F U N D A C I ÓN PRINCIPIOS EN MATERIA DE EN EDIFICACIÓN EFICIENCIA ENERGÉTICA
Javier Manuel Juárez Martínez Antonio Javier Siles Conejo PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
1.ª edición: diciembre 2020. © de textos Javier Manuel Juárez Martínez y Antonio Javier Siles Conejo. © de la edición, Fundación MUSAAT, todos los derechos reservados. EDITA: Fundación MUSAAT, Calle del Jazmín, 66 - 28033 MADRID. IMPRIME: Gráficas Hispania Valladolid, S.L. - Tfno.: 983 292 074. DEPÓSITO LEGAL: M-30457-2020 ISBN: 978-84-09-26038-6 Prohibida la reproducción total o parcial, por cualquier medio, sin el consentimiento previo, firmado y sellado por escrito, de la Fundación MUSAAT.
ÍNDICE 3 PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN Presentación.............................................................................................................................................. 7 PARTE 1 Introducción a la situación actual 9 Capítulo 1.º- Introducción histórica y escenario actual ...............................................................................11 1.1 - Evolución y justificación del nivel de exigencia normativa actual en materia de eficiencia energética aplicada a la edificación ......................13 1.2 - Escenario actual normativo en materia de eficiencia energética.............................................17 1.3 - Programas de modelado de comportamiento energético de edificaciones .............................19 Capítulo 2.º- Introducción a las salidas profesionales actuales para los técnicos en materia de eficiencia energética ...................................................... 23 2.1 - Técnico integrado en el equipo de redacción de los documentos básicos................................25 2.2 - Técnico consultor para la generación de soluciones singulares ...............................................25 2.3.- La figura técnica independiente o consultor para la certificación de estándares de alta eficiencia energética .....................................................28 2.4.- La figura técnica para la ejecución de ensayos especializados (Termografía y Blower Door Test).............................................................................................29 Capítulo 3.º- Introducción a las competencias generales y específicas a dominar por el profesional en materia de eficiencia energética.................................... 31 3.1.- Interpretación y desarrollo de la normativa especializada en proyectos y otras intervenciones técnicas ...............................................................................33 3.2 - Principios básicos. Cálculo de parámetros característicos de la envolvente térmica ..............35 Cerramientos en contacto con el aire exterior..........................................................................35 Cerramientos en contacto con el terreno .................................................................................37 Particiones interiores en contacto con espacios no habitables ................................................41 Huecos y lucernarios. Transmisión térmica de huecos.............................................................44 Transmitancia de la energía solar de elementos semitransparentes........................................44 3.3.- Estudio y análisis del riesgo de condensaciones superficiales e intersticiales.........................50 Condensaciones intersticiales ...................................................................................................50 Condensaciones superficiales ...................................................................................................52 3.4.- Cálculo y comprobación analítica de puentes térmicos ............................................................53 Tipos de puentes térmicos ........................................................................................................53 Transmitancia térmica lineal (ɗ) ...............................................................................................55 Atlas de puentes térmicos.........................................................................................................55 3.5.- Modelización energética ...........................................................................................................56 3.6.- Certificación energética ............................................................................................................58 3.7.- Desarrollo y defensa de medidas de mejora para edificación existente ..................................59
