CONSUMO ENERGÉTICO CONFORT CONDICIONES ÓPTIMAS PARA EL APRENDIZAJE AHORRO

Transcripción

1 VENTANAS EFICIENTES

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3 CONSUMO ENERGÉTICO CONFORT AHORRO CONDICIONES ÓPTIMAS PARA EL APRENDIZAJE

4 De qué hablamos cuando hablamos de confort en centros educativos?

5 por qué? Un ruido de fondo excesivo dificulta al alumno la escucha del profesor y a éste hablar sin tener que elevar la voz: la mayoría de las personas no pueden entender un sonido si no es 15dB más alto que el ruido de fondo Aulas en las que se producen más ecos como consecuencia de la falta de materiales absorbentes afectan a lo que los expertos llaman inteligibilidad de la palabra En un aula con un tiempo de reverberación superior a 0,6 s es difícil entender adecuadamente lo que se dice cómo? AISLAMIENTO RUIDO EXTERIOR ACONDICIONAMIENTO INTERIOR

6 por qué? Los estudiantes realizan mejor tareas mentales en aulas que se mantienen en niveles moderados de humedad (40 70%) y temperaturas entre 20 C y 23,3 C (Schneider 2002) Se ha demostrado una relación directa entre falta de confort térmico y absentismo (inferior a tres días) de profesores y alumnos cómo? AISLAMIENTO TÉRMICO (invierno&verano) ESTANQUEIDAD (infiltraciones) HUMEDAD (condensaciones) RADIACIÓN DESLUMBRAMIENTO

7 por qué? Los estudiantes que disponen de aulas con iluminación natural obtuvieron mejores resultados en tests de matemáticas y lectura a lo largo de un año respecto a aquellos cuyas aulas carecían de ventanas o estas eran muy reducidas. (Heschong Mahone Group, 1999). Deficiencias en la iluminación o desigualdad en su distribución son causa de fatiga y dificultan la concentración cómo? ILUMINACIÓN NATURAL ILUMINACIÓN ARTIFICIAL

8 por qué? Cuando los niveles de CO 2 exceden de 800 a ppm en áreas interiores, muchas personas comienzan a experimentar incomodidad, dolores de cabeza, cansancio y problemas respiratorios, dependiendo de la concentración y de la duración de la exposición, estos síntomas se agravan en el caso de los niños y se producen quejas de ambiente cargado. Calidad de aire interior en edificios de uso público editado en 2010 por la Dirección General de Ordenación e Inspección de la Consejería de Sanidad de la Comunidad de Madrid cómo? RENOVACIÓN DE AIRE / CO 2 COVs

9 De qué hablamos cuando hablamos de confort en centros educativos? AISLAMIENTO RUIDO EXTERIOR ACONDICIONAMIENTO INTERIOR AISLAMIENTO TÉRMICO ESTANQUEIDAD HUMEDAD RADIACIÓN DESLUMBRAMIENTO ILUMINACIÓN NATURAL ILUMINACIÓN ARTIFICIAL RENOVACIÓN DE AIRE / CO 2 COVs en rojo aspectos en los que infuye la ventana

10 Ventanas eficientes Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? VIDRIO TL: Transmisión luminosa FS: Factor solar U: Transmitancia térmica Aislamiento acústico Emisiones COVs CARPINTERÍA U:Transmitancia térmica Estanqueidad Aislamiento acústico Emisiones COVs

11 Ventanas eficientes Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? VIDRIO TL: Transmisión luminosa FS: Factor solar U: Transmitancia térmica Aislamiento acústico Emisiones COVs

12 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? 1. Transmisión luminosa : TL(%) Es la cantidad de luz que atraviesa el acristalamiento respecto a la cantidad de luz que incide en el mismo. Es una medida de lo transparente que es un vidrio Depende de la composición química del vidrio: extraclaro, de color en masa, vidrio base Depende del espesor del acristalamiento y su configuración

13 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? iluminación natural pero sin excesos Ganancias térmicas excesivas Deslumbramientos

14 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? la iluminación natural Acabados interiores

15 Ventanas eficientes Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? VIDRIO TL: Transmisión luminosa FS: Factor solar U: Transmitancia térmica Aislamiento acústico Emisiones COVs

16 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo?

