Rehabilitación integral de un edificio en el centro de Madrid

Este artículo se centra en una rehabilitación realizada a un edificio ubicado en el centro de Madrid, construido a finales de los años 60. Se trata de un edificio de seis plantas de altura y originalmente destinado a oficinas, así como una sala de cine en su planta baja. Se trata de un edificio levantado con los medios habituales de la época. Para cubrir la demanda que exige este edificio, la construcción cuenta con una sala técnica que incluye una caldera de gas de 300 kW que distribuye el calor en las 6 plantas a través de radiadores y un grupo electrógenos y una bomba de calor aire agua para la planta baja. Posteriormente y a lo largo de la vida del edificio, se han ido añadiendo unidades de refrigeración de expansión directa para los diferentes espacios destinados a oficinas.

Debido al envejecimiento natural del edificio, la evolución del entorno donde se ubica, que se ha convertido en una zona residencial, y la propia evolución de las tecnologías que permiten mejorar el comportamiento energético de los edificios de forma importante, se ha estudiado y proyectado una reestructuración parcial de un edificio ubicado en Madrid.

Construido a finales de la década de los 60, el edificio cuenta con una altura de seis plantas y originalmente ha estado destinado a oficinas. Además, en la planta baja ha albergado una sala de cine.

Constructivamente se trata de un edificio levantado con los medios habituales de la época, es decir, muro de medio pie cara vista, cámara de aire de 5 cm, trasdosado de tabique sencillo, 10 cm de aislamiento en la cubierta y cerramientos de aluminio con acristalamiento simple.

Para cubrir la demanda que exige este edificio, la construcción cuenta con una sala técnica que incluye una caldera de gas de 300 kW, que distribuye el calor en las seis plantas a través de radiadores, y un grupo electrógeno y una bomba de calor aire agua para la planta baja.

Posteriormente, y a lo largo de la vida del edificio, se han ido añadiendo unidades de refrigeración de expansión directa para los diferentes espacios destinados a oficinas.

El estudio realizado contempla una distribución totalmente diferente: 24 viviendas, a las que se accederá por un único portal, y que han sido diseñadas cada una de ellas teniendo en cuenta sus necesidades térmicas, geometría, superficie, compartimentación, orientación, etc.

Mejoras del envolvente

El cálculo de los coeficientes U de transmisión de calor de los cerramientos del edificio se realiza de acuerdo con todo lo especificado en el Documento Básico “Ahorro de Energía” y en concreto la Sección HE 1 “Limitación de la Demanda Energética” del Código Técnico de la Edificación (CTE).

El edificio dispondrá de una envolvente de características tales que limite adecuadamente la demanda energética necesaria para alcanzar el bienestar térmico en función del clima de la localidad:

• Muro exterior fachada: 0,385 W/m2 K
• Muro exterior patio: 0,425 W/m2 K
• Medianería: 0,424 W/m2 K
• Cerramiento viv. Con zonas comunes: 0,456 W/m2 K
• Tabiques entre viviendas: 0,312 W/m2 K
• Forjado techo: 1,105 W/m2 K
• Forjado suelo: 0,986 W/m2 K
• Forjado aislado (techo): 0,263 W/m2 K
• Cubierta Inclinada: 0.353 W/m2 K
• Ventanas: 2,20 - 3,00 W/m2 K según tipos, con F.S.: 0,68 para fachadas norte y 0,48 para las demás orientaciones.

Sistema de climatización - Modificación de la sala técnica

En sustitución de la caldera de gasoil existente, se opta por repetir un sistema centralizado, renovando además todo el sistema de distribución.

Los equipos generadores han sido seleccionados después de minuciosos estudios comparativos, optando finalmente por:

• Un rooftop con dos calderas de pie de condensación ecoCRAFT exclusiv de 120 kW de la marca alemana Vaillant, que suman una potencia térmica de 240 kW.
• Una bomba de calor compacta destinada en principio a la parte de refrigeración de zonas comunes.
• Un equipo de Microcogeneración ecoPOWER de Vaillant para la producción simultanea de ACS y electricidad.

Respecto a la calefacción centralizada se prevé una red de distribución bitubular de caudal variable que asegure satisfacer los diferentes niveles de demanda que se puedan dar en las diferentes viviendas del edificio. Además, la producción y distribución se ha ejecutado en un sistema tipo 4 tubos, por lo que se podrá dar un servicio simultáneo en todos los hogares.

En la figura siguiente se puede observar el esquema a cuatro tubos propuesto para la parte centralizada.

Sistema de microcogeneración

Desde la entrada en vigor del CTE, el RITE, y la aprobación del Real Decreto que regula el Régimen Especial de generación eléctrica, la cogeneración se ha convertido en protagonista en el mercado de la energía en general y en la edificación en particular.