4 PARTE 2 Desarrollo de las novedades reglamentarias y recomendaciones para el ejercicio profesional 61 Capítulo 4.º- Novedades técnicas de CTE/DB.HE-2019 .............................................................................................63 4.1.- Limitación del consumo energética HE-0 .................................................................................65 Ámbito de aplicación.................................................................................................................65 Exclusión del ámbito de aplicación ...........................................................................................65 Cuantificación de la exigencia...................................................................................................66 4.2.- Limitación de la demanda energética HE-1 ..............................................................................68 Ámbito de aplicación.................................................................................................................68 Exclusión del ámbito de aplicación ...........................................................................................69 Coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente térmica (k). ..................69 Control solar (qsol;jul) .................................................................................................................71 Permeabilidad al aire de la envolvente térmica Q100. ..............................................................71 Relación del cambio de aire n50. ............................................................................................... 72 Transmitancia térmica máxima de cada elemento perteneciente a la envolvente térmica .....73 Limitación de descompensaciones............................................................................................74 Limitación de condensaciones en la envolvente térmica..........................................................74 4.3.- Instalaciones de iluminación HE-3 ............................................................................................74 Ámbito de aplicación.................................................................................................................74 Exclusión del ámbito de aplicación ...........................................................................................74 Intervenciones en edificios existentes ......................................................................................75 Cuantificación de la exigencia...................................................................................................75 4.4.- Contribución mínima de energía renovable para cubrir la demanda de agua caliente sanitaria (HE-4) ..........................................................................78 Ámbito de aplicación.................................................................................................................78 Cuantificación de la exigencia...................................................................................................78 Métodos de justificación de la utilización de bombas de calor para producción de ACS.............79 Sistema de medida de energía suministrada ............................................................................80 Cálculo de referencia de ACS....................................................................................................80 4.5.- Generación mínima de energía eléctrica (HE-5) .......................................................................82 Ámbito de aplicación.................................................................................................................82 Cuantificación de la exigencia...................................................................................................82
5 PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN Capítulo 5.º- Recomendaciones prácticas para el ejercicio profesional ................................................ 83 5.1.- Estrategias previas necesarias. Recomendaciones para el anteproyecto ...............................85 5.2.- Recomendaciones para modelizar energéticamente un edificio nuevo / existente..................86 5.3.- Recomendaciones para la comprobación y resolución de los puentes térmicos .....................86 5.4.- Recomendaciones para el análisis y estudio del riesgo de condensaciones ............................87 5.5.- Recomendaciones generales para la propuesta de soluciones constructivas..........................89 5.6.