EL AHORRO DE ENERGÍA EN EL CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN

Transcripción

1 EL AHORRO DE ENERGÍA EN EL CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN Angel Sánchez de Vera Quintero Director de Nuevos Desarrollos en la Edificación de SGS Tecnos S.A. Vicepresidente de ATECYR Desde que el hombre en sus orígenes se introdujo en una cueva para obtener intimidad y protección de un medio externo hostil, necesitó tres formas de energía para vivir en ese espacio: iluminación, climatización (aire atemperado) y fuerza. Y esas mismas tres formas de energía son las que hoy seguimos demandando para hacer habitables nuestros edificios. Al diseñar estrategias para la eficiencia energética, lo más práctico es imponer a los fabricantes de máquinas fórmulas que les conduzcan a optimizar el consumo posterior de sus equipos como, por ejemplo, se viene realizando en la actualidad con el programa de etiquetado energético, implantado incluso en los automóviles, cuya información aporta al comprador un elemento más de juicio para seleccionar el producto que mejor satisfaga sus intereses. Sin embargo, en la construcción de edificios es más compleja la introducción de esta estrategia. De esas tres formas de energía que demanda el edificio, la relativa al consumo en fuerza (ascensores, ofimática, restauración, lavandería, etc.) viene ya optimizada de fábrica por su etiquetado u otra normativa específica y su nivel de consumo dependerá de las pautas de uso que se hagan sobre el equipo, pero esta reflexión no es aplicable sobre las otras dos formas de energía, cuyo nivel de consumo en iluminación o en climatización dependerá, aparte de la eficiencia energética de sus componentes, de múltiples factores inherentes al propio proceso de edificación como son los relativos a la morfología, tipología, localización y entorno del edificio, y a los criterios adoptados en el diseño funcional, integración y dimensionamiento de sus instalaciones. Por otro lado, conviene tener presente que todas las políticas para la eficiencia energética adoptadas históricamente persiguen la reducción del consumo de las energías de origen fósil por razones de su impacto medioambiental (explotación, transformación y uso) y de su carestía (fuentes limitadas). El día que hagamos asequible una energía inagotable y no contaminante, esas políticas variarán hacia actuaciones, como mucho, de distribución y gestión de su demanda. Con esta realidad y volviendo a nuestros edificios, las medidas que se deberían articular para optimizar su consumo serían las relativas a: analizar la posibilidad de reducir la demanda de energía a lo estrictamente necesario buscar satisfacer esa demanda con fuentes de energía alternativas/renovables optimizar el rendimiento de las instalaciones consumidoras. Y puesto que la articulación de estas medidas solamente se puede efectuar en la fase inicial de proyecto del edificio, se justifica que el IDAE aprovechara la redacción de un código técnico que pretende reunir toda la normativa técnico administrativa que afecta a la edificación, para introducir nuevas reglas que consigan optimizar el actual nivel de consumo de energía de los edificios. Estas reglas han sido introducidas bajo el principio de Habitabilidad del Código Técnico, dentro de un apartado específico relativo al Ahorro de Energía HE, y desarrolladas en 5 secciones: HE 1 - Limitación de la demanda energética HE 2 - Rendimiento de las instalaciones térmicas HE 3 - Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación HE 4 - Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria HE 5 - Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica Veamos en qué consisten: HE 1 - Limitación de la demanda energética

