrica baja alta Baja Dormitorio X 3 Baja Salón-comedor-cocina X 3 Baja Baños-duchas X 3 Unidad didáctica 1 41

44 Certificación energética de edificios 5.3. CUMPLIMENTACIÓN DE LOS PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS.(FICHA 1) En la ficha 1 deben consignarse los parámetros característicos (transmisión térmica y factor solar modificado) de los elementos opacos y semitransparentes de la envolvente térmica. En las siguientes fichas se plasma la forma de rellenar los campos: 42 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

45 Calificación energética de los edificios 43 Unidad didáctica 1

46 Certificación energética de edificios 5.4. COMPROBACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA(FICHA 2) La ficha 2 se cumplimenta con la ayuda de: Tabla 2.1 de la sección HE1 Tablas 2.2. de la sección HE1. En este ejemplo será la correspondiente a la zona C3 (Granada). Ficha 1 (cumplimentada en el apartado anterior) 44 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

47 Calificación energética de los edificios 45 Unidad didáctica 1

48 Certificación energética de edificios 5.5. RELLENAR LA FICHA 3 (COMPROBACIÓN DE CONDENSACIONES) Se rellenará a partir de los siguientes datos de presiones instersticiales: Fachada: f Rsi, factor de temperatura de la superficie interior, 0,89. Componente de la fachada Presión vapor Pv (Pa) Presión saturación Psat(Pa) Condensación P vapor > P sat ext Resistencia térmica de la capa exterior, R se NO 1 Ladrillo macizo ½ pie NO 2 Mortero de cemento NO 3 Capa aislamiento EPS expandido NO 4 Tabicón ladrillo hueco NO 5 Enlucido de yeso NO int Resistencia térmica de la capa interior, R si NO 46 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

49 Calificación energética de los edificios Cubierta: f Rsi, factor de temperatura de la superficie interior, 0,90. Componente de la cubierta Presión vapor Pv (Pa) Presión saturación Psat(Pa) Condensación P vapor > P sat ext 1 Resistencia térmica de la capa exterior, R se Lámina impermeabilizante de EPDM NO NO 2 Mortero de cemento NO Forjado cerámico de canto 250 mm Aislante de XPS expandido con CO 2 Cámara de aire horizontal de 1 cm sin ventilar NO NO NO 6 Placa de yeso NO int Resistencia térmica de la capa interior, R si NO En la comprobación de las condensaciones se debe verificar la ausencia de las mismas tanto en la superficie de los cerramientos como en el interior de los mismos. Para determinar el factor de temperatura de superficie mínimo se consultará la tabla 3.2 de la sección HE1. Unidad didáctica 1 47

50 Certificación energética de edificios 48 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

51 Calificación energética de los edificios CONCLUSIONES Actualmente, la sección HE1 Limitación de demanda energética del Código Técnico de la Edificación impone unos límites máximos de pérdidas energéticas que pueden presentar los diferentes cerramientos del edificio en función de la zona climática donde se ubique el edificio considerado. Siendo la climatización de los hogares la responsable del mayor consumo energético, se comprende que un adecuado diseño y ejecución de la envolvente térmica del edificio supondrá una disminución de la demanda que se prolongará a lo largo de la vida útil de la vivienda. Por ejemplo, si un piso de 100 m 2 pasa de consumir al año de 100 kwh/m 2 a 80 kwh/m 2, esto supondrá un ahorro en el consumo energético de 2000 kwh de energía al año. Unidad didáctica 1 49

52 Certificación energética de edificios RECAPITULACIÓN La limitación de demanda energética de un edificio se realiza mediante el control de las pérdidas y ganancias en la envolvente del edificio siendo una estrategia de ahorro energético pasivo que prevalece durante toda la vida útil del edificio. Las pérdidas y ganancias de la envolvente térmica determinan el consumo energético de los equipos de climatización. A efectos de cálculo térmico los espacios se clasifican en base a tres criterios: Espacios habitables o acondicionados y no habitables. En función de la cantidad de calor disipada. A efectos de comprobación de la presencia de condensaciones. La envolvente térmica del edificio es aquel conjunto de cerramientos del edificio que limita con el aire exterior, el terreno y las particiones interiores entre espacios habitables y no habitables. Los principales cerramientos de la envolvente térmica del edificio son las cubiertas, los suelos, las fachadas, las medianerías, las particiones interiores y cualquier cerramiento en contacto con el terreno. El parámetro más característico para estudiar la limitación térmica de los edificios es la transmitancia térmica de los cerramientos. Los huecos se clasifican en ventanas, puertas y lucernarios. 50 Módulo 2. Limitación de la demanda energética

53 Calificación energética de los edificios La envolvente térmica del edificio debe cumplir las prescripciones que señala la sección HE1 del Código Técnico de la Edificación. Para ello, existen dos procedimientos: Opción simplificada: se justifica mediante la cumplimentación de fichas. Sólo es aplicable a edificios que cumplan: Que en sus fachadas los huecos ocupen menos de un 60% de la superficie total. Que las cubiertas tengan menos de un 5% de superficie ocupada por lucernarios. Opción general: se utiliza un programa informático. Por defecto se utilizará el LIDER. Se utilizará para cualquier tipo de edificio. Unidad didáctica 1 51

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55 Calificación energética de los edificios AUTOCOMPROBACIÓN 1. Cuál es el porcentaje máximo de huecos en cubiertas que puede presentar un edificio para poder calcular la limitación de demanda energética mediante la opción simplificada? a) 10%. b) 5%. c) 50%. d) 60%. 2. Cuál es el porcentaje máximo de huecos en fachadas que puede presentar un edificio para poder calcular la limitación de demanda energética mediante la opción simplificada? a) 30%. b) 40%. c) 50%. d) 60%. 3. Existe alguna excepción para aplicar la opción simplificada a un edificio si el porcentaje de huecos en sus fachadas supera el 60%? a) No, en ningún caso. b) La utilización de la opción simplificada es independiente de la superficie de huecos en fachadas. c) Sí, si las fachadas afectadas no superan el 10% de la superficie total. d) Sí, si las fachadas afectadas no superan el 5% de la superficie total. Unidad didáctica 1 53

56 Certificación energética de edificios 4. Según la humedad interior generada, A qué clase higrométrica pertenecería un restaurante? a) Clase higrométrica 5. b) Clase higrométrica 3 ó inferior. c) Clase higrométrica 4. d) En las viviendas la humedad generada se considera despreciable. 5. Cuál es el criterio de clasificación de un espacio como de baja carga interna? a) Son aquellos destinados a la actividad humana habitual. b) Son aquéllos en los que se disipa poco calor ya sea por actividad metabólica humana o funcionamiento de las instalaciones. c) Son aquellos que no tienen una actividad humana habitual y significativa. d) Son aquellos donde se genera gran calor tanto por la actividad desarrollada y grado de ocupación como por la iluminación y funcionamiento de las instalaciones. 6. Qué es el máximo ángulo de inclinación que puede alcanzar una fachada para no considerarse cubierta a efectos de verificación de la demanda energética del edificio? a) 30%. b) 40%. c) 50%. d) 60%. 7. Qué letra hace referencia a la zona climática de invierno con clima más severo? a) A. b) A1. c) D. d) E. 54 Módulo 2. Limitación de la demanda energética