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Eficiencia energética edificios: optimización o minimización

Caso de estudio sobre la eficiencia energética en edificios ante el aislamiento... ¿El cálculo del "coste optimo" es el criterio más ambicioso?

eficiencia energética en edificios

Eficiencia energética en edificios

Cuando hablamos de eficiencia energética en los edificios solemos referirnos al conjunto de procedimientos que conducen a que el edifico consuma menos energía, pero el quid de la cuestión es determinar hasta que punto es posible o razonable llegar.

Las reglamentaciones estatales inspiradas por la Directiva de eficiencia energética suelen tomar como referencia lo que se llama “coste optimo” consistente en que los costes de inversión sean asumibles en relación a los beneficios económicos que conlleva el menor consumo energético (optimización).

eficiencia energética cálculo coste optimo
Esquema base – Vía OVACEN

Nota: Puedes consultar aplicación de la metodología de «coste optimo» en los países de la UE desde AQUÍ en inglés.

Aun siendo importante la viabilidad económica, esta no es el único criterio posible y se podría tratar de reducir el consumo de energía del edificio hasta que sea prácticamente nula o que el impacto ambiental resultante de la construcción y la operación del edifico sea mínimo (minimización).

Es evidente que según los diferentes criterios que se adopten como referencia, los niveles de ambición en la obtención de la eficiencia energética será también diferente.

En este articulo trataremos de evaluar para un edificio dado, cuál es el nivel de ambición que proporcionan estos diferentes criterios y pondremos en evidencia que el más comúnmente usado, que es el de optimización energética, conduce precisamente a ser el menos ambicioso y haríamos bien en no considerarlo como el criterio preferente.

Metodología

  • Usaremos un edifico de ejemplo y modificando únicamente el parámetro “aislamiento” se evaluarán los consumos de energía final para Calefacción, Refrigeración y sus auxiliares (bombas y ventiladores).
  • Se han excluido de este estudio los consumos derivados de la iluminación, equipos, agua caliente sanitaria ya que estos son independientes del nivel de aislamiento y es precisamente este ultimo el que se desea poner de manifiesto, ya que en ciertas ocasiones algunos han pretendido que un “exceso de aislamiento” podría no ser recomendable desde un punto de vista de eficiencia energética.
  • Una vez obtenidos para cada hipótesis de aislamiento, los consumos de energía primaria los traduciremos en impacto económico (coste) o ambiental (efecto invernadero GWP).
  • Para que los resultados sean más fácilmente utilizables para otros tamaños de edifico similar, se normalizaran los resultados en función de la superficie acondicionada del edificio.
  • Finalmente, se analizarán los resultados en forma de grafico de nube de puntos en donde se intuye la tendencia de cada variable cuando aumenta la cantidad de aislamiento disponible en el edifico.

Caso de estudio

Se considera para este caso, un edifico plurifamiliar entre viviendas compuesto de PB + 4 Plantas con un total de 16 viviendas con una superficie acondicionada de 1282 m2 (solo las viviendas se consideran acondicionadas)

En la imagen siguiente se visualiza el edifico considerado:

eficiencia energética edificio plurifamiliar viviendas
Vía Josep Sole Bonet

CARACTERISTICAS DEL EDIFICIO:

  • La orientación del edifico es Norte-Sur.
  • La construcción es tradicional con materiales de aislamiento en fachadas mediante trasdosado y cubierta plana con cubierta invertida.
  • Los aislantes usados son Lana de Vidrio en los trasdosados y XPS en la cubierta invertida.
  • Para los niveles de aislamiento se han considerado 12 niveles de aislamiento para fachada y cubierta y el calculo se ha efectuado con todas las combinaciones posibles con valores oscilando entre 0 cm y 22 cm lo que representa efectuar 144 casos.
  • Se dispone en el edifico de ventanas con doble acristalamiento en todos los casos.
  • El perfil ocupacional y la gestión de la ventilación son los que se consideran representativos del uso para vivienda.
calefacción con sistema de caldera central
Vía Josep Sole Bonet
  • El combustible para calefacción es gas natural mientras que el usado en la refrigeración y los auxiliares es electricidad.
  • Para el estudio se han repetido los calcos para dos emplazamientos (Barcelona y Madrid) para tomar en consideración la eventual influencia de la climatología.

