Cómo cumplir con el futuro CTE
Ramón Gutiérrez Fernández-Cuervo. Ingeniero Industrial Idom Architecture.
Javier Martín Rodríguez. Físico Idom Architecture.
Antonio Villanueva Peñalver. Ingeniero Industrial. Idom Architecture.
22/04/2019En el presente artículo se analiza el grado y dificultad de cumplimiento de la futura normativa, y en concreto del documento básico de ahorro de energía DB-HE dentro de la nueva actualización del Código Técnico de inminente aprobación. Para ello se exponen dos casos de edificios de oficinas ya construidos y en funcionamiento: un edificio nuevo -la sede de Idom en Madrid inaugurado en 2010- y otro rehabilitado -el campus tecnológico de REE en Tres Cantos inaugurado en 2017-.
Los datos que se utilizan son datos medidos reales de funcionamiento de los edificios obtenidos de los sistemas BMS. Los dos casos expuestos son casos de edificios muy eficientes, en relación con los estándares de la época, y ambos cuentan con sistemas de termoactivación estructural, además de otras muchas medidas de eficiencia.
El borrador del DB-HE 2018 que se ha presentado a la Comisión Europea recoge los valores propuestos de los indicadores seleccionados para atender la exigencia de definir los edificios de consumo de energía casi nulo (nZEB), así como el criterio de definición de los valores límite de dichos indicadores: la energía primaria no renovable y la energía primaria total.
Primer caso: Oficinas de Idom en Madrid (Edificio nuevo)
Datos básicos:
- Superficie construida: 16.000 m2.
- Fechas:
- Eficiencia energética:
Diseño Pasivo:
-Orientación y huecos.
-Protecciones solares.
-Aislamiento por el exterior.
-Vidrios altas prestaciones.
-Cubiertas vegetales.
Diseño Pasivo-Activo
-Termoactivación estructural.
Diseño activo
-Luminarias todavía fluorescentes.
-Gestión del aire.
-Gestión de la energía.
Energías renovables
-Cumplimiento CTE 2007.
Datos de mediciones de consumo:
Los datos presentados en la tabla 1 se corresponden con los registros históricos de contadores de energía almacenados en el BMS del edificio. Se han empleado datos del periodo comprendido entre 2013 y 2018 de los cuales se ha calculado la media aritmética para obtener un perfil de consumo característico del edificio. Para la representación de los datos y su conversión a energía primaria se ha empleado la aplicación VisorEPBD de acceso público.
Los consumos de energía por usos finales se obtienen agrupando convenientemente los consumos anteriores. Los consumos de equipamiento y CPD se han incluido para completar la información presentada pero no se contabilizan en el cálculo de de energía primaria. La contribución de la instalación fotovoltaica se considera como autoconsumo y no se considera la venta de energía excedente a la red dado que el coeficiente de exportación (kexp) se fija en 0 (Figura 1).
Nota de los autores: Como se puede observar, el edificio presenta un consumo de energía primaria de refrigeración mucho más bajo que en calefacción. La causa es el extraordinario rendimiento de la instalación de refrigeración por su tecnología de termoactivación estructural en combinación con enfriamiento evaporativo nocturno y sin embargo un rendimiento más 'estandar' en calefacción proporcionada por caldera de gas de condensación. Asimismo, se han detectado infiltraciones por encima de lo deseado, con más afección al consumo en invierno que en verano.
* Las unidades de todos los gráficos es kWh/m2/año
Los resultados de consumo de energía primaria y el valor límite de consumo se muestran en la figura 2.
El consumo de energía primaria total del edificio se encuentra por debajo del límite establecido en el borrador del DB-HE 2018 (publicado más de 8 años después de su contrucción), pero el consumo de energía primario no renovable, sin embargo, excede el límite.
Para reducir el consumo de energía primaria no renovable hasta el límite normativo se puede adoptar alguna de las siguientes estrategias:
- Sustituir la demanda de energía de la red por energía renovable producida insitu.
- Aumentar la eficiencia de los sistemas o disminuir las perdidas del edificio para reducir la demanda de energía.
Opción de mejora 1: Aumento superficie fotovoltaica desde 126 m2 (16 kWp) a 1.000 m2 (130 kWp).
Los resultados pasan a ser los que figuran en la tabla 2.
Fgura 3.Consumos de energía por usos finales.