- Recomendaciones para el control de calidad final de obra: el Blower Door ............................90 PARTE 3 Ejemplos prácticos 93 Capítulo 6.º- Ejemplos prácticos de desarrollo de normativa específica ................................................95 6.1.- Ejemplos de parámetros característicos de la envolvente térmica..........................................97 Capítulo 7.º- Ejemplos de interpretación de ensayos (Blower Door y termografía)............................ 111 7.1.- Estanqueidad al aire de envolventes ......................................................................................113 7.2.- Metodología ............................................................................................................................113 Referencias 119 Bibliografía ............................................................................................................................................ 121 Los autores ............................................................................................................................................ 123 Javier Manuel Juárez Martínez .......................................................................................................123 Antonio Javier Siles Conejo .............................................................................................................125
PRESENTACIÓN El sector de la edificación se encuentra ante los dos grandes retos técnicos de los últimos años: la transformación digital del sector de la construcción (BIM) y la transición ecológica para la descarbonización del parque inmobiliario, que ha aumentado las exigencias de eficiencia energética de los edificios. Estas exigencias se han incrementado exponencialmente en los últimos años y han conducido a una modificación de la normativa de ahorro energético en tres ocasiones en los últimos quince años. Con la entrada en vigor del HE-2019, todas las edificaciones que realicemos se pueden considerar edificaciones de consumo casi nulo (ECCN), aproximándonos cada vez más al estándar de referencia Passivhaus. Estos requerimientos implican que, después del cálculo de estructuras, el cumplimiento de la normativa de eficiencia energética sea la parte técnica más complicada en la justificación normativa actual. Para cumplir en esta materia hay que conocer y dominar sistemas constructivos, física del comportamiento del calor, normativa específica, diseño y comportamiento de modelos energéticos. Además, hay que tener conocimientos especializados en eficiencia energética para poder interpretar los resultados del modelo energético y saber manejar programas de elementos finitos para el cálculo de puentes térmicos, condensaciones superficiales, etc. Con esta publicación los autores pretenden iniciar al lector en el camino de especialización que hay que recorrer para profundizar en los conocimientos de esta materia. Debemos entender estos cambios normativos como un cambio de paradigma en la construcción de edificios, ya que los tiempos del consumo ilimitado de recursos naturales han llegado a su fin y nuestro sector es uno de los mayores, si no el mayor, consumidores de recursos naturales tanto en el proceso de construcción como durante la vida útil de los edificios. A los autores nos gustaría dedicar esta guía de principios en materia de eficiencia energética en edificación a nuestros familiares. Javier Manuel Juárez Martínez Antonio Javier Siles Conejo Autores 7 PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
PARTE 1 INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL
INTRODUCCIÓN HISTÓRICA Y ESCENARIO ACTUAL PARTE I CAPÍTULO 1.º
CAPÍTULO 1.º Introducción histórica y escenario actual En este capítulo vamos a emprender un breve recorrido por la evolución de la eficiencia energética en los últimos años, así como por su influencia en el desarrollo de la normativa en edificación. También presentaremos un resumen de los parámetros y valores más importantes que se han visto modificados por el nuevo HE-2019, respecto al HE-2013. 