En el siguiente artículo se analiza la situación actual y las mejoras propuestas en una rehabilitación energética para la reducción de la demanda energética, su influencia en el consumo y la factura energética.
¿QUÉ ES LA DEMANDA ENERGÉTICA?
Según el CTE la demanda energética es la energía útil necesaria que tendrían que proporcionar los sistemas técnicos para mantener en el interior del edificio unas condiciones definidas reglamentariamente. Se puede dividir en demanda energética de calefacción, de refrigeración, de agua caliente sanitaria (ACS), de ventilación, de control de la humedad y de iluminación, y se expresa en kwh/m2año.
Por lo tanto lo que nos interesa es reducir al máximo esta demanda energética para posteriormente tener un consumo de energía lo más reducido posible.
OBJETIVO DEL ESTUDIO
Realizamos la simulación energética de una vivienda situada en un edificio plurifamiliar para conocer los valores de demanda energética (calefacción y refrigeración, y consumo del estado actual. De la misma forma se proponen 3 medidas de mejora para conocer la reducción de la demanda energética y consumo de energía final una vez aplicadas dichas mejoras. Para realizar la simulación se utiliza el software Cypetherm He Plus 2021.b con el motor de cálculo de EnergyPlus versión 9.1.
DATOS PREVIOS
La vivienda es un dúplex situado en la planta ático de un edificio plurifamiliar. El año de construcción de la vivienda es el 2003, por lo tanto anterior al CTE 2006.
- Zona climática C2
- Superficie habitable= 129.16 m2
- U fachadas= 0.77 w/m2k
- U cubierta inclinada= 0.95 w/m2k
- U cubierta plana= 0.90 w/m2k
- Las medianeras con los vecinos se han considerado adiabáticas
- Uf = 5.7 w/m2k (corresponde a una carpintería de aluminio sin RPT)
- Ug = 3.3 w/m2k (corresponde a un vidrio doble con cámara de aire)
- Puentes térmicos sin solucionar según el documento de apoyo DB-HE/3
DEMANDA ENERGÉTICA SITUACIÓN INICIAL
La siguiente tabla muestra el resumen de los resultados obtenidos en el cálculo de la demanda energética de calefacción y refrigeración de las zonas habitables. En este caso la demanda de calefacción es de 62.16 kwh/m2año (letra E) y la demanda de refrigeración es de 4 kwh/m2año (letra C).
CONSUMO ENERGÉTICO SITUACIÓN INICIAL
Según el CTE, el consumo energético es la energía que es necesaria suministrar a los sistemas para atender los servicios de calefacción, refrigeración, ventilación, ACS y control de la humedad, teniendo en cuenta la eficiencia de los sistemas empleados.
La energía final es la energía tal y como se utiliza en los puntos de consumo. Es la que compran los consumidores, en forma de electricidad, carburantes u otros combustibles usados de forma directa. Por lo tanto, en última instancia nos interesa tener un consumo de energía final lo más reducido posible, ya que será el gasto de nuestra factura energética.
En la vivienda actual tenemos los siguientes sistemas que tendrán un consumo asociado:
- Caldera de gas natural de condensación para la producción de ACS
- Bomba de calor aire-aire con conductos para calefacción y refrigeración con un EER y COP nominal de 2.20
- Ventiladores de extracción
En la siguiente tabla se muestra el consumo de energía final, energía primaria y energía primaria no renovable correspondiente a los distintos servicios técnicos del edificio:
El consumo de energía final es de 87.72 kwh/m2año. Este consumo se divide en:
- Consumo de gas natural correspondiente al ACS
- Consumo de electricidad correspondiente a la calefacción y refrigeración
- Consumo asociado a los ventiladores de extracción
MEDIDA DE MEJORA TIPO A: AISLAMIENTO
Como primera medida de mejora se propone mejorar el aislamiento de la envolvente térmica con un trasdosado interior con 4 cm de lana mineral en toda la fachada Oeste, tanto en la planta baja como en la superior. También se propone el mismo trasdosado en un parte de la fachada Este.
- U fachada propuesta= 0.36 w/m2k
Con esta propuesta la demanda de calefacción se reduce de 62.16 kwh/m2año a 57.91 kwh/m2año.
Dentro de esta medida de mejora se proponer añadir 10 cm de lana mineral en el falso techo de la cubierta inclinada de la planta superior y en el falso techo de la cubierta plana.