Figura 4. Indicadores de consumo de energía primaria y valores límite según borrador del DB-HE 2018.
De manera que, si se implementa una instalación fotovoltaica de 1.000 m2, para lo cual existe espacio disponible en la actualidad, este edificio puede cumplir con todos los indicadores propuestos de consumo de energía primaria del borrador del DB-HE 2018.
El coste aproximado del incremento de superficie de la instalación FV de este edificio es de 100.000 € y se estima que tendría un periodo de retorno de 5 años.
Opción de mejora 2: Reducir el consumo de calefacción mediante la mejora de las infiltraciones y cambio de tecnología en la iluminación de fluorescentes (F5) a LED.
Los resultados pasan a ser los que figuran en la tabla 3:
Figura 5. Consumos de energía por usos finales.
Fugura 6. Indicadores de consumo de energía primaria y valores límite según borrador del DB-HE 2018.
Como conclusión, de nuevo, si se implementa una mejora de las infiltraciones y se cambia de tecnología en la iluminación de fluorescentes (F5) a LED, este edificio también puede cumplir con todos los indicadores propuestos de consumo de energía primaria del borrador del DB-HE 2018.
Segundo caso: Oficinas de REE en Tres Cantos (Edificio rehabilitado)
Oficinas de REE en Tres Cantos.
Datos básicos:
- Superficie construida: 2.800 m2.
- Fechas:
- Eficiencia energética:
Diseño Pasivo:
-Orientación y huecos
- Protecciones solares
- Aislamiento por el exterior
- Vidrios altas prestaciones
- Cubiertas vegetales
Diseño Pasivo-Activo:
- Termoactivación estructural en estructura existente (parcial)
- Geotermia (frío y calor)
Diseño activo:
- Luminarias LED
- Gestión del aire
Energías renovables:
-Geotermia
- Inexistencia PV
Datos de mediciones de consumo:
Los datos presentados en la tabla 4 se corresponden con los registros históricos de contadores de energía almacenados en el BMS del edificio.
Los resultados de consumo de energía primaria y el valor límite de consumo se muestran en la figura 7.
Se observa, al igual que en el ejemplo anterior, que se supera el valor límite para el indicador de energía primaria no renovable. Sin embargo, el valor del consumo de energía primaria total es prácticamente igual al exigido en el borrador.
A continuación, vamos a analizar la instalación fotovoltaica que sería necesaria para cumplir los indicadores del borrador del DB-HE 2018.
Opción de mejora: Instalación de 400 m2 de superficie fotovoltaica
Los resultados pasan a ser los que se pueden ver en la tabla 5.
Figura 8. Indicadores de consumo de energía primaria y valores límite según borrador del DB-HE 2018
Como conclusión, si se implementa una instalación fotovoltaica de sólo 400 m2, este edificio, puede cumplir con todos los indicadores propuestos de consumo de energía primaria del borrador del DB-HE 2018.
Conclusiones
Teniendo en cuenta que el requerimiento de producción de energía renovable en los edificios incluidos en este artículo, de acuerdo con lo establecido en el HE5, es el que figura en la tabla 6.
La presencia de energía renovable producida insitu en los proyectos de edificación con el nuevo CTE estará más influenciada por el balance de consumo que se hace en el HE0 que por los requerimientos establecidos en el HE5.
El nivel de eficiencia que se debe tener en cuanto a consumo de energía primaria para cumplir con el HE0 es difícilmente alcanzable en la mayoría de los proyectos actuales de nivel medio-bajo, en los que no se pone especial énfasis en el diseño eficiente. Sin embargo, en los proyectos de nivel alto, en los que existen un diseño arquitectónico con medidas pasivas que tienen en cuenta la eficiencia y medidas activas o semi activas como la termoactivación estructural o la geotermia, los valores requeridos en el DB-HE0 son perfectamente alcanzables, aunque con un mayor esfuerzo en todos los aspectos y, en concreto, en la energía renovable a producir. Este criterio está en línea con los objetivos de la directiva europea 2010/31 en la que se basa el nuevo CTE que son:
- Aumentar la eficiencia energética en el sector de la edificación.
- Promover la producción de energía renovable in situ.
Un buen diseño desde el punto de vista de la eficiencia energética, como el de los dos edificios incluidos en este artículo, permite que el cumplimiento de los dos indicadores principales sea posible con la inversión adecuada en energía renovable.
