Dades generals ITC Benincasa, Ancona, Itàlia

Transcripción

1 ZEMedS: Estudis de cas

2 Estudi de cas: 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. Octubre 2015

3 Dades generals 3 Nom de l escola Tipus d escola Escola secundària superior (14-19 anys) Nombre d alumnes 580 Ubicació Ancona, Itàlia Pública Titularitat Any de construcció Última millora energètica el 2009.

4 Dades generals 4 Tipologia de l edifici 1 edifici Edifici de 5 plantes: planta baixa, 3 pisos i 1 soterrani. Inclou 2 gimnasos i oficines d administració. Superfície escalfada m m 2 Clima Entorn Mediterrani. Classe climàtica D segons normativa italiana vigent. Graus dia de calefacció(base 20)*: 1688 Graus dia de refrigeració(base 26)*: - * Font: Llei italiana DPR 412:93 Baixa densitat Urbà pla

5 Situació actual 5 Necessitats de renovació El consum de l escola és molt elevat. L estat de conservacióés bo, excepte les finestres, que són antigues, insegures i ineficients. S està comprovant la conformitat sísmica amb la legislació obligatòria vigent. Índex d utilització Ús normal 217 dies lectius per any, 7 hores diàries. Utilització mitjana 17%. Utilització de l edifici Horari d ús normal: 7-14h de dilluns a dissabte (de gener a mitjan juny i de setembre a desembre). Horari d ús reduït: 14-19h en algunes aules/laboratoris de la planta baixa i primer pis per a activitats extraescolars (de mitjan juny a setembre). Els gimnasos s utilitzen en franges horàries diferents. Concretament, són gestionats per una associacióesportiva externa de 16 a 23h. Entorn de l edifici No hi ha edificis propers que projectin ombra.

6 Situació actual 6 Parets Paret d obra vista amb cambra d aire. Sense aïllament. U = 1,17 W/m2K (ponts tèrmics exclosos). Cobertes Terrat aïllat. U = 0,42 W/m2K (ponts tèrmics exclosos). Finestres Finestres de vidre senzill amb marcs d alumini amb pont tèrmic. U = 5,7 W/m2K. Sense sistema d ombrejat. Paviments El paviment consisteix en un bloc buit. Sense aïllament. U = 0,90 W/m2K (ponts tèrmics exclosos). Existència de ponts tèrmics a conseqüència de la falta d aïllament o de continuïtat de la cambra d aire de la paret:

7 Situació actual 7 FAÇANA SUD-OEST FAÇANA NORD-OEST FAÇANA NORD-EST FAÇANA SUD-EST

8 Situació actual 8 Estanquitat a l aire: No s ha mesurat (es preveu rendiment deficient) Calefacciói refrigeració: L entrada de gas natural estàconnectada a la calefacció, que compta amb tres calderes. Dues estan destinades a la calefacciódels espais (387 kw, 645 kw), mentre la tercera, més petita, serveix per a aigua calenta. Les unitats terminals són majoritàriament radiadors. L única excepciósón 6 ventiloconvectors (3,5 kw) utilitzats en algunes oficines de la planta baixa i 8 estufes (12 kw) als gimnasos. La regulaciómanual la duu a terme una empresa de serveis que ha de ser cridada en cas de necessitat. L horari d ús del sistema de calefaccióes mantéconstant. La calefacciónomés pot connectar-se de l 1 de novembre al 15 d abril. Durant l hivern, les calderes estan connectades de dilluns a divendres de6.30 a i de a Els dissabtes, les calderes estan connectades de 6.30 a Ventiloconvector Aula estàndard amb radiadors Estufa

9 Situació actual 9 Calefacciói refrigeració: El sistema d aire condicionat de flux de refrigerant variable (12 kw) inclou 10 sales, amb un total de 16 terminals. Consisteix en una unitat exterior de bomba de calor, situada a la terrassa de la 1a planta; addicionalment, hi ha 2 aparells d aire condicionat autònoms (1660 W) addicionals, instal lats en dues sales (servidor i professors) de la 1a planta. Conductes d aigua Unitats interiors Unitat exterior Aire condicionat centralitzat (bomba de calor exterior + unitats muntades a la paret)

10 Situació actual 10 Ventilació: Sense ventilació mecànica; ventilació mitjançant obertura de finestres (aules). Il luminació: Principalment T8 FL 58W/840 x1 (75 unitats), T8 FL 58W/840 x2 (201 unitats) i halur metàl lic 400W/645 (40 unitats).

