Dades generals Escola Grup Salamanque, Montpeller, França

Transcripción

1 ZEMedS: Estudis de cas

2 Estudi de cas: Escola Grup Salamanque, Montpeller, França La responsabilitat exclusiva pel contingut d aquesta publicació rau en els autors. No reflecteix necessàriament l opinió de la Unió Europea. Ni l EASME ni la ComissióEuropea assumiran cap responsabilitat per qualsevol ús que es pugui fer de la informacióque hi és continguda. Agost 2015

3 Dades generals 3 Nom de l escola Escola Grup Salamanque Tipus d escola Centre preescolar i de primària (3-12 anys) Nombre d alumnes Edifici de primària 320 Edifici de preescolar Ubicació Montpeller, França Pública Titularitat Any de construcció Construïda el Última millora energètica el 2010.

4 Dades generals 4 Tipologia de l edifici 2 edificis Superfície escalfada m m 2 Primària: edifici de 3 plantes Preescolar: edifici d 1 planta, ampliat recentment Els edificis estan construïts a base d una estructura metàl lica (pilars i bigues). Les lloses són de formigói les parets estan fetes de panells no aïllats. Clima Entorn Mediterrani. Classe climàtica H3 segons normativa francesa. Graus dia de calefacció(base 18)*: 1718 Graus dia de refrigeració(base 26)*: 65 * Densitat mitjana Preescolar Urbana Primària

5 Situació actual 5 Necessitats de renovació Confort molt baix durant l estiu. Cal una millora dels edificis que es troben a la fi de la seva vida útil. Alta reproductibilitat: 30 escoles del mateix tipus a Montpeller. Utilització de l edifici Primària:Feiners excepte dimecres: 7h45-9h: horari escolar extra (20% d alumnes) 9h -12h: classe 12h - 13h45: cantina (40% d alumnes) 13h45-16h45: classe 16h45-18h45: activitats extraescolars (15% d alumnes) Dimecres: 7h45-12h, 13h45-18h45: activitats extraescolars (15% d alumnes) i 12h - 13h45: cantina Preescolar: Feiners excepte dimecres: 7h45-12h, 13h30-18h15 Dimecres: 7h45-12h Índex d utilització Ús normal de 145 dies lectius per any, amb 320 alumnes a classe. Zona urbana i mineral. Entorn de l edifici Dimecres i durant l estiu, 20% d alumnes a classe. No es projecten ombres sobre els edificis.

6 Situació actual 6 Primària - Parets Murs de blocs de formigósense aïllament, U = 3,1 W/m2K. Parets de panells sense aïllament, U = 2,7 W/m2K. Primària - Cobertes Coberta plana amb aïllament, U = 0,19 W/m2K. Primària - Finestres i portes exteriors Façana est Façana oest Primària - Paviments Paviment sense aïllament, U = 2,2 W/m2K. Paviment exterior al pati amb aïllament, U = 0,24 W/m2K. Finestres i portes exteriors de doble vidre, 20 anys d antiguitat, 4/6/4 Ug = 3,3 W/m2K amb marc d alumini sense pont tèrmic.presència de persianes exteriors per a protecció solar. Finestres i portes exteriors de doble vidre de baix consum energètic, 5 anys d antiguitat, 4/16/4 Ug = 1,9 W/m2K amb marc d alumini amb pont tèrmic. Presència de persianes exteriors per a protecció solar. Finestres amb 20 anys Finestra amb 5 anys Nota: els valors d U no inclouen possibles ponts tèrmics. Finestres en panells no aïllats Finestres en murs de blocs de formigó

7 Situació actual 7 Preescolar - Parets Parets de panells sense aïllament, U = 2,7 W/m2K. Murs de blocs de formigóamb aïllament interior, U = 0,23 W/m2K. Preescolar - Cobertes Coberta plana sense aïllament, U = 3,2 W/m2K. Façana oest (parets de panells) Façana oest (murs de blocs de formigó) Preescolar - Paviments Paviment sense aïllament, U = 2,2 W/m2K. Preescolar - Finestres i portes exteriors Finestres i portes exteriors de doble vidre, 20 anys d antiguitat, 4/6/4 Ug = 3,3 W/m2K amb marc d alumini sense pont tèrmic.presència de persianes exteriors per a protecció solar. Finestres i portes exteriors de doble vidre de baix consum energètic, 5 anys d antiguitat, 4/16/4 Ug = 1,9 W/m2K amb marc d alumini amb pont tèrmic. Presència de persianes exteriors per a protecció solar. Façana est Nota: els valors d U no inclouen possibles ponts tèrmics.