17 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? selectividad Concepto que relaciona los parámetros de factor solar y transmisión luminosa selectividad = Transmisión luminosa Factor solar

18 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? Vidrio de capa de Control Solar Vidrios de control solar eficaces

19 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? VIDRIO TL: Transmisión luminosa FS: Factor solar U: Transmitancia térmica Aislamiento acústico Emisiones COVs

20 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? U: Transmitancia térmica (W/m2K) U (W/m² K) = Cantidad de calor total, energía, que atraviesa un acristalamiento de 1 m² en 1 segundo medido en condiciones estándar. Cuanto menor sea U (W/m² K), menor es la transferencia de calor entre ambos lados del acristalamiento

21 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo?

22 Cómo funciona un SGG CLIMALIT PLUS? Vidrio de la gama PLANITHERM / PLANISTAR

23 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? Cómo funciona un SGG CLIMALIT PLUS?

24 Ventanas eficientes Composición: 4/16/4 TL U g Selec SGG CLIMALIT Con SGG PLANITHERM 4S Cuanto menor sea el valor U y g de un acristalamiento, mejor rendimiento y menor consumo de energía

25 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? VIDRIO TL: Transmisión luminosa FS: Factor solar U: Transmitancia térmica Aislamiento acústico Emisiones COVs

26 Cómo elegir las ventanas más adecuadas para las necesidades de un centro educativo? SGG STADIP SILENCE (<47dB vs db de una composición básica CLIMALIT)

27 Proyecto piloto de rehabilitación energética de un instituto de enseñanza secundaria

28 Proyecto piloto de rehabilitación energética de un instituto de enseñanza secundaria COLABORACIÓN PÚBLICO PRIVADA LA CONSEJERÍA DE ECONOMÍA Y HACIENDA DE LA CAM, ISTA METERING SERVICES ESPAÑA, S.A., LLEDÓ ILUMINACIÓN, S.A., PROFINE IBERIA, S.A.U., SAINT GOBAIN CRISTALERÍA, S.L., SAINT GOBAIN PLACO IBÉRICA, S.A. Y SAINT GOBAIN ISOVER IBÉRICA, S.L., PARA EL FOMENTO DE LA REHABILITACIÓN ENERGÉTICA DE LOS CENTROS EDUCATIVOS DE LA COMUNIDAD DE MADRID Arquitectas investigadoras : Belén Hernández Fenoll Almudena López de Rego Instituto de Educación Secundaria Diego de Velázquez (Torrelodones)

29 Objetivos del proyecto Experiencia piloto de y monitorización de aulas en un instituto de la CAM con el fin de evaluar el potencial de ahorro energético de los centros educativos gracias a soluciones de rehabilitación y de mejorar las condiciones de confort térmico, acústico, visual y calidad del aire interior. Se decide rehabilitar por el interior dos aulas del instituto y monitorizar tanto éstas como otras idénticas que se mantienen en la situación original Objetivos parciales: Estimar los beneficios que actuaciones similares podrían producir en la red de centros educativos de la Comunidad de Madrid. Entender la interrelación entre las múltiples facetas del confort (térmico, acústico, IAQ y visual) Compartir el conocimiento adquirido organizando talleres sobre eficiencia energética y sostenibilidad en edificios para la comunidad educativa.

30 Bases de partida oeste este Aulas rehabilitadas Aulas sin rehabilitar Instituto Diego Velázquez de Torrelodones Fecha de construcción: 1986 El gasto medio energético anual de este centro asciende a euros en electricidad y euros en consumo de gasóleo, combustible de la instalación de calefacción alumnos/ 30 alumnos por aula / 90 profesores Orientación este / oeste Construcción convencional: doble hoja ladrillo ventanas aluminio sin RPT vidrios sencillos y 4/6/4 doble ventana en algunas aulas Los trabajos se realizan sin coste para el instituto, sufragados por los patrocinadores Se nos solicita que las obras no afecten al buen funcionamiento escolar. El grueso del trabajo se realizará en julio

31 Desarrollo del proyecto 4 aulas involucradas 2 rehabilitadas 2 de referencia (en estado original) Aula oeste sin rehabilitar oeste este Aulas rehabilitadas Aulas sin rehabilitar Aula este sin rehabilitar

32 Desarrollo del proyecto Aula original Aula rehabilitada: Envolvente Iluminación Aislamiento acústico Acondicionamiento acústico COMPARACIÓN Temperatura, Humedad, CO 2 (medida continua) Termografías Aislamiento acústico Inteligibilidad Tiempo de reverberación Iluminación Consumo energético

33 Envolvente Trasdosado con aislamiento térmico + placa de yeso laminado Térmica / acústica Trasdosado interior con: Panel aislante de lana mineral Arena de 4 cm de espesor Placa de yeso laminado Placo Gyptone