11 Situació actual 11 Aparells: 26 ordinadors (torre PC de 100 W i monitor de 40 W). 21 projectors interactius de 340 W a gairebétotes les aules. 7 impressores làser B/N i 9 impressores làser color de 380 W. 2 fotocopiadores de 1500 W a les oficines. Aigua calenta: Caldera de gas natural per a aigua calenta domèstica (84 kw). L aigua calenta s utilitza principalment als lavabos, especialment del gimnàs i del bar. Cuina: Petit bar a la 1a planta 2 forns elèctrics de 800 W 4 neveres de 750 W 1 màquina de cafède 4700 W

12 Situació actual 12 Consum actual d energia final kwh/m2 de superfície condicionada (a partir de factures, lectures, etc.): Consum energètic total (factures ): kwh/any, 159 kwh/any m2 de superfície condicionada Despesa corrent: Energia (factures ): /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: Abans del 2009, hi havia greus problemes de confort hivernal. Ara, la situació és força bona, i el confort sembla adequat (segons la sensació dels alumnes) durant gran part del curs. Solen sorgir problemes a partir de maig, atès que les aules no disposen de sistema de refrigeració. El 2009 es van substituir els radiadors i les vàlvules perquè les calderes s havien de connectar les 24 hores en dies lectius. Qualitat de l aire interior: No s han fet estudis de la qualitat de l aire interior. No s han constatat problemes. L intercanvi d aire és manual i a discreció de l usuari, mitjançant l obertura de finestres. Tanmateix, els marcs de les finestres són d alumini sense ruptura de pont tèrmic, tot pressuposant una alta permeabilitat. Confort visual: S utilitza força la llum natural, però no sempre és suficient; la llum artificial es troba encesa bona part del temps, sobretot a l hivern. No hi ha problemes d enlluernament.

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 de renovacióde finestres i instal lacióde protecciósolar (variant A, B i C) i ventilació mecànica amb recuperació de calor Segon pas: 3 propostes (variant A, B i C) a les parets exteriors Tercer pas: substitucióde la il luminacióa les aules (no es constata estalvi a les oficines) i instal lació fotovoltaica per a cobrir il luminació, ventilació i aigua calenta

15 Renovació nzeb 15 Primer pas: 3 propostes de renovacióde finestres i instal lacióde protecciósolar (variant A, B i C) i ventilació mecànica amb recuperació de calor Segon pas: 3 propostes (variant A, B i C) a les parets exteriors Pas 1 U finestres i portes 1,8 Variant A Variant B Variant C 6mm/16mm(aire)/ 6mm le (<0,04) marc de finestra d alumini (amb ruptura de pont tèrmic). Ug=1,64 Uf= 2,2 1,5 6mm/16mm(argó)/ 6mm le (<0,04) marc de finestra d alumini (amb ruptura de pont tèrmic). Ug=1,34 Uf= 2,2 Protecció solar Làmines mòbils Làmines mòbils Làmines mòbils 1,4 6mm/16mm(argó)/ 6mm le (<0,04) marc de finestra de fusta. Ug=1,34 Uf= 1,8 Ventilació mecànica Sistema de ventilació amb recuperació de calor (control amb ocupació) 6,5 l/s persona, 70% de recuperació de calor U coberta Actual (U coberta 0,42) Pas 2 U paret 0,4 Façana ventilada amb sistema aïllant 0,3 Façana ventilada amb sistema aïllant 0,2 Façana ventilada amb sistema aïllant U paviment Actual (U paviment 0,9)

16 Renovació nzeb 16 Tercer pas: substitució de la il luminació a les aules (no es constata estalvi a les oficines) i instal lació fotovoltaica per a cobrir il luminació, ventilació i aigua calenta Variant A Variant B Variant C Pas 3 Il luminació Calefacciói aigua calenta Sistema de refrigeració Instal lació fotovoltaica Substitució de tubs T8 per tubs LED a les aules 6,3 W/m2 Actual Actual 69 kwp / 20 kwh/m2 / 588 m2 66 kwp / 19 kwh/m2 /551 m2 62 kwp / 18 kwh/m2 / 529 m2