2 El objeto de esta sección es reducir la demanda de energía necesaria para la climatización de los edificios, mediante la limitación de la transmisión de calor y de las infiltraciones de aire a través de su envolvente, así como por la supresión de condensaciones en la superficie interior de sus cerramientos. El trabajo desarrollado en esta sección supone la sustitución de la actual NBE-CT 79 sobre aislamiento térmico de los edificios. Esta norma, que tuvo como patrón el modelo alemán para el aislamiento de viviendas, no contempla ni el efecto de la insolación sobre la envolvente del edificio ni distingue entre distintas tipologías; así, por ejemplo, un edificio como el de El Corte Inglés del Paseo de la Castellana de Madrid, en pleno invierno debe arrancar sus instalaciones de refrigeración para disipar la carga térmica originada en su interior por las personas y la iluminación, mientras que la actual norma le ha obligado a aislarse térmicamente por estar ubicado en una zona climática fría. Sin embrago, a este tipo de edificio se le debería haber permitido perder parte de su calor interno a través de sus cerramientos y, como mucho, exigirle protegerse de la radiación solar directa. El documento ahora elaborado representa un cambio radical de la NBE-CT 79, modificando los criterios para definir las distintas zonas climáticas en base también a la radiación solar, e incorporando la consideración de la carga interna como un parámetro más para la determinación de las características térmicas que debe reunir la envolvente del edificio. El ámbito de aplicación es para todo edificio de nueva construcción y para las rehabilitaciones de los existentes de más de m 2 de superficie útil en los que se renueve más de un 25% de sus cerramientos. HE 1.- LIMITACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA a) Edificios de nueva construcción b) Rehabilitación > m 2 y > 25% superficie cerramientos a) Limitación de la demanda energética a través de la envolvente térmica b) Limitación de condensaciones en la superficie de los cerramientos c) Limitación de las infiltraciones de aire en condiciones normales de uso Como decía, la base climática ha cambiado. Puesto que de todas las capitales de provincia se conocen sus grados/día y la radiación solar que incide sobre ellas, se ha adoptado el término de severidad climática de la localidad como el resultado de combinar estos valores para la situación de verano y la de invierno. El cálculo se ha efectuado mediante una ecuación polinómica de estas dos variables, los valores de grados-día, ahora en base 20, y de radiación solar, siendo para la severidad climática de verano considerados los valores medios de los meses de junio a septiembre y, para la severidad climática de invierno, considerados los valores medios de los meses de diciembre a febrero.

3 Con estos pares de valores (verano/invierno) se genera una matriz donde sus elementos son las ciudades españolas, ubicadas por su severidad climática de verano (filas) e invierno (columnas). HE 1.- LIMITACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA Nueva división de España en 12 zonas ALMERIA ALICANTE SEVILLA BADAJOZ TOLEDO Severidad climática de verano CADIZ MÁLAGA PALMA VALENCIA GRANADA BARCELONA GERONA BILBAO OVIEDO SANTANDER ALBACETE MADRID CUENCA SEGOVIA PALENCIA VITORIA ÁVILA LEÓN Severidad climática de invierno A modo de ejemplo se han reproducido algunas de las ciudades que corresponden a las distintas zonas climáticas, lo que nos permite observar que en España no existen localidades con un clima de mínima demanda en calefacción y en refrigeración (A1), ni de máxima demanda en ambos servicios (E4). Esta matriz, dimensionada en función de los valores extremos obtenidos, persigue justificar que cuando dos localidades tienen la misma severidad climática de invierno (están en la misma columna) la demanda energética de calefacción de un

4 mismo edificio situado en ambas localidades es sensiblemente igual. Lo mismo es aplicable para la severidad climática de verano (localidades en la misma fila), lo cual simplificará programas y desarrollos posteriores de evaluación energética de edificios y su calificación. La determinación de la severidad climática de aquellas localidades que no sean capital de provincia se obtiene bien a través de la ecuación polinómica conocidos sus GD y su radiación solar, o bien con una variación sobre los cálculos de su capital de provincia en función de la diferencia de altura de esa localidad respecto a dicha capital; me explico: Alicante ciudad es zona climática B4 y está a 7 metros sobre el nivel del mar, pero los municipios de su provincia que estén entre los 200 y 400 m s.n.m serán C3; los que estén entre los 400 y 600 serán C1 y los que superen los 600 m s.n.m serán D1. Esta asignación está tabulada para todas las provincias en el anexo D de esta sección del Código Técnico. El otro aspecto que varía respecto a la actual norma NBE-CT 79 es el conjunto de criterios y el procedimiento para la determinación de la calidad térmica de la envolvente que ha de tener un edificio. Existen dos procedimientos de determinación, función del tipo de edificio: La opción simplificada, mediante la selección de valores tabulados en tablas y la cumplimentación de su correspondiente ficha, tipo Kg, y que sólo será válida para edificios que posean menos de un 60% de huecos en fachada y menos de un 5% de superficie de lucernarios en cubierta. Esta condición la cumplirán la mayoría de los edificios de viviendas. La opción general, para todos aquellos edificios que superen alguno de estos límites anteriores, y que deberán evaluarse por el procedimiento prestacional mediante una herramienta informática diseñada al efecto y denominada LIDER (Limitación de la demanda de energía) HE 1.- LIMITACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA Opción simplifica Sistema prescriptivo (tablas y fichas) a) Huecos en fachada < 60% b) Lucernarios < 5% superficie cubierta Opción general Sistema prestacional (Programa LIDER) a) Resto de edificaciones La herramienta informática, una vez introducido el edificio, permite evaluar la calidad de los cerramientos para distintos supuestos de cargas térmicas no sólo externas sino también internas, lo que facilita el análisis de distintas soluciones constructivas y la adecuada selección de los materiales, pudiendo variar, por ejemplo, su composición por fachadas en función de su insolación a lo largo del año. HE 2 - Rendimiento de las instalaciones térmicas