1.1 - Evolución y justificación del nivel de exigencia normativa actual en materia de eficiencia energética aplicada a la edificación En 1988 las Naciones Unidas crearon un Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), junto con la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Su finalidad era evaluar información científica, técnica y socioeconómica relevante para que la comunidad internacional pudiera considerar el proceso de toma de decisiones relativas a las causas, consecuencias y acciones necesarias para afrontar el cambio climático inducido por los seres humanos. Imagen 1.1. En 1992 se firmó una Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, ratificada por 195 países y que entró en vigor en 1994. La convención reconoció la existencia del cambio climático y estableció un objetivo común: alcanzar la estabilización de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera con el fin de impedir interferencias antropogénicas peligrosas en el sistema climático. Por otra parte, se indicó que esta estabilización debe alcanzarse en un plazo suficiente para permitir que los ecosistemas se adapten naturalmente al cambio climático, asegurar que la producción de alimentos no se vea amenazada y permitir que el desarrollo económico prosiga de manera sostenible. Imagen 1.2. 13 PARTE 1.ª INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL CAPÍTULO 1.º PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
En 1997, tres años después de la entrada en vigor de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) publicó su segundo informe de Evolución, donde se indica que el clima ya había comenzado a cambiar a causa de las emisiones de gases de efecto invernadero. Los gobiernos acordaron incorporar una adición a la Comisión conocida con el nombre de Protocolo de Kioto. Este protocolo entró en vigor en 2005 y en él se establecieron, por primera vez, objetivos de reducción de emisiones netas de gases de efecto invernadero. Las emisiones de gases de efecto invernadero de los países industrializados deberían reducirse al menos un 5 % por debajo de los niveles de 1990 en el período 2008-2012. Este compromiso es conocido como primer periodo de compromiso del Protocolo de Kioto. La Unión Europea y sus Estados miembros asumieron, en el ámbito de este primer periodo de compromiso, la obligación de reducir las emisiones en un 8 % respecto al periodo base (1990/1995). Imagen 1.3. En 2012 se celebra en Doha una cumbre (COP 18/COP-MOP 8) donde se acordó dar continuidad al marco jurídico del Protocolo de Kioto a través de la adopción de las enmiendas necesarias para hacer posible su continuidad en un segundo periodo de compromiso a partir del 1 de enero de 2013. La adopción de estas enmiendas incluye: • Los nuevos compromisos de las Partes del Anexo I del Protocolo de Kioto que accedieron a asumir compromisos en un segundo período, desde el 1 enero de 2013 hasta el 31 diciembre de 2020. • Una lista revisada de los gases de efecto invernadero para el segundo período de compromiso. • Enmiendas a varios artículos del Protocolo de Kioto, relacionadas con cuestiones específicamente pertenecientes al primer período de compromiso y que necesitaban ser actualizadas. Imagen 1.4. 14
En 2015 se adopta, en la COP21, el Acuerdo de París, que tiene como objetivo evitar que el incremento de la temperatura media global del planeta supere los 2ºC respecto a los niveles preindustriales y que busca, además, promover esfuerzos adicionales que hagan posible que el calentamiento global no supere los 1,5ºC. El acuerdo recoge la mayor ambición posible para reducir los riesgos y los impactos del cambio climático en todo el mundo y, al mismo tiempo, incluye todos los elementos necesarios para que se pueda alcanzar este objetivo. Por otro lado, reconoce la necesidad de que las emisiones globales toquen techo lo antes posible, asumiendo que esta tarea llevará más tiempo para los países en desarrollo. En cuanto a las sendas de reducción de emisiones a medio y largo plazo, se establece la necesidad de conseguir en la segunda mitad del siglo la neutralidad de las emisiones, es decir, un equilibrio entre las emisiones y las absorciones de gases de efecto invernadero. Imagen 1.5. Estas cumbres y protocolos han generado una serie de directivas en la Unión Europea, que ha ido desarrollando las diferentes normativas de Ahorro Energético que hemos conocido en los últimos años. Directiva 2002/91/CE relativa a la eficiencia energética de los edificios. CTE DE LA EDIFICACIÓN CÓDIGO TÉCNICO Directiva 2010/31/UE relativa a la eficiencia energética de los edificios. A partir de 2020 EDIFICIO CONSUMO CASI NULO NZEB DIRECTIVA 2010 / 31 / UE Directiva 2012/27/UE relativa a la eficiencia energética de los edificios. CTE DE LA EDIFICACIÓN CÓDIGO TÉCNICO Directiva 2018/844 relativa a la eficiencia energética de los edificios. CTE DE LA EDIFICACIÓN CÓDIGO TÉCNICO 15 PARTE 1.ª INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL CAPÍTULO 1.º PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