17 Renovació segons normativa actual 17 Renovació segons normativa actual: Normativa actual D.Lgs. 311/06 U finestres i portes Finestres Uw=2,2; Ug=1,9 Protecció solar Làmines mòbils Ventilació mecànica Sense ventilació mecànica U coberta 0,29 (sistema aïllant interior) U paret 0,36 (sistema aïllant exterior) U paviment U paviment = 0,36 (sistema aïllant interior) Instal lació fotovoltaica 22 kwp / 6 kwh/m2 (50% del consum energètic previst per aigua calenta, calefacció i refrigeració)

18 Renovació nzeb 18 Simulacions energètiques: Programaris de simulació d edificis DesignBuilder v.4 i EnergyPlus Fitxers meteorològics i paràmetres principals per a simulacions energètiques: Dades meteorològiques d Ancona proporcionades en format meteorològic EnergyPlus. Temperatura de consigna de calefacció: 20 C. Consigna de refrigeració: 26 C. S han considerat els ponts tèrmics en l envolupant de l edifici actual. Ocupació: aules (0,44 pers/m2), oficines (0,21 pers/m2), passadissos (0 pers/m2), lavabos (0 pers/m2), menjador (1 pers/m2). Ventilació mecànica amb ocupació de 6,5 l/s persona. Simulacióde l edifici actual amb un flux d infiltracióde 30 m3/h m2 a 50 Pa i simulacióde l edifici amb finestres renovades amb 6 m3/h m2 a 50 Pa. Ventilació natural amb finestres obertes (5 ACH) 1 hora durant l esbarjo i mitja hora durant feines de neteja. S han considerat 22 aixetes amb 0,5 l/min d aigua calenta, principalment als lavabos, especialment al gimnàs i al bar. Superfície total de l edifici 4981 m2, superfície condicionada 4813 m2.

19 19 Resultats de la renovació nzeb ENERGIA FINAL: Requisits ZEMedS (calefacció, refrigeració, ventilació + il luminació Var. A (finestres + protecció solar) + ventilació mecànica amb recuperació de calor Var. A (finestres + protecciósolar + parets ext.) + ventilació mecànica amb recuperació de calor VARIANT A Calefacció, refrigeraciói ventilació Il luminació Var. A (finestres + protecciósolar + parets ext.) + ventilaciómecànica amb recuperacióde calor + il luminació + fotovoltaica Normativa actual ENERGIA PRIMÀRIA: Energia primària de l edifici actual kwh EP/m 2 a (calefacció, refrigeració, il luminació, aigua calenta, aparells), dades factura Energia primària d energies no renovables kwh EP/m 2 a (calefacció, refrigeració, 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 20 Resultats de la renovació nzeb ENERGIA FINAL: Requisits ZEMedS (calefacció, refrigeració, ventilació + il luminació Var. B (finestres + protecció solar) + ventilació mecànica amb recuperació de calor VARIANT B Calefacció, refrigeraciói ventilació Il luminació Var. B (finestres + protecciósolar + parets ext.) + ventilació mecànica amb recuperació de calor Var. B (finestres + protecciósolar + parets ext.) + ventilaciómecànica amb recuperacióde calor + il luminació + fotovoltaica Normativa actual ENERGIA PRIMÀRIA: Energia primària de l edifici actual kwh EP/m 2 a (calefacció, refrigeració, il luminació, aigua calenta, aparells), dades factura Energia primària d energies no renovables kwh EP/m 2 a (calefacció, refrigeració, 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 21 Resultats de la renovació nzeb ENERGIA FINAL: Requisits ZEMedS (calefacció, refrigeració, ventilació + il luminació Var. C (finestres + protecció solar) + ventilació mecànica amb recuperació de calor Var. C (finestres + protecciósolar + parets ext.) + ventilació mecànica amb recuperació de calor VARIANT C Calefacció, refrigeraciói ventilació Il luminació Var. C (finestres + protecciósolar + parets ext.) + ventilaciómecànica amb recuperacióde calor + il luminació + fotovoltaica Normativa actual ENERGIA PRIMÀRIA: Energia primària de l edifici actual kwh EP/m 2 a (calefacció, refrigeració, il luminació, aigua calenta, aparells), dades factura Energia primària d energies no renovables kwh EP/m 2 a (calefacció, refrigeració, 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)