5 Esta sección remite al cumplimiento de lo que especifique el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios.- RITE que, a su vez, está en fase de revisión por la Administración. No entro en su comentario por no exceder ni desvirtuar el contenido de este artículo sobre las novedades que sobre instalaciones y el consumo de energía nos trae el Código Técnico. HE 3 - Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación El objeto de esta sección es reducir la demanda de energía necesaria para la iluminación artificial de los edificios mediante el establecimiento de valores de eficiencia energética de la iluminación de cada zona o local del edificio; la implantación de sistemas de control y de regulación que optimicen el aprovechamiento de la luz natural y, por último, la existencia de un plan de mantenimiento que, principalmente, vele por la limpieza periódica de lámparas y luminarias. Su campo de aplicación es para todo edificio de nueva construcción y para las rehabilitaciones de los existentes de más de m 2 de superficie útil en los que se renueve, en este caso, más de un 25% de su superficie iluminada. Quedan excluidos de esta sección los espacios interiores de las viviendas. HE 3.- EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LAS INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN a) Edificios de nueva construcción (no vivienda) b) Rehabilitación > m 2 y > 25% superficie iluminada a) Mínimo VEE (Valor de Eficiencia Energética) b) Sistema de control y regulación sobre iluminación natural c) Existencia de un Plan de Mantenimiento (Factor de manteniento) Al igual que se persigue optimizar la demanda de energía de climatización a lo estrictamente necesario, aquí se pretende conseguir lo mismo sobre la demanda de energía para iluminación. Para ello se articula por primera vez la necesidad de que los edificios posean un diseño (proyecto) de eficiencia lumínica donde el patrón para su cálculo y dimensionamiento será un límite superior de potencia eléctrica instalada por unidad de superficie iluminada y por nivel de iluminancia deseado (W/m 2 lux), de tal forma que el proyectista deberá conocer los niveles de iluminancia que se van a requerir en cada zona o local del edificio (por ejemplo, imaginemos niveles de 300 lux en áreas de lectura, o 100 lux en pasillos, etc.) para diseñar y dimensionar su instalación, si bien el documento abre la puerta a establecer criterios que determinen si el nivel de iluminación por razones de seguridad, imagen o estado anímico que se deba transmitir al usuario puedan ser preponderantes frente a los criterios de eficiencia energética. Así, por ejemplo, quedan fuera del ámbito de esta exigencia las zonas expositivas y los escaparates. El valor límite de eficiencia energética en iluminación VEEI viene establecido en tablas donde varía desde los 3,5 W/m 2 lux (por cada 100 lux) que se permiten para los andenes de una estación hasta los 10 ó 12 W/m 2 lux (por cada 100 lux) que se permiten para una sala de