- U cubierta propuesta= 0.23 w/m2k
Con esta propuesta la demanda de calefacción se reduce de 57.91 kwh/m2año a 41.44 kwh/m2año. Respecto a la situación inicial se ha reducido un 33.3 % la demanda de calefacción. La demanda de refrigeración se mantiene prácticamente igual.
Al reducir la demanda de calefacción debido al aumento del aislamiento de la envolvente térmica se reduce también el consumo de energía final. Manteniendo la caldera de gas natural para ACS y el sistema de climatización inicial se ha reducido un 22.9 % el consumo de energía final.
MEDIDA DE MEJORA TIPO B: CARPINTERÍAS
Partiendo de la situación inicial, se propone una mejora de las carpinterías con los siguientes valores:
- Uf para batientes y fijas= 2.7 w/m2k
- Uf para correderas= 4 w/m2k
- Ug con vidrio doble con argón y bajo emisivo= 1.1 w/m2k
La demanda de calefacción se ha reducido de 62.16 kwh/m2año a 55.05 kwh/m2año que significa una reducción del 11.4 %. La demanda de refrigeración se ha reducido hasta 3.84 kwh/m2año.
Al reducir la demanda de calefacción debido a la mejora de las carpinterías se reduce también el consumo de energía final. Manteniendo la caldera de gas natural para ACS y el sistema de climatización inicial se ha reducido un 8.3 % el consumo de energía final respecto a la situación inicial.
MEDIDA DE MEJORA TIPO C: AEROTERMIA ACS
Partiendo de la situación inicial como medida de mejora en las instalaciones se propone sustituir la caldera de gas natural por una bomba de calor aerotérmica sólo para ACS. En este caso las demandas no se reducen, ya que sólo se interviene en las instalaciones y por tanto en el consumo.
El consumo de energía final de ACS se ha reducido un 16.9 % de 20.44 kwh/m2año a 16.97 kwh/m2año. El consumo de energía final total es de 84.25 kwh/m2año.
MEDIDA DE MEJORA TIPO D: SUMA DE LAS 3 ANTERIORES
En esta medida de mejora se suman las 3 medidas anteriores, por lo tanto se cuantifica el impacto de aumentar el grado de aislamiento, mejorar las carpinterías y sustituir el sistema de generación de ACS.
La demanda de calefacción se ha reducido de 62.16 kwh/m2año a 33.94 kwh/m2año que significa una reducción del 45.2 %.
Al reducir la demanda de calefacción debido al aumento del aislamiento de la envolvente térmica y de la mejora de las carpinterías, se reduce también el consumo de energía final. Sustituyendo el sistema de generación de ACS y manteniendo el sistema de climatización inicial se ha reducido un 35.7 % el consumo de energía final.
NOTA:
En el cálculo de las 3 medidas de mejora se ha considerado que los puentes térmicos no están solucionados como ocurre en la situación inicial. Esto es debido a la dificultad de mantener la continuidad del aislamiento en este tipo de intervenciones.
CONCLUSIONES
- Entendemos que lo más importante es reducir la demanda energética con estrategias pasivas, en este caso sería aumentando el aislamiento y mejorando las carpinterías. El consumo final depende directamente de la demanda, ya que el consumo es el resultado de la división entre la demanda y el rendimiento de los sistemas.
- Sólo mejorando el aislamiento se reduce un 33 % la demanda de calefacción y mejorando las carpinterías se reduce un 11% esta demanda. En este estudio se considera que la demanda de refrigeración es aceptable.
- Aumentando el nivel de aislamiento el consumo de energía final se reduce un 23% y mejorando las carpinterías se reduce un 8%.
- El consumo de energía final de calefacción y refrigeración se puede reducir aún más mejorando la bomba de calor o aportando energía renovable, pero este caso no se ha propuesto dicha mejora.
- Sustituyendo la caldera de gas por una aerotermia para ACS se influye directamente en el consumo de energía final de ACS reduciéndolo casi un 17% (pero sin influir en las demandas)
- Se considera que las 3 medidas de mejora conjuntas son las más apropiadas ya que reducen las demandas de calefacción y por lo tanto consumos, a la vez que también se influye directamente en el consumo de energía final de ACS.
- El siguiente paso sería la realización de un estudio económico de las medidas de mejora con la recuperación de la inversión de las propuestas de rehabilitación energética.