Como se puede observar en el cuadro anterior, en la Directiva 2010/31/UE se define el concepto de edificio de consumo de energía casi nulo «como un edificio con un nivel de eficiencia energética muy alto, que se determinará de conformidad con el anexo I de la directiva. La cantidad casi nula o muy baja de energía requerida debería estar cubierta, en muy amplia medida, por energía procedente de fuentes renovables, incluida energía procedente de fuentes renovables producida in situ o en el entorno». Un edificio de consumo de energía casi nulo es un edificio similar a un edificio Passivhaus. Este tipo de edificación tiene cinco principios básicos para reducir el consumo de energía en su climatización tanto en calefacción como en refrigeración. Estos principios son: • Aislar adecuadamente los elementos opacos de la envolvente térmica. • Utilizar ventanas y vidrios de alta eficiencia energética. • Tratar o suprimir al máximo los puentes térmicos de la envolvente. • Acotar el aumento de las renovaciones del aire interior por infiltraciones. • Instalación de un sistema activo de recuperación de calor. 5 principios básicos Ventanas de alta eficiencia Aislamiento térmico Recuperación de calor Estanquidad Minimización de puentes térmicos Imagen 1.6 (realizada por los autores). • Directiva 2018/844 relativa a la eficiencia energética de los edificios La Unión Europea hasta el año 2030 establece compromisos para seguir reduciendo emisiones de gases de efecto invernadero (al menos un 40 % de aquí a 2030, en comparación con 1990), aumentar la proporción de energía renovable consumida y conseguir un ahorro energético de acuerdo con las ambiciones a escala de la Unión. La Unión Europea se ha comprometido a descarbonizar el parque inmobiliario, responsable de aproximadamente del 36 % de CO2, de aquí a 2050. Hay que tener en cuenta que casi el 50 % del consumo de energía final de la Unión Europea se destina a calefacción y refrigeración. De este 50 % se consume casi un 80 % en los edificios. 16
Edificios y energía La eficiencia energética en los edificios es la clave para reducir el consumo energético mundial. Consumo energético mundial. 41% Edificios 28% Movilidad 31% Industria Imagen 1.7 (realizada por los autores). Cada Estado miembro debe establecer una estrategia a largo plazo para apoyar la renovación de sus parques nacionales de edificios residenciales y no residenciales, tanto públicos como privados, transformándolos en parques inmobiliarios con alta eficiencia energética (edificios de consumo de energía casi nulo) y descarbonizados antes de 2050. La hoja de ruta de cada Estado debe incluir hitos indicativos para 2030, 2040 y 2050. Para lograr un parque inmobiliario descarbonizado y altamente eficiente desde el punto de vista energético y garantizar que las estrategias de renovación a largo plazo aporten los avances necesarios para transformar los edificios existentes en edificios de consumo de energía casi nulo, en particular mediante un aumento de las reformas profundas, los Estados miembros deben proporcionar unas orientaciones claras, definir acciones específicas y mensurables y promover un acceso igualitario a la financiación, en particular para los segmentos del parque inmobiliario nacional con peor rendimiento. Las directrices de la Organización Mundial de la Salud de 2009 indican que, en lo relativo a la calidad del aire interior, los edificios más eficientes ofrecen un nivel de confort y bienestar más elevado a sus ocupantes y mejoran la salud. Los puentes térmicos, el aislamiento inadecuado y las vías de aire no planificadas pueden dar lugar a unas temperaturas superficiales por debajo del punto del rocío y ocasionar humedades. Por tanto, es fundamental garantizar un aislamiento completo y homogéneo del edificio, que incluya balcones, ventanas, tejados, paredes, puertas y suelos, y se debe prestar especial atención a prevenir que la temperatura de cualquier superficie interna del edificio descienda por debajo de la temperatura del punto de rocío. Los mecanismos financieros, los incentivos y la movilización de las instituciones financieras para las renovaciones de los edificios en materia de eficiencia energética deben tener un papel central en las estrategias nacionales de renovación a largo plazo y contar con la promoción activa de los Estados miembros. Esto debe fomentar las hipotecas que tengan en cuenta la eficiencia energética (certificada) para las renovaciones de edificios y la promoción de las inversiones por parte de las autoridades públicas en un parque inmobiliario eficiente en el uso de la energía. 1.2 - Escenario actual normativo en materia de eficiencia energética El Documento Básico HE-2019 ha modificado sustancialmente la versión del HE-2013, sobre todo en la limitación del consumo de la demanda de energía primaria no renovable, que se ha reducido considerablemente, dependiendo lógicamente de la zona climática donde este situada la edificación. De esta manera se potencia el uso de energía renovable. Además, aparece, por primera vez, el concepto de limitación de energía primaria total del edificio. 17 PARTE 1.ª INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL CAPÍTULO 1.º PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
