IMPORTANCIA ECONOMICO-AMBIENTAL DE LA AISLACIÓN TÉRMICA DE LA ENVOLVENTE EDILICIA EN LA EFICIENCIA ENERGETICA EN RELACION A LAS CONDICIONES DEL CLIMA

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1 IMPORTANCIA ECONOMICO-AMBIENTAL DE LA AISLACIÓN TÉRMICA DE LA ENVOLVENTE EDILICIA EN LA EFICIENCIA ENERGETICA EN RELACION A LAS CONDICIONES DEL CLIMA Arq. Cecilia F. Martinez CEEMA Centro de Estudios Energía y Medio Ambiente Facultad de Arquitectura y Urbanismo - Universidad Nacional de Tucumán

2 Construcción de edificios y el hábitat urbano - en su construcción se utiliza un 40% de los recursos físicos del planeta - consumen casi un 30% del recurso de agua disponible - son responsables del consumo energético mundial entre 50-60% Emisiones % de CO2 per cápita 28,41% 50,69% Vista nocturna S.M. de Tucumán Residuos Alimentación 20,52% 0,38% Energía Transporte Emisiones CO2 por sector (SAyDS)

3 Decisiones de diseño nivel urbano y edilicio Responsabilidad del profesional de la construcción Gran influencia en el nivel de consumo de energía Favorecer o Dificultar el aprovechamiento de los recursos naturales para acondicionamiento de los espacios interiores y exteriores

4 CONFORT AMBIENTAL Concepto básico relacionado directamente a las condiciones climáticas del lugar El edificio debe crear condiciones interiores de confort adaptarse al clima para aprovechar lo bueno y proteger de lo malo Túnez Iglú Inuit NO de Brasil

5 CLASIFICACION BIOAMBIENTAL SEGÚN NORMA IRAM Tucumán: Zona II (cálido) Río Gallegos: Zona VI (frío)

6 CONDICIONANTES BIOCLIMATICAS: San Miguel de Tucumán Temp. media verano 32ºC Temp. media invierno 12ºC CEMMA - IAA - FAU - UNT ESTACION: TUCUMAN AERO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET Ventilación natural Reducción de ga_ nancia de calor por envolvente OCT NOV DIC Calefacción solar Reducción de pérdidas de calor Carta bioclimática de Olgyay por envolvente

7 CONDICIONANTES BIOCLIMATICAS: Río Gallegos Temp. media verano 14ºC Temp. media invierno 2ºC Carta bioclimática de Olgyay Calefacción solar Reducción de pérdidas de calor por envolvente

8 Cómo influyen las condiciones del clima en el comportamiento energético de un edificio? Relación directa con los componentes de la envolvente exterior Elementos significativos Cubierta Aberturas transparentes Análisis de cargas térmicas en edificio tipo de oficinas en S.M. de Tucumán

9 CASO DE ANALISIS Prototipo de vivienda mínima Dos dormitorios 58,8 m² cubiertos Muros ladrillo cerámico hueco 18 cm, ambas caras revocadas Estructura de HºAº Cubierta chapa de zinc, cámara de aire, cielorraso de yeso y poliestireno expandido 2,5 cm

10 EVALUACION HIGROTERMICA DE LA ENVOLVENTE Determinación de coeficiente de transmitancia térmica (K) y transmitancia térmica media ponderada (KMP ) - Programa CEEMAKMP CEEMA Centro de Estudios Energía y Medio Ambiente Facultad de Arquitectura y Urbanismo - Universidad Nacional de Tucumán

11 COEFICIENTES DE TRANSMITANCIA TÉRMICA Y TRANSMITANCIA MEDIA PONDERADA PARA CERRAMIENTOS VERTICALES Tucumán Río Gallegos K máximo Norma IRAM Zona bioclimática II Temp. mínima diseño -0,2ºC K máximo Norma IRAM Zona bioclimática VI Temp. mínima diseño -12,6ºC Nivel C (verano: 1,80 W/m²ºK Invierno 1,82 W/m²ºK) Nivel B (verano: 1,10 W/m²ºK Invierno 1,01 W/m²ºK) Nivel A (verano: 0,45 W/m²ºK Invierno 0,37 W/m²ºK) Nivel C (Invierno 1,09 W/m²ºK) Nivel B (Invierno 0,64 W/m²ºK) Nivel A (Invierno 0,26 W/m²ºK) K calculo (W/m²ºK) K muro K estructura K medio ponderado (1) Verano / Invierno 1,74 3,16 1,90 (1) KMP promedio para cerramientos norte, sur, este u oeste (según apareamiento) COEFICIENTES DE TRANSMITANCIA TÉRMICA PARA CUBIERTA Tucumán Río Gallegos K máximo Norma Zona bioclimática II Temp. Mín. diseño -0,2ºC Nivel C (verano: 0,72 W/m²ºK Invierno 1,00 W/m²ºK) Nivel B (verano: 0,45 W/m²ºK Invierno 0,82 W/m²ºK) Nivel A (verano: 0,18 W/m²ºK Invierno 0,32 W/m²ºK) K máximo Norma Zona bioclimática VI Temp. Mín. diseño -12,6ºC Nivel C (Invierno 1,00 W/m²ºK) Nivel B (Invierno 0,55 W/m²ºK) Nivel A (Invierno 0,20 W/m²ºK) K calculo Verano: 0,85 W/m²ºK Invierno: 0,97 W/m²ºK CARPINTERÍAS. De vidrio simple transparente K 5,82 W/m²ºC (valor de Norma IRAM)