8 Situació actual 8 Façanes est de primària Façanes est de preescolar Façanes oest de primària Façanes est de preescolar (edifici nou) Biblioteca de primària Aula de preescolar

9 Situació actual 9 Estanquitat a l aire: No s ha mesurat en cap dels edificis (rendiment deficient) Calefacciói refrigeració: 2 calderes de gas natural (230 kw cadascuna) situades a primària, tambéproveeixen preescolar. Dl-dt, dj-dv: calefaccióde 4-18 hores, després apagada total. No es mantéla temperatura de nit. Dc: calefaccióde 4-15 hores, després apagada total. Mateix programa per a tot el sistema de calefacció. Els nous radiadors estan equipats amb vàlvules termostàtiques. Alguns espais disposen de ventiladors elèctrics.

10 Situació actual 10 Ventilació: Sense sistema mecànic de ventilació, excepte lavabos i cuina. Il luminació: Primària: Fluorescents T8 18Wx4 i fluorescents T8 36Wx2 a les aules. Fluorescents T5 14Wx3 a les oficines. Fluorescents T8 36Wx2 als passadissos, escales i lavabos. Preescolar: Fluorescents T8 18Wx4 a les aules i passadissos. LBC 15Wx1, LBC 15Wx2 a les oficines i lavabos. Infiltracions elevades a la façana Fluorescents T8 18Wx4 en una aula de preescolar Fluorescents T8 36Wx2 en un passadís de primària

11 Situació actual 11 Aparells: Primària: 2 impressores/fotocopiadores, 27 ordinadors (1 ordinador/aula) Preescolar: 1 impressora/fotocopiadora, 9 ordinadors (1 ordinador/aula) Aigua calenta: Primària: 2 calderes elèctriques de 75L (sala de professors) i 300L (cuina) Preescolar: 1 caldera elèctrica de 200L No hi ha dades del consum energètic d aigua calenta. Cuina: Primària: Només càtering. 1 forn elèctric de 6kW, 1 nevera de 150W, 1 rentaplats de 10kW. Preescolar: No disposa de servei de cuina.

12 Situació actual 12 Consum actual d energia final kwh/m2 de superfície condicionada: Consum energètic total (factura 2012): kwh/any, 99 kwh/any m2 de superfície condicionada Despesa corrent: Energia (factura 2012): /any (gas natural), /any (electricitat). IVA inclòs. Aigua: sense dades Manteniment: sense dades

13 Situació actual 13 Salut i confort: Confort a l hivern i l estiu: El confort a l hivern és correcte, excepte amb fred rigorós i forts vents a causa de la infiltració d aire i l efecte del fred. Les aules no disposen de ventilació mecànica. La ventilació es realitza mitjançant l obertura de finestres a discreció dels usuaris. L edifici no és estanc; per tant, no suposa un problema de salut seriós, però sí incomoditat tèrmica. Problemes d incomoditat a l estiu degut a sobreescalfament; com a conseqüència, les persianes estan tancades sovint tot el dia, tot exigint il luminació artificial. Qualitat de l aire interior: No s han fet estudis de la qualitat de l aire interior. Infiltració d aire elevada a través de l envolupant. Confort visual: S han constatat problemes d enlluernament per l orientació de les aules a llevant i ponent.