34 Envolvente Sustitución de ventanas Térmica / acústica Carpintería de PVC KÖMMERLING EuroFutur Vidrio SGG CLIMALIT PLUS SILENCE 4S F2 6 ( 16 argon90% ) 44.1Si U=1,5 W/m²K Factor solar= 0,67 Permeabilidad al aire Clase 4 Atenuación acústica 38 db Ventanas antes de la intervención Ventanas después de la intervención

35 Acondicionamiento interior Colocación de techos acústicos Acústica Techo antes de la intervención Techo acústico Eurocoustic Minerval 15 Absorción acústica de Clase A α w = 0,90 Clase Este tras la intervención (Placo) Techo acústico Placo Placo Gyptone Absorción acústica Clase Oeste tras la intervención (Eurocoustic)

36 Iluminación Sustitución de luminarias y aumento de eficiencia energética Confort visual Sustitución de luminarias por LEDs con mayor eficiencia energética Instalación de sensores de movimiento y nivel de iluminación natural Antes 20 x x 36 W 863 kw Después 9 x x 10,5 W Luminarias antes de la intervención Luminarias después de la intervención 378 kw

37 Calefacción Regulación y medición de calefacción Térmica Colocación de válvulas termostáticas Colocación de repartidores de consumo Radiadores después de la intervención

38 Desarrollo del proyecto Aula oeste antes de la intervención Aula oeste después de la intervención

39 Resultados de ensayos y monitorización Confort acústico Calidad del aire interior Confort térmico Confort visual Consumo energético

40 confort acústico

41 confort acústico Ensayo aislamiento a ruido aéreo de fachada 5 posiciones de micrófono en el interior Escenarios: 3º E _ ventanas correderas de aluminio sin RPT vidrio doble 4/6/4. 4º C _ ventanas de PVC y vidrio de altas prestaciones 4º D _ doble ventana de aluminio sin RPT 9 de septiembre 2015 Exigencia de CTE DB HR de 30ª 42 dba para aulas 40 db frente a 27 db de la configuración original (nos salva el entorno)

42 confort acústico Ensayo inteligibilidad de la palabra Método respuesta impulsiva integrada. 9 de septiembre 2015 Dos posiciones de fuente sonora y seis de micrófono. Escenarios: 4º D _ sin falso techo. 3º C _ techo acústico de panel rígido de lana de roca revestido de velo de vidrio de 15 mm de espesor. 4º C _ techo acústico Gyptone con ActivAir de Placo. Sin rehabilitar 4º D Techo Minerval 3º C Gyptone Activ Air 4º C Aceptable Buena Buena De aceptable a buena

43 confort acústico Ensayo tiempo de reverberación 9 de septiembre 2015 El valor promedio del aula sin rehabilitar es de 2,00 EDT y se mejorado hasta los 0,52 con Minerval y 0,58 con Gyptone, ofreciendo una reducción superior al 70%. Un TR de 2 s supone que en cualquier momento en el aula se escuchan simultáneamente 6 palabras del profesor (más el ruido aportado por los alumnos)

44 Calidad del aire interior

45 Calidad de aire interior Monitorización CO2 Resultados: El CO₂ se mantiene por encima de 2,000 ppm prácticamente durante todo el tiempo que los alumnos pasan en clase, excepto cuando tienen la ventana abierta. Aula rehabilitada Aula sin rehabilitar

46 confort térmico

47 confort térmico Monitorización Cada aula 12 febrero 30 de junio 4 sensores de temperatura 1 sensor de humedad relativa y concentración de CO₂ Pasillo 1 sensor de temperatura, humedad y concentración de CO₂ 1 concentrador de datos Exterior 1 sensor de temperatura exterior

48 confort térmico Resultados Se aprecian diferencias significativas entre las aulas a este y a oeste. Se aprecian diferencias significativas entre las aulas rehabilitadas y las no rehabilitadas. Temperatura interior en aulas de orientación OESTE el 24 de febrero. El aula en estado original no consigue mantenerse en rango de confort Aula rehabilitad Aula sin rehabilitar

49 confort térmico 28 de enero 2015 Termografía Diferencias de 2 C en fachada Pérdida térmica a través de los cantos de forjado, no solucionado interviniendo por el interior Diferencias de 5 C en ventanas Se aprecia la huella térmica del movimiento del aire caliente producido por el radiador

50 Confort visual

51 Iluminación Mejora del nivel de iluminación Antes Después Nivel de iluminación medio alrededor de 550 lux Nivel de iluminación medio alrededor de 750 lux

52 ahorro energético Calefacción Iluminación

53 Ahorro energético calefacción 28 de febrero 2015 Test sin ocupación 8 de marzo 2015 Fin de semana: sin alumnos ni calefacción central. Un radiador en cada aula programado para mantener Tª constante de 22 C. Medidores de consumo acumulado al final del periodo. Estudio de la curva de descenso de temperatura al apagar el sistema.

