Solución para la rehabilitación energética de edificios a través de su envolvente térmica. Aislamiento termo-acústico insuflado a base de Lana Mineral virgen. Luis Pozo, Arquitecto Técnico. Responsable Departamento Técnico de Knauf Insulation. Introducción A modo de introducción, la siguiente gráfica representa el consumo de energía final por sectores en nuestro país, donde vemos que la edificación, tanto residencial como terciaria, representa el 30% según fuentes del IDAE, mientras que la media europea asciende a un 40%. En cuanto a la distribución del consumo de energía dentro de la vivienda española, como se observa en la siguiente gráfica, las instalaciones de climatización se llevan la palma con un 42%. Distribución del consumo energético en la vivienda en España Cómo podemos actuar en nuestros edificios para que dejen de ser potenciales consumidores de energía? Desde nuestro sector promocionando medidas encauzadas a reducir la demanda energética de climatización y consecuentemente el consumo de energía y las emisiones de CO2.
Estudio. Análisis y Objetivos El estudio desarrollado es una solución a acometer en una gran parte de ese 50% de viviendas que tenemos en España construidas antes de la década de los 80, que por tanto se ejecutaron sin criterios de eficiencia energética por no existir todavía una normativa al respecto, siendo la 1ª la NBE-CT del año 79 sobre condiciones térmicas en los edificios. Ese 50% de viviendas no incorporan aislamiento en su envolvente y por tanto podemos considerarlas depredadoras de energía. Concretamente dicho estudio consiste en valorar la reducción de la demanda energética y las emisiones de CO2 que se obtiene mediante la insuflación mecánica de un aislante de Lana Mineral virgen en las cámaras de aire de los muros de doble hoja que constituyen las fachadas de una vivienda unifamiliar tipo construida antes de 1979, y que ya fue sometida a un primer proceso de rehabilitación energética en el que se colocó aislamiento en la cubierta y se sustituyeron las ventanas originales por unas ventanas más eficientes. Se ubicó la vivienda en cada una de las zonas climáticas que establece el DB HE 1 del CTE, excepto la zona Alpha. Metodología Para ello se utilizó un software oficial de cálculo energético de edificios, con el que se calcularon la demanda energética y las emisiones de CO2 de la vivienda tipo antes y después de someterla a la insuflación del aislante antes indicado en las fachadas.
Se compararon los resultados y se dedujeron los porcentajes de reducción de la demanda y las emisiones por zonas climáticas. Características de la vivienda Se trata de una vivienda unifamiliar aislada de 3 plantas, construida antes de 1979 y parcialmente rehabilitada. La superficie útil de la vivienda es de 96 m2 y la superficie de la parte opaca de las fachadas es de 238 m2. Está equipada con una caldera eléctrica mixta para calefacción y ACS. En la tabla siguiente se indican las tipologías constructivas y las transmitancias térmicas de los distintos elementos de la envolvente térmica, observando que la cubierta ya incorpora aislamiento, lo que repercute en una reducción de la transmitancia térmica hasta 0,42 W/m2.K, y las ventanas sustituidas incorporan cristales dobles de baja emisividad, con una U de 2,50 W/m2.K. Las fachadas son a base de muro de doble hoja de fábrica de ladrillo y cámara de aire intermedia de 10 cm de espesor. Rehabilitación energética de fachadas con LM virgen insuflada Las características técnicas del aislante propuesto para aislar las fachadas, es una Lana Mineral virgen sin ligante, que se inyecta en las cámaras de aire mediante insuflación con equipos mecánicos. Tiene un muy bajo lambda de 0,034 W/m.K y se trata de un material no combustible, clasificado con una reacción al fuego Euroclase A1. La resistencia térmica que aporta la cámara de aire insuflada varía en función de su espesor, tal como se observa en la siguiente tabla, con valores que pueden ir por ejemplo desde 1,45 m2.k/w para una cámara de 5 cm hasta 2,90 para una de 10 cm.
Es un material no hidrófilo (absorción de agua a corto plazo inferior a 1 kg/m2), declara un nivel de asentamiento inferior al 1%, se insufla a una densidad orientativa de 35 kg/m3 y es permeable al vapor de agua, característica que reduce el riesgo de condensaciones intersticiales y patologías por humedad asociadas en el interior del muro. Gracias a su estructura fibrosa que retiene fuertemente aire en su interior se trata a la vez de un material fonoabsorbente que mejora las prestaciones acústicas del muro. Cuenta con el preceptivo marcado CE y con la Declaración de Prestaciones en base al RPC, y está certificado para la aplicación Cavity Wall con diferentes documentos de idoneidad europeos, como el Avis Technique francés, el Agreement certificate inglés o el Komo holandés. Cuenta asimismo con la ecoetiqueta internacional Eurofins Gold por sus bajas emisiones en COVs, que premia su aportación a la Calidad de Aire Interior de los edificios. Es un material utilizado en nuestro continente desde hace años, con millones de m2 ejecutados, por tanto se trata de una solución testada y experimentada. Este aislante puede insuflarse tanto desde el exterior como desde el interior de la vivienda, recomendando la intervención exterior en viviendas unifamiliares para evitar molestias a los usuarios, y la intervención interior cuando se trata de intervenciones puntuales en viviendas de bloques colectivos. El proceso consiste en realizar una serie de agujeros en el cerramiento, insuflar el material con un equipo mecánico desarrollado a tal efecto y tapar finalmente los agujeros previamente realizados. Es un proceso de intervención en seco, insuflando el aislante con aire a presión, que no genera escombros, fácil, rápido de realizar y económicamente muy viable si se compara con cualquier otra solución constructiva de rehabilitación energética de fachadas. Resultados de la simulación Los resultados obtenidos por cálculo energético son los que se pueden ver a continuación, expresando la tabla los valores por zonas climáticas de demanda energética en kwh/m2.a y de emisiones de CO2 en kgco2/m2.a de la vivienda antes y después de insuflar el aislante de LM, con el que se reduce drásticamente la transmitancia térmica del muro original desde 2,01 hasta 0,30 W/m2.K, con los porcentajes de ahorro obtenidos en cada caso. Como se aprecia estamos hablando de reducciones de la demanda energética y de las emisiones de CO2 en todas las zonas por encima del 50%.