14 Renovació nzeb 14 Enfocament de disseny: Renovacióprofunda d acord amb els requisits d escoles nzeb de ZEMedS. Objectius de ZEMedS: -1r requisit: C PE -Prod RES 0 El consum anual d energia primària (calefacció, refrigeració, ventilació, aigua calenta i il luminació) queda cobert per energies renovables locals. -2n requisit: C FE 25 kwh/m2 a Consum anual d EF (calefacció, refrigeració, ventilació i il luminació) per superfície condicionada -3r requisit: Qualitat de l aire interior garantida (CO ppm) i temperatura superior a 28 C 40 hores anuals durant ocupació S han tingut en compte els factors nacionals de conversióen energia i CO 2 (dades 2014). Metodologia en simulacions energètiques: Passos considerats: Primer pas: 3 propostes (variant A, B i C) per a la renovacióde l envolupant: de la menys aïllant la més aïllant Segon pas: 1 proposta de substitucióde la il luminacióa preescolar (no s ha constatat cap estalvi a primària) Tercer pas: Instal lacióde ventilaciómecànica i planta fotovoltaica per a il luminació, ventilaciói aigua calenta

15 Renovació nzeb 15 Primer pas: 3 propostes (variant A, B i C) per a la renovacióde l envolupant: de la menys aïllant a la més aïllant. La normativa actual de les característiques tèrmiques i del rendiment energètic dels edificis actuals es reflecteix a la variant A. Variant A Variant B Variant C Reduir % de superfície de finestra a les aules de primària i preescolar Pas 1 Substitucióde les finestres i portes exteriors actuals de 20 anys d antiguitat per: U finestres i portes exteriors 1,8 1,5 1,4 Variant A: doble vidre de baix consum energètic, 16mm(aire) i marc d'alumini (amb ruptura de pont tèrmic). Ug=1,6 Uf= 2,2 Variant B: doble vidre de baix consum energètic, 16mm(argó) i marc d'alumini (amb ruptura de pont tèrmic). Ug=1,3 Uf= 2,2 Variant C: doble vidre de baix consum energètic, 16mm(argó) i marc de fusta. Ug=1,3 Uf= 1,8 Protecció solar Actual - U coberta i U paviment en contacte amb aire exterior 0,3 0,22 0,15 Coberta ventilada amb sistema d aïllament a la coberta de preescolar Col locacióde lloses de formigóa la coberta de primària U paret 0,4 0,3 0,2 U paviment Actual - Façana ventilada amb sistema d aïllament (excepte façana nord de primària i façana renovada de preescolar)

16 16 Renovació nzeb Segon pas: substitució de la il luminació de les aules de preescolar Tercer pas:instal lacióde ventilaciómecànica per a millorar la qualitat de l aire dels espais i instal laciófotovoltaica per a cobrir el consum d energia primària per a calefacció, il luminació, ventilació i aigua calenta Variant A Variant B Variant C Pas 2 Il luminació Substitucióde tubs T8 per tubs T5 a les aules de preescolar amb 6,3 W/m2 La substitucióde la il luminacióde primària no comporta cap estalvi de consum elèctric Ventilació mecànica Ventilaciómecànica 6,5l/pers s a les aules i oficines Pas 3 Sistema de calefacció Aigua calenta Sistema de refrigeració Actual Actual Sense sistema de refrigeració Instal lació fotovoltaica 42 kwp / 243 m2 panells

17 Renovació nzeb 17 Simulacions energètiques: Programaris de simulació d edificis DesignBuilder v.4 i EnergyPlus Fitxers meteorològics i paràmetres principals per a simulacions energètiques: Dades meteorològiques proporcionades per al centre de Montpeller en format meteorològic EnergyPlus. Temperatura de consigna de calefacció: 20 C. S han considerat els ponts tèrmics en l envolupant de l edifici. Índexs d ocupacióprincipals: aules (0,44 pers/m2), oficines (0,21 pers/m2), passadissos (0 pers/m2), lavabos (0 pers/m2), menjador (1 pers/m2). Simulacióde l edifici actual amb un flux d infiltracióde 30 m3/h m2 a 50 Pa i simulaciódels edificis renovats amb 6 m3/h m2 a 50 Pa. Ventilaciónatural amb finestres obertes (5 ACH) 15 minuts durant l esbarjo i mitja hora durant feines de neteja. S han considerat 2 l/persona i dia per a la demanda d aigua calenta, inclosa restauració(càtering).