Por una parte, es una alternativa muy ventajosa desde un punto de vista económico frente a la instalación de paneles solares térmicos. Por otra parte, dados ciertos condicionantes de tipo técnico puede ser una inversión altamente rentable, dando lugar a periodos de retorno inferiores a los cuatro años.

Dicho todo esto, su aplicación no tendría sentido si no contribuyese a la reducción de emisiones de CO2, pero la cogeneración es un sistema de gran eficiencia energética, al aprovecharse un 90% del poder calorífico del combustible y reducir las pérdidas en la red eléctrica.

Mediante un correcto diseño de la instalación, se logra reducir en gran medida las emisiones generadas por un sistema de climatización general, igualando o reduciendo las emisiones de un sistema con paneles solares térmicos y caldera de apoyo, tal y como marca el CTE.

Para que una instalación de cogeneración tenga éxito debe atenerse a varias condiciones de diseño: perfil de demanda térmica, rendimiento Eléctrico Equivalente (REE) y Emisiones de CO2 equivalentes.

Perfil de demanda térmica

El nuevo Real Decreto para la regulación de la producción de energía eléctrica en régimen especial, asegura un ingreso por kWhe superior al precio de mercado del kWh. Esto hace que sea posible optar entre autoconsumir la energía eléctrica generada mediante cogeneración o bien verter a la red en las condiciones económicas más favorables.

Por tanto, es necesario determinar el tamaño y tipo de la instalación de acuerdo a la cuantía de la demanda térmica existente y a su perfil en el tiempo, el cual incidirá en la capacidad de acumulación necesaria.

Obviamente, la mejor situación se produce cuando hay una gran demanda térmica de forma constante, permitiendo ir a grandes tamaños de máquina con menores costes de inversión por kWe y mayores rendimientos eléctricos, así como funcionamiento ininterrumpido, lo cual reduce la acumulación necesaria y el tiempo de retorno de la inversión.

Rendimiento eléctrico equivalente

Otro factor a tener en cuenta al diseñar la instalación y su modo de operación es que para estar dentro del Régimen Especial debe cumplir el Rendimiento Eléctrico Equivalente REE que se define como:

Donde:

E: es la energía eléctrica generada medida en bornes del alternador y expresada como energía térmica con una equivalencia de 1 kWh = 860 kcal.

Q: es el consumo de energía primaria, PCI del combustible utilizado.

V: energía térmica útil producida.

REFH: es un valor de referencia del rendimiento para la producción separada de calor. Actualmente se le asigna un valor de 0,9 de forma general.

El valor límite del REE para motores alternativos a gas natural o GLP es 0,55.

El cumplimiento del REE limita la cantidad de energía térmica que se puede desaprovechar sin llegar a parar la máquina. De cualquier manera no se debe asumir que el modo de funcionamiento sea ir al límite del REE o parar la máquina siempre que no haya demanda térmica; el óptimo económico se encuentra entre ambos extremos debido a la existencia del complemento por eficiencia que prima el exceso de eficiencia con respecto al REE límite, de esta forma la administración evita el despilfarro de energía térmica.

Emisiones de CO2 equivalentes

Uno de los objetivos de la introducción del CTE y de la última revisión del RITE es la reducción en las emisiones de CO2 en el sector de la edificación.

Para ello, ambos documentos aplican una nueva filosofía frente a la tradicional normativa prescriptiva, el CTE y el RITE incorporan un enfoque prestacional o basado en objetivos.

De este modo, es posible evitar la utilización de paneles solares térmicos en ciertos edificios, utilizando un sistema de cogeneración siempre y cuando la emisión de CO2 equivalentes con el sistema alternativo sea igual o menor a la opción base con paneles solares.

Es posible cumplir con este objetivo. La cogeneración emite menos CO2 que un sistema convencional, al extraer más energía útil por cada Kg de combustible.

En resumen, la cogeneración aporta hoy en día una solución atractiva desde un punto de vista técnico y económico y, sobre todo, es una solución que se enmarca dentro de los objetivos de desarrollo sostenible de la sociedad, a los cuales no podemos permanecer ajenos.

Conclusiones

Las necesidades térmicas detectadas en el estudio preliminar mostraban una necesidad media de 140W/m2 que eran cubiertos con una caldera de gas con 25 años de antigüedad al que podemos calcular un rendimiento medio anual de 0,7.

La nueva solución permitirá reducir la necesidad hasta la mitad, quedando en 70W/m2 además de un rendimiento medio de los generadores aproximado al 90%.

El ahorro en combustible, sólo para calefacción, asciende al 61%, a lo que habría que añadir el ahorro en ACS gracias al sistema de microcogeneración incluido en el proyecto y la aportación eléctrica del mismo.