22 Renovació nzeb 22 Cost global i amortització dels escenaris de renovació: Base de càlcul: Augment anual mitjàdel preu del gas*: 3,9% (dades de 2003 a 2014) Augment anual mitjà del preu de l electricitat**: 2,5% (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 calefacció i instal lació fotovoltaica Es pressuposa una substitució de la il luminació(15-20 anys de vida útil) Es considera una inflaciómitjana del 1,8% (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:

23 Renovació nzeb 23 Amortització de la renovació aplicada per passos (cada 4 anys): Estalvi previst de gas Estalvi previst d electricitat Cost global de gas /any Cost global d electricitat /any Inversióen Cost global de manteniment /any Cost de substitucióen Elements a substituir Variant A (finestres + protecció solar) + VMRC 59% -7% Variant B (finestres + protecció solar) + VMRC 60% -7% Variant C (finestres + protecció solar) + VMRC 60% -7% Variant A (parets ext.) 29% 0% Variant B (parets ext.) 33% 0% Variant C (parets ext.) 37% 0% Variant A: il luminació+ -3% 69% Tubs LED (vida útil 17 fotovoltaica anys) / Variant B: il luminació+ -3% 69% inversors 16 fotovoltaica fotovoltaica (vida Variant C: il luminació+ -2% 69% útil 15 anys) 15 fotovoltaica Normativa actual D.Lgs. Inversors 311/06 (finestres + protecció 72% 22% fotovoltaica (vida 18 solar + parets ext. + coberta útil 15 anys) int.) + fotovoltaica Amortitz ació (anys) Amortitzaciótotal (finestres + protecciósolar + VMRC + parets ext. + il luminació+ fotovoltaica) en totes les variants: > 50 anys

24 Renovació nzeb 24 Amortització de la renovació aplicada per passos (cada 4 anys): Valors per m2 de superfície condicionada Estalvi previst de gas Estalvi previst d electricitat Cost global de gas /m2 any Cost global d electricitat /m2 any Inversió en /m2 Cost global de manteniment /m2 any Cost de substitucióen /m2 Elements a substituir Variant A (finestres + protecció solar) + VMRC 59% -7% Variant B (finestres + protecció solar) + VMRC 60% -7% , Variant C (finestres + protecció solar) + VMRC 60% -7% Variant A (parets ext.) 29% 0% Variant B (parets ext.) 33% 0% Variant C (parets ext.) 37% 0% Variant A: il luminació+ Tubs LED (vida -3% 69% fotovoltaica útil anys) / 17 Variant B: il luminació+ inversors -3% 69% ,3 24 fotovoltaica fotovoltaica 16 Variant C: il luminació+ (vida útil 15-2% 69% fotovoltaica anys) 15 Normativa actual D.Lgs. Inversors 311/06 (finestres + protecció fotovoltaica 72% 22% ,5 1 solar + parets ext. + coberta (vida útil int.) + fotovoltaica anys) Amortitz ació (anys) Amortitzaciótotal (finestres + protecciósolar + VMRC + parets ext. + il luminació+ fotovoltaica) en totes les variants: > 50 anys

25 Renovació nzeb 25 Cost global en gràfics del pas 1 (finestres + protecciósolar) + VMRC: Cost de manteniment, /m2 any Cost energètic (electricitat), /m2 any Cost energètic (gas), /m2 any Cost de substitució, /m2 Inversió, /m2 Edifici actual Variant A (finestres + protecció solar) + VMRC Variant B (finestres + protecció solar) + VMRC Variant C (finestres + protecció solar) + VMRC Confort (mitjana d hores a >28 C) façana est Confort (mitjana d hores a >28 C) façana oest A l edifici actual, les aules tenen problemes de sobreescalfament a partir de maig, degut a la falta de sistema de refrigeració. Al pas 1, les aules en ús normal (de gener a mitjan juny i de setembre a desembre) no superen els 28 C en cap mesura energètica proposada, però les aules utilitzades durant l estiu poden superar els 28 C.

26 Renovació nzeb 26 Cost global en gràfics del pas 2 (paret ext.): Edifici actual Variant A (paret ext.) Variant B (paret ext.) Variant C (paret ext.) Cost de manteniment, /m2 any Cost energètic (electricitat), /m2 any Cost energètic (gas), /m2 any Cost de substitució, /m2 Inversió, /m2 Confort (mitjana d hores a >28 C) façana est Confort (mitjana d hores a >28 C) façana oest El nombre d hores de sobreescalfament per damunt dels 28 C pot augmentar a conseqüència de l aïllament de l envolupant.