Asimismo cambia totalmente la forma de calcular la limitación de la demanda energética, que se ve sustituida por otro concepto de demanda que hace hincapié en las condiciones de calidad mínima de la envolvente térmica de los edificios. Debido a ello, se ha modificado el documento de apoyo DB-HE/1 de cálculo de parámetros característicos de la envolvente. También se aumenta la contribución de energía renovable para la generación de agua caliente sanitaria. Se han visto modificadas, aunque quizás en menor medida, las instalaciones de iluminación y la generación mínima de energía eléctrica. La normativa HE-2019 viene a regular los edificios de consumo energética casi nulo actualizando su definición. HE-2013 HE-2019 HE-0 Limitación del consumo energético. Limitación del consumo energético. Consumo de energía primaria no renovable Cep,lim. Consumo de energía primaria no renovable Cep,nren,lim. Consumo de energía primeria total Cep,tot. HE-1 Limitación de la demanda energética. Condiciones para el control de la demanda energética. Limitación energética de la calefacción Dcal,lim Limitación energética de la refrigeración Dref,lim. Limitación de descompensaciones. Limitación de condensaciones. Coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente térmica klim. Control solar de la envolvente térmica qsol;jul;lim. Permeabilidad al aire de los huecos Q100. Relación del cambio de aire n50. Limitación de las descompensaciones. Limitación de condensaciones. HE-2 Rendimiento de las instalaciones térmicas. Condiciones de las instalaciones térmicas. HE-3 Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación. Condiciones de las instalaciones de iluminación. Eficiencia energética de la instalación VEEI. Potencia instalada. Sistema de control y regulación. Eficiencia energética de la instalación VEEI. Potencia instalada. Sistema de control y regulación. HE-4 Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria. Contribución mínima de energía renovable para cubrir la demanda de agua caliente sanitaria. Contribución solar mínima dependiendo de la demanda y la zona climática de verano. 60-70 % de la demanda de ACS cubierta por energía renovable. HE-5 Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica. Generación mínima de energía eléctrica. Potencia eléctrica mínima a instalar. Potencia eléctrica mínima a instalar. 18
Hay que tener en cuenta que, para cumplir el CTE HE – 2019, se hace imprescindible proceder con el cálculo de la limitación de condensaciones superficiales e intersticiales en los cerramientos y puentes térmicos, así como la transmitancia térmica lineal de los puentes térmicos. Estos cálculos los regula el DB-HE/2 y HE/3. 1.3 - Programas de modelado de comportamiento energético de edificaciones En el mercado tenemos actualmente una serie de herramientas informáticas reconocidas por el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico. En los primeros años de la entrada en vigor del HE-2006, la Dirección General de Arquitectura, Vivienda y Suelo del Ministerio de Fomento, desarrolló los programas LIDER, CALENER VYP, CALENER GT y unas fichas justificativas de la opción simplificada, para poder dar cumplimiento a la normativa en materia de eficiencia energética, tanto en edificaciones residenciales y pequeños y medianos terciarios, como en grandes terciarios. DOCUMENTO BÁSICO DE AHORRO DE ENERGÍA HE1: LIMITACIÓN DE DEMANDA ENERGÉTICA CTE DE LA EDIFICACIÓN CÓDIGO TÉCNICO LIDER Cumplimiento de la limitación de la demanda energética (HE-1) en edificaciones residenciales y en pequeños y medianos terciarios. Calificación energética de edificaciones residenciales y en pequeños y medianos terciarios. Calificación energética de grandes terciarios. Posteriormente por parte de la Conselleria de Vivienda, Obras Públicas y Vertebración del Territorio de la Generalitat Valenciana, el Instituto Valenciano de la Edificación (IVE) y la Asociación Técnica Española de Climatización y Refrigeración (ATECYR) han desarrollado el programa informático simplificado CERMA con el que podemos dar cumplimiento a la normativa de eficiencia energética solo en edificaciones residenciales. Con la entrada en vigor del HE-2013, que sustituyó a la normativa HE-2006, la Dirección General de Arquitectura, Vivienda y Suelo del Ministerio de Fomento unificó en una sola herramienta informática los 19 PARTE 1.ª INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL CAPÍTULO 1.º PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