18 Resultats de la renovació nzeb 18 ENERGIA FINAL: Requisits ZEMedS (calefacció, refrigeració, ventilació + il luminació) VARIANT A Calefacció, refrigeraciói ventilació Il luminació Variant A + il luminació Variant A + il luminació + ventilació mecànica + fotovoltaica ENERGIA PRIMÀRIA: Energia primària de l edifici actual kwh EP/m 2 a (calefacció, ventilació, il luminació, aigua calenta, aparells i cuina), dades factura Energia primària d energies no renovables kwh EP/m 2 a (calefacció, ventilació, il luminaciói aigua calenta), dades simulació Energia primària prevista de fonts d energies renovables kwh/m 2 a (dades simulació) Produccióprevista de fonts d energies renovables en kwh EP/m 2 a (dades simulació)

19 Resultats de la renovació nzeb 19 ENERGIA FINAL: Requisits ZEMedS (calefacció, refrigeració, ventilació + il luminació) VARIANT B Calefacció, refrigeraciói ventilació Il luminació Variant B + il luminació Variant B + il luminació + ventilació mecànica + fotovoltaica ENERGIA PRIMÀRIA: Energia primària de l edifici actual kwh EP/m 2 a (calefacció, ventilació, il luminació, aigua calenta, aparells i cuina), dades factura Energia primària d energies no renovables kwh EP/m 2 a (calefacció, ventilació, il luminaciói aigua calenta), dades simulació Energia primària prevista de fonts d energies renovables kwh/m 2 a (dades simulació) Produccióprevista de fonts d energies renovables en kwh EP/m 2 a (dades simulació)

20 Resultats de la renovació nzeb 20 ENERGIA FINAL: Requisits ZEMedS (calefacció, refrigeració, ventilació + il luminació) VARIANT C Calefacció, refrigeraciói ventilació Il luminació Variant C + il luminació Variant C + il luminació + ventilació mecànica + fotovoltaica ENERGIA PRIMÀRIA: Energia primària de l edifici actual kwh EP/m 2 a (calefacció, ventilació, il luminació, aigua calenta, aparells i cuina), dades factura Energia primària d energies no renovables kwh EP/m 2 a (calefacció, ventilació, il luminaciói aigua calenta), dades simulació Energia primària prevista de fonts d energies renovables kwh/m 2 a (dades simulació) Produccióprevista de fonts d energies renovables en kwh EP/m 2 a (dades simulació)

21 Renovació nzeb 21 Cost global i amortització dels escenaris de renovació: Cost global i amortització dels escenaris de renovació: Base de càlcul: Augment anual mitjàdel preu del gas*: 6,9% (dades de 2003 a 2014) Augment anual mitjà del preu de l electricitat**: 2,9% (dades de 2003 a 2014) Cost total de gas: /any (IVA inclòs) Cost total d electricitat: /any (IVA inclòs) Es considera un cost global de manteniment dels escenaris de renovació(percentatge anual del cost total de la renovació) d un 0,5% en obres a l envolupant i del 2% en la instal lació fotovoltaica Es pressuposa una substitució de la il luminació(15 anys de vida útil) i dels inversors de la instal lació fotovoltaica (15 anys de vida útil) Es considera una inflaciómitjana del 1,5% (dades de la mitjana de 10 anys) Preus de les inversions a 2015, IVA inclòs. Muntatge, desmuntatge i amortitzaciódiària de la bastida inclosos en el cost d aïllament de façana. *Font: ** Font:

22 Renovació nzeb 22 Amortització de la renovació aplicada per passos (cada 4 anys): Variant A: envolupant Variant B: envolupant Variant C: envolupant Variant A: il luminació Variant B: il luminació Variant C: il luminació Variant A: VMRC + fotovoltaica Variant B: VMRC + fotovoltaica Variant C: VMRC + fotovoltaica Estalvi previst de gas Estalvi previst d electricitat Cost global de gas /any Cost global Cost global de d electricitat manteniment /any Inversió en /any 66% 0% Cost de Amortitza substitució en Elements a substituir ció(anys) % 0% % 0% % 5% Tubs T5 (vida útil % 5% >50 20 anys) -1% 5% >50-19% 90% Inversors >50-21% 90% fotovoltaica (vida útil 15 anys) >50-21% 90% >50 >50 Amortització total (envolupant + il luminació + VMRC + fotovoltaica) en totes les variants: > 50 anys