12 MODIFICACIONES PROPUESTAS 1- Mejora de aislación en cubierta. Aumentar el espesor de la aislación térmica EPS original en valores de 7, 8, 10, 12, 15 y 17 cm. Espesor de aislación EPS (cm) K calculado verano (W/m²ºK) (2) 0,41 0,36 0,30 0,26 0,21 0,19 Nivel confort s/ K máx. Zona bioambiental II (Tabla 2) B B B B B B (2) La Norma no exige verificación de K para verano en zona bioambiental VI por ser muy fría. K calculado invierno (W/m²ºK) 0,43 0,38 0,31 0,27 0,22 0,19 Nivel de confort s/ K máx. Zona bioambiental II (Tabla 2) B B A A A A Nivel de confort s/ K máx. Zona bioambiental VI (Tabla 2) B B B B B A W/m²ºK 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Variacion de K y precio de aislación $ K (medio verano/invierno) Precio total

13 2- Para aberturas principales. Adoptando la cubierta determinada anteriormente como la mejor opción, se reemplaza la carpintería original por una de doble vidriado hermético (DVH), con las mismas medidas, en aluminio blanco y sin ruptor de puente térmico. Se considera un coeficiente de transmitancia térmica de 2,80 W/m²ºK, según datos y catálogo de empresa VASA Argentina 3- Protección solar exterior. Como última modificación se agregará a las ventanas de DVH, norte y sur, un sistema de protección solar simple y móvil, usando un toldo de lona con accionamiento manual, para facilitar su adaptación a las necesidades de protección o no según las exigencias climáticas. Para la ventana este u oeste, según el caso de apareamiento de vivienda, no se considera protección ya que cuenta con la galería.

14 EVALUACIÓN DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA Software de Análisis de Proyectos de Energía Limpia RETScreen Herramientas informáticas para la toma de decisiones en proyecto de energías renovables, eficiencia energética o cogeneración. Desarrollo del Gobierno de Canadá con apoyo de Acceso gratuito Utilizado por más de usuarios en 222 países y regiones diferentes Disponible en 35 idiomas que representan más de 2/3 de la población mundial Forma parte del programa de más de 270 universidades e institutos superiores en todo el mundo Bases de datos integradas Documentación de capacitación y apoyo

15 Base de datos climáticos Casos de estudio comparativos

16 Resumen Mostrar datos Combustible Caso base Caso propuesto Ahorros en c Unidad - Tipo de combustible Consumo combustible Precio del combustible Consumo de combustible Costo del combustible Consumo de combustible Costo del combustible Combustib ahorrado Electricidad MWh ARS 388,000 6,6 ARS ,6 ARS ,0 Verificación del proyecto Unidad - Consumo de Consumo de combustible Consumo combustible - Tipo de combustible combustible histórico Caso base Electricidad MWh 6,6 Consumo de combustible - variación Calentamiento Enfriamiento Electricidad Total Demanda de energía GJ GJ GJ GJ Demanda de energía - caso base Demanda de energía - caso propuesto Energía ahorrada Energía ahorrada - % 30,8% 11,5% 15,4% Punto de referencia Unidad de energía MWh Unidad de referencia m² 54 Definido por el usuario m² Punto de referencia Calentamiento Enfriamiento Electricidad Total Demanda de energía MWh/m² MWh/m² MWh/m² MWh/m² Demanda de energía - caso base 0,082 0,325 0,000 0,407 Demanda de energía - caso propuesto 0,057 0,287 0,000 0,344 Energía ahorrada 0,025 0,037 0,000 0,063 Análisis de Emisiones Caso base del sistema eléctrico (Línea de base) Factor emisión de GEI (excl. T y D) Pérdidas T y D Factor emisión de GEI País - Región Tipo de kgco2/kwh % kgco2/kwh Argentina Otro 0,500 15,0% 0,588 Emisiones GEI Caso base tco2 3,9 Caso propuesto tco2 2,7 Reducción anual bruta de emisiones GEI tco2 1,2 Derechos de transacción por créditos GEI % Reducción de emisiones GEI anual neta tco2 1,2 es equivalente a 2,7 Renta por reducción de GEI Tasa crédito reducción de GEI ARS/tCO2