programas LIDER y CALENER VYP, obteniendo como resultado la Herramienta Unificada Lider Calener – HULC –. Asimismo, quedó derogada la utilización de las fichas justificativas de la opción simplificada. En la herramienta HULC se incorporó la nueva limitación que se desarrolló en el HE-2013: Limitación del consumo energético HE-0. Cumplimiento de la limitación de la demanda energética (HE-1) en edificaciones residenciales y en pequeños y medianos terciarios, así como en grandes terciarios. Cumplimiento de la limitación del consumo energético (HE-0) en edificaciones residenciales y en pequeños y medianos terciarios, así como en grandes terciarios. Calificación energética de edificaciones residenciales, y pequeños y medianos terciarios. Calificación energética de grandes terciarios. Cumplimiento de la limitación de la demanda energética (HE-1), limitación del consumo energético (HE-0) y calificación energética, de edificaciones residenciales. A partir de julio de 2018, el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico admitió para la calificación energética de edificios los siguientes programas: • CYPETHERM HE Plus • SG SAVE • Complemento CE3X para edificios nuevos CYPETHERM HE Plus es un programa desarrollado por CYPE. Está concebido para la justificación normativa del HE-0 y HE-1 y la calificación energética de cualquier tipo de edificio mediante un modelo del edificio para la simulación energética calculado con EnergyPlus. SG SAVE es un programa desarrollado por Saint Gobein y Efinovatic, también concebido para la justificación normativa del HE-0 y HE-1 y la calificación energética de cualquier tipo de edificio. Permite modelar un edificio con SketchUp y utiliza como motor de cálculo EnergyPlus. Complemento CE3X para edificios nuevos es un programa desarrollado por CENER y Efinovatic. Está igualmente concebido para la justificación normativa del HE-0 y HE-1 y la calificación energética de edificios de viviendas y para pequeños y medianos terciarios. 20
Actualmente disponemos, pues, de las siguientes herramientas informáticas para cumplir las exigencias del HE-0, HE-1 y la calificación energética. − Cumplimiento de la limitación de la demanda energética (HE-1) en edificaciones residenciales y en pequeños y medianos terciarios, así como en grandes terciarios. − Cumplimiento de la limitación del consumo energético (HE-0) en edificaciones residenciales y en pequeños y medianos terciarios, así como en grandes terciarios. − Calificación energética de edificaciones residenciales y pequeños y medianos terciarios. − Calificación energética de grandes terciarios. − Cumplimiento de la limitación de la demanda energética (HE-1), limitación del consumo energético (HE-0) y calificación energética de edificaciones residenciales. − Cumplimiento de la limitación de la demanda energética (HE-1), limitación del consumo energético (HE-0) y calificación energética de cualquier tipo de edificación, incluso gran terciario. − Cumplimiento de la limitación de la demanda energética (HE-1), limitación del consumo energético (HE-0) y calificación energética, de cualquier tipo de edificación, incluso gran terciario. − Calificación energética de cualquier tipo de edificación: residencial, pequeños, medianos y grandes terciarios. − Este complemento no justifica la limitación de la demanda energética (HE-1) y la limitación del consumo energético (HE-0). La capacidad de los procedimientos de cálculo para obtener resultados con precisión suficiente se puede acreditar utilizando los siguientes motores de cálculo: DOE2, BLAST, ESP, SRES/SUN (SERIRES/SUNCODE), SERIRES, S3PAS (LIDER/CALENER), TAS, TRNSYS y EnergyPlus. En caso de utilizar aplicaciones distintas en un procedimiento de cálculo, se debe verificar que el procedimiento no se desvía en más de un 15 % de los valores obtenidos por alguno de los motores de cálculo indicados anteriormente. 21 PARTE 1.ª INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL CAPÍTULO 1.º PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