6 reuniones o la habitación de un hotel. Como se puede deducir, con esta variancia se ha introducido una exigencia de eficiencia energética variable a la calidad lumínica que requiera cada zona, es decir, junto con la limitación en el nivel de iluminación establecido para un determinado tipo de actividad, se ha añadido también la eficiencia lumínica del punto de luz (lámpara/luminaria), de tal forma que soluciones de alto índice de reproducción cromática como la incandescente/halógena, pero de baja eficiencia lumínica, sólo van a ser factibles en zonas denominadas por el Código Técnico, de representación. El proyecto luminotécnico se completa con la necesidad de implantar en cada zona al menos un sistema de encendido y apagado manual, no aceptándose los sistemas de encendido y apagado genéricos en cuadros eléctricos como único sistema de control; y para las zonas de uso esporádico deberán instalarse sistemas de encendido y apagado por detección de presencia o temporización; y sistemas de aprovechamiento de la luz natural que regulen el nivel de iluminación en función del aporte de luz natural en la primera línea paralela de luminarias situadas a una distancia inferior a 3 metros de una ventana, y en todas las situadas bajo un lucernario, siempre que no estén afectadas por sombras externas que se definen en el documento. HE 4 - Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria Esta sección consolida para toda España lo que ya está en vigor en muchos municipios a través de sus ordenanzas: la exigencia de que los edificios con preparación de agua caliente sanitaria posean instalaciones de energía solar térmica que contribuyan a prepararla con un porcentaje mínimo. Así pues, el ámbito de aplicación de esta sección será para los edificios de nueva construcción y la rehabilitación de edificios existentes de cualquier uso en los que exista una demanda de agua caliente sanitaria y/o climatización de piscina cubierta. A diferencia de las secciones anteriores, ahora ya no se persigue la reducción de la demanda de una forma de energía, sino la sustitución de su fuente fósil por otra renovable y cuya contribución la percibiremos en términos de reducción de CO 2 a la atmósfera. Y es precisamente esta premisa la que justifica que el documento exija que, cuando no sea posible la implantación de una instalación solar, se deba incrementar el nivel de aislamiento del edificio o el valor del rendimiento de sus instalaciones térmicas hasta valores que permitan producir un ahorro equivalente al CO 2 evitado por la cobertura solar. HE 4.- CONTRIBUCIÓN SOLAR MÍNIMA DE AGUA CALIENTE SANITARIA Todo edificio donde exista demanda de ACS Cuando no sea posible, se tomarán medidas de: a) mejora de aislamientos b) rendimiento de equipos que produzcan un ahorro energético o reducción de CO2 equivalente a) Contribución solar mínima, según irradiación b) Dimensionado de consumo c) Mantenimiento

7 Como el nombre de esta sección indica, a las instalaciones de ACS se les exige que su preparación posea una porción mínima de origen térmico solar. Y ésta porción o contribución mínima es establecida en función de la ubicación geográfica del edificio y del previsible consumo diario de ACS en el mismo. Para el primer condicionante se recurre al mapa de insolación elaborado sobre la geografía española relativo a los valores de radiación solar global media diaria anual sobre superficie horizontal, y sobre el que se han trazado unas isolíneas que dividen la geografía nacional en 5 niveles de radiación cuyos intervalos justifican el fin perseguido. El segundo condicionante es el caudal de demanda de ACS a 60 ºC, y en función de ambos condicionantes se tabula la exigencia de contribución solar mínima, expresada en % Contribución solar mínima en %. Caso general Demanda total de ACS Zona climática del edificio (I/d) I II III IV V > Si la preparación del ACS (que será la energía de apoyo al sistema solar) fuese por electricidad con efecto JOULE, la exigencia de cobertura mínima se incrementa a los valores de la tabla siguiente.

8 Contribución solar mínima en %. Caso Efecto Joule Demanda total de ACS Zona climática del edificio (I/d) I II III IV V > La discusión podría surgir en el momento de establecer el caudal de ACS diario que podría demandar un determinado edificio. No hay problema; en la propia sección se establecen los criterios mínimos para el dimensionamiento de la instalación solar térmica, asignando el caudal de ACS que se necesita al día en forma tabulada según actividad o tipo de edificio. Criterio de demanda Litros ACS/día a 60º C Vivienda 28 por persona Hospital y clínica 55 por persona Ambulatorio y centro de salud 40 por persona Hotel ***** 70 por persona Hotel **** 55 por persona Hotel *** 40 por persona Hotel / Hostal ** 35 por persona Camping 20 por persona Hostal/Pensión * 28 por persona Residencia (ancianos, estudiantes, etc) 40 por persona Centro penitenciario 28 por persona Albergue 25 por persona Vestuarios / Duchas colectivas 20 por persona Escuela sin duchas 4 por persona Escuela con duchas 20 por persona Cuartel 28 por persona Fábrica y taller 20 por persona Oficina 2 por persona Gimnasio 20 por persona Lavandería 2 a 3 por kilo de ropa Restaurante 8 por persona Cafetería 1 por persona Estos criterios incluyen la determinación del nivel de ocupación de personas en los edificios de viviendas, por medio del número de habitaciones. Número de dormitorios Número de Personas , Con estos criterios, la instalación se dimensiona mediante programas de cálculo que simulen mes a mes la captación solar de los paneles que se prevean (atención a su factor óptico y su factor de perdidas, que determinan su rendimiento) en función de la latitud, orientación e inclinación. Existen múltiples soluciones informáticas en el mercado, y en Internet existen programas aplicados o reconocidos por distintas administraciones. El documento de esta sección contiene un conjunto de prescripciones o especificaciones técnicas relativas a materiales y montaje que facilitan la labor del proyectista y la instaladora, y que son derivadas de las especificaciones que el IDAE difundió en su día desde su Web. Quizás añadir que no se trata de una instalación convencional de ACS pues, por un lado, el generador de calor funciona todos los días, lo que implica que una instalación solar se deba