17 RESULTADOS PARA EL CASO DE ANALISIS Zona bioambiental II (cálida) Zona bioambiental IV (muy fría) Ahorro (3) TIR (%) Repago de Ahorro (4) TIR (%) Repago de EPS anual de capital (años) anual de capital (años) (cm) energía % C/ sub S/ sub C/ sub S/ sub energía % C/ sub S/ sub C/ sub S/ sub 7 3,9 30,0 34,6 6,8 5,2 7,0 70,9 98,0 1,9 1,3 8 4,3 29,2 33,5 7,1 5,5 7,8 66,4 91,0 2,0 1,4 10 4,8 27,8 31,5 7,9 6,2 8,7 58,9 79,3 2,4 1,6 12 5,1 26,6 30,0 8,5 6,8 9,3 53,4 70,6 2,7 1,9 15 5,5 25,4 28,4 9,3 7,5 10,0 47,9 62,1 3,1 2,2 17 5,7 24,8 27,6 9,8 8,0 10,3 45,3 58,0 3,4 2,4 (3) En relación al caso base con EPS de 2,5 cm (4) C/sub = con subsidio en costo de energía S/sub = sin subsidio Valores de ahorro energético y datos financieros para los casos de aislación de cubierta % Ahorro de energía años 10 8 Período de recupero (costo de energía con subsidio) cm cm Ahorro energía Zona bioambiental II Ahorro energía Zona bioambiental VI Repago de capital Zona bioambiental II Repago de capital Zona bioambiental VI

18 La inversión económica en sistemas de carpintería térmicamente más eficiente, resulta una decisión acertada y rentable, a mediano plazo para clima cálido, y muy rentable para zona de clima frío RESULTADOS PARA EL CASO DE ANALISIS 2- Modificación del tipo de carpintería considerando la cubierta mejorada para cada zona Zona Bioclimática II Aislación cubierta EPS 8 cm Zona Bioclimática VI Aislación cubierta EPS 15 cm Costo de energía Ahorro anual de energía (%) TIR (%) Repago de capital (años) Con subsidio 28,3 7,6 8,4 Sin subsidio 32,1 6,0 Con subsidio 51,1 2,9 17,3 Sin subsidio 67,1 2,0 Valores de ahorro energético y datos financieros para los casos de carpintería DVH con cubierta mejorada Zona bioclimática II, cálida, la eficiencia energética aumenta más del 95%, pasando de un ahorro anual de 4,3% a 8,4%. Zona bioclimática VI, muy fría, se pasa de un ahorro anual de energía de 10% a 17,3%, siendo la mejora de un 73% en la eficiencia.

19 RESULTADOS PARA EL CASO DE ANALISIS 3- Incorporación de protección solar en aberturas Zona Bioclimática II Aislación cubierta EPS 8 cm - DVH Zona Bioclimática VI Aislación cubierta EPS 15 cm - DVH Costo de energía Ahorro anual de energía (%) TIR (%) Repago de capital (años) Con subsidio 28,4 7,5 17,2 Sin subsidio 30,7 6,5 Con subsidio 37,5 4,6 10,0 Sin subsidio 45,8 3,3 La mejora en la eficiencia energética del edificio en zona cálida es altamente significativa. En zona bioclimática VI, fría, resulta contraproducente, ya que el uso de protección solar en el período de verano provoca una reducción en la eficiencia energética de la construcción.

20 Conclusiones El hecho de que las envolventes edilicias se construyan térmicamente más eficientes no solo permitirá un ahorro en el costo de funcionamiento, sino que también proporciona ambientes interiores más sanos, física y psicológicamente, con lo que se eleva el rendimiento personal y la eficiencia laboral, evitando el llamado Síndrome de Edificio Enfermo. Una envolvente exterior energéticamente eficiente también implica la reducción de otros costos, no relacionados directamente con la obra, como por ejemplo la disminución en la inversión para la compra de artefactos de calefacción y refrigeración, ya que la mayor eficiencia térmica del cerramiento lleva a que se necesiten equipos de acondicionamiento artificial de menor capacidad o tamaño, además de permitir una mayor eficiencia en su funcionamiento y por ello alargando su vida útil. El incremento monetario necesario a hacer para construir envolventes edilicias con eficiencia térmico-energética, sea vivienda o no, debería ser considerado como una inversión a mediano y largo plazo, que siempre nos dará beneficios directa o indirectamente al contribuir a reducir el consumo de energía no renovables y realizar un uso más racional de lo que consumimos. Contar con una herramienta que permita evaluar las ventajas económicas de aplicar mejoras en la eficiencia energética de un edificio, permite tener una visión más amplia y global de la situación considerada a largo plazo, y con ello poder entender que un mayor costo de obra redunda en beneficios importantes, individualmente para lo usuarios y colectivamente para la sociedad

21 GRACIAS IMPORTANCIA ECONOMICO-AMBIENTAL DE LA AISLACIÓN TÉRMICA DE LA ENVOLVENTE EDILICIA EN LA EFICIENCIA ENERGETICA EN RELACION A LAS CONDICIONES DEL CLIMA Arq. Cecilia F. Martinez CEEMA Centro de Estudios Energía y Medio Ambiente Facultad de Arquitectura y Urbanismo - Universidad Nacional de Tucumán