54 Ahorro energético calefacción 8 de marzo 2015 Test sin ocupación Se colocaron medidores de consumo eléctrico en al toma de los radiadores. Consumo (kwh) Aula rehabilitada 4,22 Aula en estado 4,96 original 15 % de ahorro El consumo energético es un 15% inferior en el aula rehabilitada

55 Iluminación Consumo energético instantáneo Consumo iluminación nueva VS Consumo iluminación original Consumo iluminación nueva + regulación VS Consumo iluminación original 64,6% 73,6%

56 Ahorro acumulado Iluminación Consumo diario (kwh) Ahorro Iluminación original Orientación ESTE Iluminación Smart Lightning 2,380 0, % Iluminación original Orientación OESTE Iluminación Smart Lightning 2,450 0, %

57 Comunicación/formación 9 y 10 de marzo, Torrelodones 4 talleres: 400 alumnos de E.S.O. y Bachillerato 18 profesores

58 Actividades de comunicación Conferencia teórica sobre el impacto Talleres prácticos con tecnología de de los edificios en el consumo diagnóstico y materiales instalados en energético global y las emisiones de el instituto en la rehabilitación CO₂. energética.

59 Conclusiones El instituto estudiado puede considerarse, tanto por año de construcción (1987) como por estado general dentro del rango medio altodelparquedeinstitutosdelacam.tantolosresultados académicos como los índices de absentismo se mantienen en niveles muy satisfactorios. El entorno del edificio es además muy favorable, tanto en la calidad del aire de la zona como en los niveles de contaminación acústica. El alcance de la intervención realizada es reducido (rehabilitación parcial de dos aulas por el interior) pero, pese a ello, ha permitido detectar deficiencias relevantes y oportunidades de mejora de la eficiencia energética y el confort importantes.

60 Conclusiones CONFORT ACÚSTICO La instalación de un falso techo acústico ha mejorado mucho tanto la inteligibilidad de la palabra (que pasa de aceptable a buena) como el tiempo de reverberación (que se reduce de 2 a 0,52 s ) ES MUY DIFÍCIL IMPARTIR DOCENCIA EN UN AULA CON UN Tr DE 2 SEG. El aislamiento acústico a ruido externo de la fachada se ha mejorado también de forma muy importante, pasando de 27 a 40 en DnTW + Ctr. El aislamiento original (27 ) es muy escaso y daría sin duda problemas si el centro estuviera en un entorno urbano CONFORT VISUAL El cambio de luminarias ha permitido mejorar sensiblemente el nivel y reparto de la iluminación CONFORT TÉRMICO Las aulas rehabilitadas permanecen con facilidad (pese a la interferencia de los usuarios) en zona de confort térmico. Las no rehabilitadas tienen problemas para mantenerse en estas zonas (los alumnos confirman que pasan frío en invierno y calor en verano) El uso de las ventanas para renovación de aire incide de forma muy apreciable en el confort

61 Conclusiones COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO El cambio de luminarias ha reducido hasta en un 75% el consumo eléctrico en iluminación El trasdosado de fachada y cambio de ventanas reduce en aprox. un15% la demanda de calefacción (prueba en vacío) CALIDAD DE AIRE INTERIOR Los niveles de CO2 que se encuentran en el aula de forma sostenida durante el horario lectivo (superiores a 2000 ppm) pueden originar problemas de falta de confort y merma en el rendimiento. La renovación de aire se limita al uso de ventanas de forma poco controlada y afectando además muy sensiblemente al confort térmico y el confort energético de las aulas. La renovación de aire aparece como un parámetro crítico y definitivo en la gestión por el usuario. Parece muy conveniente la instalación de sistemas de renovación por ventilación forzada, tanto para mejora de la calidad del aire como para confort térmico y ahorro energético

62 MUCHAS GRACIAS gobain.com

63 Proyecto piloto de rehabilitación energética de un instituto de enseñanza secundaria