23 Renovació nzeb 23 Amortització de la renovació aplicada per passos (cada 4 anys): Valors per m2 de superfície condicionada Variant A: envolupant Variant B: envolupant Estalvi previst de gas Estalvi previst d electricitat Cost global de gas /m2 any Cost global d electricitat /m2 any Inversióen /m2 66% 0% Cost global de manteniment /m2 any Cost de substitucióen /m2 Elements a substituir Amortitza ció(anys) % 0% , % 0% Variant C: envolupant Variant A: il luminació -1% 5% >50 Tubs T5 (vida útil Variant B: il luminació -1% 5% ,2 20 > anys) Variant C: il luminació -1% 5% >50 Variant A: VMRC + fotovoltaica -19% 90% Inversors >50 fotovoltaica Variant B: VMRC + fotovoltaica -21% 90% ,5 4 >50 (vida útil 15 Variant C: VMRC + fotovoltaica -21% 90% anys) >50 Amortització total (envolupant + il luminació + VMRC + fotovoltaica) en totes les variants: > 50 anys

24 Renovació nzeb 24 Cost global en gràfics del pas 1 (obres a l envolupant): Edifici actual Var. A: envolupant Var. B: envolupant Var. C: envolupant Cost de manteniment, /m2 any Cost energètic (electricitat), /m2 any Cost energètic (gas), /m2 any Cost de substitució, /m2 Inversió, /m2 Confort a primària (més de 40 hores a T>28 C, façana est) Confort a primària (més de 40 hores a T>28 C, façana oest) Confort a preescolar (més de 40 hores a T>28 C, façana est) Confort a preescolar (més de 40 hores a T>28 C, façana oest) L escola primària presenta una mitjana aproximada de 30 hores anuals a més de 28 C en orientació a ponent (oest), un cop realitzat el pas 1 de la renovació, considerant que algunes aules de l últim pis de primària orientades a ponent poden arribar a unes 80 hores anuals. A l edifici de preescolar, no s espera superar 40 hores a 28 C un cop acomplert el pas 1.

25 Renovació nzeb 25 Cost global en gràfics del pas 2 (renovacióde la il luminacióa les aules de preescolar): Cost de manteniment, /m2 any Cost energètic (electricitat), /m2 any Cost energètic (gas), /m2 any Cost de substitució, /m2 Inversió, /m2 Confort a primària (més de 40 hores a T>28 C, façana est) Confort a primària (més de 40 hores a T>28 C, façana oest) Confort a preescolar (més de 40 hores a T>28 C, façana est) Edifici actual Var. A: il luminació Var. B: il luminació Var. C: il luminació Confort a preescolar (més de 40 hores a T>28 C, façana oest) Un cop acomplert el pas 2, el nombre d hores anuals a més de 28 C es redueix a 25. A l edifici de preescolar, no es preveu superar 40 hores a 28 C un cop acomplert el pas 2.

26 Renovació nzeb 26 Cost global en gràfics del pas 3 (instal lació de ventilació mecànica i planta fotovoltaica): Cost de manteniment, /m2 any Cost energètic (electricitat), /m2 any Cost energètic (gas), /m2 any Cost de substitució, /m2 Inversió, /m2 Confort a primària (més de 40 hores a T>28 C, façana est) Confort a primària (més de 40 hores a T>28 C, façana oest) Edifici actual Var. A: VMRC + fotovoltaica Var. B: VMRC + fotovoltaica Var. C: VMRC + fotovoltaica Confort a preescolar (més de 40 hores a T>28 C, façana est) Confort a preescolar (més de 40 hores a T>28 C, façana oest) Un cop acomplert el pas 3, descens a 23 hores anuals a més de 28 C a primària. A l edifici de preescolar, no es preveu superar 40 hores a 28 C un cop acomplert el pas 3.