9 refrigerar a diario con la demanda, so pena de necesitar acumular y eliminar los excedentes, de ahí la cuantía e importancia del volumen de acumulación solar resultante y su interconexión en serie con el sistema convencional, y por otro, que su circuito primario alcanzará de forma habitual temperaturas superiores a los 100 ºC, lo cual implica sobrepresiones y dilataciones no habituales en nuestro sector lo que hace, por ejemplo, que a la hora de unir tubería de cobre está deba ser con soldadura fuerte mediante electrodo de aleación cobre, fósforo y plata ( %) como mínimo (Condiciones de trabajo 110 ºC y 16 kg/cm 2 ). Por último, el documento contempla la implantación de un plan de vigilancia y de mantenimiento de la instalación solar que garantice su durabilidad, la seguridad en su uso y la optimización global del ahorro energético de la instalación en combinación con el resto de equipos térmicos del edificio. HE 5 - Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica Por último, esta sección tampoco persigue la reducción de la demanda de una forma de energía, sino la sustitución de su fuente fósil por otra renovable, aunque bien es cierto que la solución a los problemas de la generación de energía eléctrica y su impacto medioambiental en nuestro país no está en el desarrollo de tejados fotovoltaicos en las ciudades. Esta sección pretende desarrollar y consolidar un mercado aún emergente, el de la energía fotovoltaica, propiciando un producto que tendrá tanto más futuro cuanta más implantación y penetración consiga. Es similar a lo ocurrido con los parques eólicos: en la década de los 80 pocos apostaban por los trabajos de IDAE en Tarifa. Hoy no existe en España un palmo de terreno propicio que no tenga su solicitud de permiso de implantación; y disponemos de tecnología nacional; y fiabilidad en la producción, y competencia; y menos costes de inversión. Para conseguir este fin, la exigencia de esta sección se restringe a grandes edificios de servicios en los que se prevé que no existirán problemas de integración. El criterio para definir su aplicación será para aquellos edificios que superen los siguientes valores: Tipo de uso Hipermercado Multitienda y centros de ocio Nave de almacenamiento Administrativos Hoteles y hostales Hospitales y clínicas Pabellones de recintos feriales Límite de aplicación m 2 construidos m 2 construidos m 2 construidos m 2 construidos 100 plazas 100 camas m 2 construidos La potencia a instalar viene definida en función de la localización geográfica (radiación solar) y unos coeficientes función de la actividad del edificio. Estos parámetros se combinan en una ecuación que da como resultado la potencia pico a instalar: Siendo: ( A S B) P = C + P la potencia pico a instalar [kwp]; A y B los coeficientes definidos en la tabla en función del uso del edificio; C el coeficiente definido en la tabla en función de la zona climática S la superficie construida del edificio [m 2 ]. Tipo de uso A B Hipermercado 0, ,13 Multitienda y centros de ocio 0, ,81

10 Nave de almacenamiento 0, ,81 Administrativo 0, ,36 Hoteles y hostales 0, ,81 Hospitales y clínicas privadas 0, ,29 Pabellones de recintos feriales 0, ,81 Zona climática C I 1 II 1,1 III 1,2 IV 1,3 V 1,4 En todo caso, la potencia pico mínima a instalar será de 6,25 kwp Y hasta aquí el contenido de los aspectos de energía que trata el actual borrador de Código Técnico. El siguiente paso será la certificación energética de los edificios, es decir, el etiquetado que mencionaba al inicio de este artículo y que razonaba que era complejo de introducir en el sector de la edificación. El contenido que he presentado de estas secciones del código técnico son meras herramientas para optimizar el consumo vía reducción de la demanda del servicio y vía sustitución de la fuente de energía. Pueden existir otras muchas técnicas. Será el etiquetado el que nos indicará el grado de acierto que hayamos alcanzado sobre la reducción del consumo de energía, o más práctico y juicioso, sobre la reducción de las emisiones de CO 2