Software utilizado

  • Para la modelización geometría se ha usado Sketchup.
  • OpenStudio se ha usado para construir el modelo energético
  • Los cálculos se han efectuado directamente sobre la herramienta Energy Plus.
  • Los cálculos paramétricos y la extracción de resultados se han realizado con la ayuda de JEplus.
  • El análisis de resultados se ha efectuado mediante Excel.

Cálculos

1.- Consumo de energía

El primer paso, consiste en evaluar la cantidad de energía final consumida por los sistemas de calefacción, refrigeración incluyendo los consumos asociados de los circuladores de fluidos.

comparativa consumo energía entre Barcelona y Madrid
Vía Josep Sole Bonet

En ambos casos, se aprecia que dentro de los niveles de aislamiento considerados en el estudio (entre 0 y 22 cm) el consumo es decreciente conforme aumenta la disponibilidad de aislamiento, y, por lo tanto, será siempre positivo incrementar el aislamiento si se desea minimizar el consumo de energía.

2.- Coste total

Se denomina “coste total” a la suma de los costes derivados de la inversión en aislamiento y los costes de operación del edificio.

  • Para el coste de inversión en aislamiento, se ha considerad solo la derivada del aislamiento lo que es representativo del caso de nueva edificación.
  • Para el coste de inversión se ha considerado solo el termino de energía y sus impuestos derivados en función del combustible y con un horizonte a 50 años como vida probable del edificio.

Los resultados se reproducen a continuación:

costes aislamiento entre Barcelona y Madrid
Vía Josep Sole Bonet

Se pone en evidencia que, en este caso, si existe un valor que proporciona un coste total mínimo y que niveles de aislamiento inferiores o superiores comportan un aumento de coste.

Se aprecia igualmente que los niveles superiores de aislamiento, suponen incrementos de coste total despreciables. Mientras que niveles de aislamiento inferior, proporcionan aumentos de coste considerables.

El comúnmente denominado como “nivel óptimo” de aislamiento, es en realidad el “nivel mínimo” por debajo del cual no deberíamos nunca estar para no incluir en sobrecostes importantes.

3.- Impacto ambiental (Efecto Invernadero)

Para evaluar el impacto ambiental debido a la incorporación del aislante, se han tomado las Declaraciones Ambientales de los Productos (DAP / EPD) introducidos en el edificio y se ha considerado el efecto invernadero (GWP) de cada caso en todo el ciclo de vida.

Recordemos que tenemos un extenso artículo de cómo calcular el impacto ambiental de un edificio y qué programas escrito también por Josep Sole.

De modo análogo a como se ha traducido el consumo de energía final a coste operativo, se ha evaluado el potencial de efecto invernadero en función del tipo de combustible utilizado. Los resultados se resumen en los gráficos siguientes.

aislamiento entre Barcelona y Madrid
Vía Josep Sole Bonet

Al igual que pasaba con el consumo energético, en este caso, el impacto ambiental total a lo largo de todo el ciclo de vida se reduce al aumentar el nivel de aislamiento sin que se encuentre, al menos dentro del entorno estudiado, un valor limite que provoque un aumento del impacto ambiental del edificio.

Consecuentemente, en contra de lo que algunos pretenden, no debería en ningún caso limitarse la cantidad de aislamiento a instalar en el edificio por motivos ambientales.

Conclusiones

  • Los estudios paramétricos permiten poner en evidencia la evolución del consumo de energía, del coste o del impacto ambiental al aumentar el nivel de aislamiento disponible en un edificio.
  • Dentro de los limites estudiados, solo para el criterio económico, existe un valor mínimo que no coincida con el máximo nivel de aislamiento.
  • El criterio de “coste optimo” es el menos ambicioso de los criterios posible, y, por lo tanto, no debería usarse de forma preferente como suele ser habitual.
  • El criterio de minimización del impacto ambiental coincide con el criterio de minimización del consumo de energía y debería usarse preferente como criterio de eficiencia energética.
  • Los objetivos de descarbonización de los edificios pasan fundamentalmente por una maximización de la protección térmica de los mismos.

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