Período de retorno de la inversión y ahorro económico (1) A modo de ejemplo, se presenta a continuación el ahorro energético, ambiental y económico que supone la insuflación de esta LM en la vivienda tipo definida ubicada en Madrid. Se puede apreciar la situación inicial en cuanto a transmitancia térmica, demanda energética anual y emisiones anuales, con los valores que aparecen en la tabla siguiente. Y la situación final una vez insuflada la cámara de aire de 10 cm. Se obtiene un porcentaje de reducción del 56%. Ejemplo: Zona climática D3 Situación inicial U fachadas: 2.01 W / m2.k Demanda energética: 347,4 kwh / m2.a Emisiones de CO2: 260,2 kgco2 / m2.a Situación final Inyección C.A. con LM virgen Espesor cavidad: 10 cm U fachadas: 0,30 W/m2.K Demanda energética: 153,9 kwh / m2.a (56% reducción) Emisiones de CO2: 114,1 kgco2 / m2.a Período de retorno de la inversión y ahorro económico (2) A partir de los valores de cálculo obtenidos anteriormente y después de insuflar el aislante, se calculan los ahorros energéticos y ambientales anuales, para lo cual se considera la superficie útil de la vivienda de 96 m2, tal como se observa en la siguiente tabla. Si consideramos una vida útil teórica de la vivienda de 50 años, se obtienen 929 MWh de ahorro energético total y 701 toneladas de CO2 de ahorro ambiental total. Ahorros anuales kwh y kgco2 Ahorro energético anual vivienda = (347,4 153,9 kwh/m2.a) x 96 m2 = 18.576 kwh / año Ahorro ambiental anual vivienda = (260,2 114,1 kgco2/m2.a) x 96 m2 = 14.026 kgco2 / año Ahorros totales (vida útil estimada edificio: 50 años) Ahorro energético total vivienda = 929 MWh Ahorro ambiental total vivienda = 701 tonco2
Período de retorno de la inversión y ahorro económico (3) A partir de los datos obtenidos anteriormente, y considerando un coste económico de 5.355 euros por aislar los 10 cm de cámara de aire, se calcula el ahorro económico anual multiplicando el ahorro energético anual por el precio unitario de la energía necesaria para calefactar la vivienda, en este caso eléctrica, y se repercuten unos hipotéticos incremento anual de precio de la energía y depreciación anual del euro, obteniendo 2.345 euros de ahorro el primer año y 3.505 euros a partir del año 15. El período de retorno de la inversión resultante es de algo más de 2 años, con un ahorro neto los primeros 25 años de 73.021 euros y de 160.637 euros al final de la hipotética vida útil de la vivienda de 50 años: Coste aislamiento fachadas = 238 m2 x 22,5 /m2* = 5.355 Ahorro económico anual: (18.576 kwh/a x 0,13 /kwh) + incremento anual energía (6% / 3%) depreciación anual moneda (3%) = 2.345 (1er. año) / 3.505 (a partir del año 15) Período retorno inversión 2 ¼ años Ahorro neto a 25 años: 73.021 Ahorro neto a 50 años: 160.637 * Precio unitario para un espesor de 10 cm. Precio espesor 5 cm: 18 /m2 Partiendo de datos estadísticos de viviendas en España, se obtendría un hipotético ahorro energético total para el parque de viviendas unifamiliares aisladas construidas con cámara de aire sin aislamiento, de 44,5 millones de toneladas equivalentes de petróleo: Hipótesis ahorro energético total viviendas unifamiliares España* 25 mill viv España 2.300 mill m2 sup útil 11% viv unif aisl 253 mill m2 viv unif aisl 25% con C.A. 63,25 mill m2 v.u.a. C.A. 63,25 mill m2 x 163,62 kwh/m2.a x 50 a = 517.448 GWh 44,5 mill T eq. petróleo * A partir hipótesis basada en informe GTR 2011 Conclusiones Para finalizar, a modo de conclusiones se puede decir que los edificios construidos en España antes de la entrada en vigor de la primera normativa térmica, en 1979, al no incorporar aislamiento en su envolvente son grandes consumidores de energía.
La implementación de aislamiento en la envolvente térmica, particularmente en las fachadas, aumenta el confort de los usuarios, y reduce drásticamente la demanda energética y consecuentemente el consumo de energía necesaria para climatizar las viviendas. Particularmente la rehabilitación energética de fachadas mediante la insuflación de la LM virgen presentada tiene un fuerte impacto en la factura energética, con un reducido período de retorno de la inversión, tal como se ha visto anteriormente.