27 Renovació nzeb 27 Cost global en gràfics del pas 3 (substitució de la il luminació i fotovoltaica): Cost de manteniment, /m2 any Cost energètic (electricitat), /m2 any Cost energètic (gas), /m2 any Cost de substitució, /m2 Inversió, /m2 Edifici actual Variant A: il luminació + fotovoltaica Variant B: il luminació Variant C: il luminació + fotovoltaica + fotovoltaica Confort (mitjana d hores a >28 C) façana est Confort (mitjana d hores a >28 C) façana oest En el pas 3, gràcies a la reduccióde la generacióde calor a causa d un menor consum d il luminació, tambées redueix el nombre d hores de sobreescalfament per damunt de 28 C.

28 Renovació nzeb 28 Amortitzacióde la renovacióaplicada d una sola vegada (pas 1 + pas 2 + pas 3)i posada en pràctica segons normativa actual: Variant A (finestres + protecció solar + paret ext.) + VMRC + il luminació + fotovoltaica Variant B (finestres + protecció solar + paret ext.) + VMRC + il luminació + fotovoltaica Variant C (finestres + protecció solar + paret ext.) + VMRC + il luminació + fotovoltaica Normativa actual D.Lgs. 311/06 (finestres + protecciósolar + parets ext. + coberta int.) + fotovoltaica Estalvi Estalvi previst de previst gas d electricitat Cost global de gas /any Cost global d electricitat /any Inversió en Cost global de manteniment /any Cost de substitució en Elements a substituir Amortitz ació (anys) 70% 67% % 67% Tubs LED (vida útil anys) / inversors fotovoltaica (vida útil 15 anys) 22 74% 67% % 61% Inversors fotovoltaica (vida útil 15 anys) 15 L amortitzaciótotal en totes les variants és de anys; per a la normativa actual, 15 anys.

29 Renovació nzeb 29 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 (finestres + protecció solar + paret ext.) + VMRC + il luminació + fotovoltaica Variant B (finestres + protecció solar + paret ext.) + VMRC + il luminació + fotovoltaica Variant C (finestres + protecció solar + paret ext.) + VMRC + il luminació + fotovoltaica Normativa actual D.Lgs. 311/06 (finestres + protecciósolar + parets ext. + coberta int.) + fotovoltaica Estalvi previst de gas Estalvi previst d electricitat Cost global Cost global de gas d electricitat /m2 any /m2 any Inversió en /m2 Cost global de manteniment /m2 any Cost de substitucióen /m2 Elements a substituir Amortitz ació (anys) 70% 67% Tubs LED (vida 22 73% 74% 67% 67% ,4 17 útil anys) / inversors fotovoltaica (vida útil 15 anys) % 61% Inversors fotovoltaica (vida útil 15 anys) 15 L amortitzaciótotal en totes les variants és de anys; per a la normativa actual, 15 anys.

30 Renovació nzeb 30 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 Edifici actual Variant A (finestres + protecciósolar + paret ext.) + VMRC + il luminació+ fotovoltaica Variant B (finestres + protecciósolar + paret ext.) + VMRC + il luminació+ fotovoltaica Variant C (finestres + protecciósolar + paret ext.) + VMRC + il luminació+ fotovoltaica Normativa actual D.Lgs. 311/06 (finestres + protecciósolar + paret ext. + coberta int.) + fotovoltaica Inversió, /m2 Confort (mitjana d hores a >28 C) façana est Confort (mitjana d hores a >28 C) façana oest A les aules utilitzades a l estiu, es redueix el sobreescalfament per damunt de 28 C a menys de 40 hores. Per a la renovaciósegons la legislacióactual, se superen les 40 hores de sobreescalfament i la qualitat de l aire no està garantida atès que no hi ha ventilació controlada.

31 Resum dels resultats 31 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: Resultat 1 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) Envolupant + ventilaciómecànica amb recuperacióde calor + il luminació+ instal laciófotovoltaica (actualment calefaccióamb gas natural, refrigeració, ventilació, il luminació, aigua calenta amb gas natural) Var. A / m2 PV Var. B / m2 PV Var. C / m2 PV Var. A 25 Var. B 22 Var. C 20 - Qualitat interior garantida per ventilació mecànica -Es preveuen menys de 40 hores/any a temperatures superiors a 28 C Amortització(anys) aplicació pas a pas > 50 Amortització(anys) aplicació d una sola vegada 22-23