27 Renovació nzeb 27 Amortitzacióde la renovacióaplicada d una sola vegada (pas 1 + pas 2 + pas 3)i posada en pràctica segons normativa actual: Variant A: envolupant + il luminació+ VMRC + fotovoltaica Variant B: envolupant + il luminació+ VMRC + fotovoltaica Variant C: envolupant + il luminació+ VMRC + fotovoltaica Estalvi previst de gas Estalvi previst d electricitat Cost global de gas /any Cost global d electricitat /any Inversió en 60% 84% Cost global de manteniment /any Cost de Amortitza substitució en Elements a substituir ció(anys) 61% 84% Tubs T5 (vida útil anys) / inversors fotovoltaica (vida útil 15 anys) 29 62% 84% Es preveu una amortitzaciód uns anys en totes les variants.

28 Renovació nzeb 28 Amortitzacióde la renovacióaplicada d una sola vegada (pas 1 + pas 2 + pas 3)i posada en pràctica segons normativa actual: Valors per m2 de superfície condicionada Variant A: envolupant + il luminació + VMRC + fotovoltaica Variant B: envolupant + il luminació + VMRC + fotovoltaica Variant C: envolupant + il luminació + VMRC + fotovoltaica Estalvi previst de gas Estalvi previst d electricitat Cost global de gas /m2 any Cost global d electricitat /m2 any Inversióen /m2 Cost global de manteniment /m2 any Cost de substitucióen /m2 Elements a substituir Amortitza ció(anys) 60% 84% 2,1 0,4 302,4 Tubs T5 (vida útil anys) / 28 61% 84% 2,0 0,4 319,6 0,6 22 inversors fotovoltaica 29 62% 84% 2,0 0,4 345,7 (vida útil 15 anys) 29 Es preveu una amortitzaciód uns anys en totes les variants.

29 Renovació nzeb 29 Cost global de la renovaciód una sola vegada i cost global de la renovaciósegons normativa actual en gràfics: Cost de manteniment, /m2 any Cost energètic (electricitat), /m2 any Cost energètic (gas), /m2 any Cost de substitució, /m2 Inversió, /m2 Confort a primària (més de 40 hores a T>28 C, façana est) Edifici actual Var. A: envolupant + Var. B: envolupant + Var. C: envolupant + il luminació+ VMRC + il luminació+ VMRC + il luminació+ VMRC + fotovoltaica fotovoltaica fotovoltaica Confort a primària (més de 40 hores a T>28 C, façana oest) Confort a preescolar (més de 40 hores a T>28 C, façana est) Confort a preescolar (més de 40 hores a T>28 C, façana oest) El nombre d hores a més de 28 C és de 35, tot i que les aules de l últim pis de primària en orientació a ponent poden arribar a unes 80 hores anuals. A l edifici de preescolar, no s espera superar 40 hores a 28 C un cop acomplert el pas 3.

30 Resum dels resultats 30 Situació actual: Gas Electricitat Consum (kwh) Ràtio (kwh/m2) Consum (kwh) Ràtio (kwh/m2) Real (factura) Simulació(Design Builder) Resultats de la renovació nzeb segons objectius ZEMedS: Renovació aplicada amb mesures d eficiència energètica a Balançenergètic d EP (kwh/m2 a) (calefacció, refrigeració, ventilació, aigua calenta, il luminació) i produccióde fonts d energies renovables (kwh i kwh/m2 de superfície condicionada) (requisit 1 ZEMedS) (simulacions) Resultat energètic d EF (kwh/m2 a) (calefacció, refrigeració, ventilació, il luminació) en superfície condicionada (requisit 2 ZEMedS) (simulacions) Objectiu de (requisit 3 ZEMedS) Resultat Envolupant + il luminació + ventilació mecànica amb recuperacióde calor + instal laciófotovoltaica (en lloc de calefaccióamb gas natural, il luminació, ventilació, aigua calenta amb electricitat) Var. A / m2 panells Var. B / m2 panells Var. C /30/ m2 panells Var. A 45 (60% estalvi gas, 84% estalvi electricitat) Var. B 44 (61% estalvi gas, 84% estalvi electricitat) Var. C 43 (62% estalvi gas, 84% estalvi electricitat) - Qualitat interior garantida per ventilació mecànica -A primària, es preveu una mitjana d unes 35 hores anuals a més de 28 C, atès que algunes aules de l últim pis orientades a ponent poden arribar a unes 80 hores anuals Amortització(anys) aplicació pas a pas > 50 Amortització(anys) aplicació d una sola vegada 28-29