Es importante considerar la necesidad de manejar algún programa de cálculo de puentes térmicos, más concretamente del cálculo de la transmitancia térmica lineal y del factor de temperatura de la superficie interior fRSI, así como alguna herramienta de cálculo de condensaciones intersticiales, ya que para el cumplimiento normativo es imprescindible comprobar las limitaciones de las condensaciones superficiales e intersticiales y también determinar la magnitud de la transmitancia térmica lineal de los puentes térmicos. En el mercado existen varios programas de simulación de puentes térmicos, tanto gratuitos como de pago: - Molde PRO4 de DartWin: software de elementos finitos 2D o 3D para el cálculo de puentes térmicos y el análisis de condensaciones, mediante norma ISO 10211. - TerMus Bridge: software para el cálculo de puentes térmicos y condensaciones, con análisis a elementos finitos según las normas técnicas EN ISO 10211:2008, EN ISO 14683:2008 y EN ISO 13788:2013. - Flixo Energy: software de elementos finitos para el cálculo de puentes térmicos y condensaciones, mediante norma EN-ISO 10211:2007. - Therm: software de elementos finitos desarrollado por el laboratorio nacional Lawrence Berkeley (LBNL), este programa nos facilita los datos necesarios para calcular la transmitancia térmica lineal y factor de temperatura de la superficie interior fRSI. - eCondensa2: software para el cálculo de condensaciones intersticiales y superficiales desarrollado por D. Germán Campos, conforme DB-DA-HE/2. Los tres primeros programas de cálculo aportan directamente los datos de transmitancia térmica lineal y el cálculo de condensaciones, sin necesidad de ningún cálculo posterior. En contrapartida son programas de pago. Therm facilita el flujo de calor y la temperatura mínima interior para, posteriormente, realizar un cálculo aparte y determinar la transmitancia térmica lineal y el factor de temperatura de la superficie interior fRSI. Es un programa totalmente gratuito y en constante actualización. eCondensa2 facilita el cálculo de condensaciones intersticiales y superficiales de los paquetes de la envolvente térmica. Es una sencilla aplicación y nos facilita el cálculo de dichas condensaciones. Hay que tener en cuenta que ningún programa informático para el cumplimiento del HE-0, HE-1 y calificación energética calculan por sí mismos la transmitancia térmica líneal y las condensaciones superficiales de los puentes térmicos. Siempre vamos a tener que recurrir un programa de cálculo de puentes térmicos. Hay programas como CYPETHERM HE PLUS que calculan las condensaciones superficiales e intersticiales de los paquetes de la envolvente térmica tal como lo hace eCondensa2. En cambio, la Herramienta Unificada Lider Calener (HULC) no hace ningún tipo de cálculo en este sentido. Por último, nos gustaría reflejar en este apartado la existencia de programas informáticos que permiten un mayor análisis del comportamiento térmico/energético de una edificación, aunque, al no ser herramientas reconocidas por el ministerio, una vez terminado este análisis debemos utilizar por una de estas herramientas reconocidas para obtener la calificación energética de la edificación. Alguna de estas herramientas son: - Open Studio: permite analizar el modelado realizado en SketchUp con EnergyPlus. Es una herramienta gratuita. - DesignBuilder: programa de simulación de edificios que se sustenta en el motor EnergyPlus. Es una herramienta de pago. 22
INTRODUCCIÓN A LAS SALIDAS PROFESIONALES ACTUALES PARA LOS TÉCNICOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARTE I CAPÍTULO 2.º
CAPÍTULO 2.º Introducción a las salidas profesionales actuales para los técnicos en materia de eficiencia energética La normativa vigente en materia de eficiencia energética reclama un grado de excelencia tal que puede tener la capacidad de condicionar de forma más que notable el proyecto y los sistemas constructivos de cualquier intervención y/o proyecto de edificación tanto de nueva planta como de rehabilitación y reforma. Esto implica la necesidad de incorporar al proceso edificatorio desde sus inicios a técnicos especialistas en esta materia. A continuación, nos referiremos a los diferentes desempeños profesionales que se hacen necesarios en el mercado de la edificación en relación con la disciplina de la eficiencia energética aplicada. 2.1 - Técnico integrado en el equipo de redacción de los documentos básicos Hoy en día, la tarea de elaborar un proyecto de edificación se ha vuelto cuanto menos densa y compleja, tanto por el número de disciplinas que deben dominarse y justificarse como por el grado de exigencia normativa que se le impone a cada una de ellas. De esta exigencia normativa, tanto en lo referente a los documentos básicos de obligado cumplimiento, como al resto de cálculos y otros auxiliares que se necesiten, se deriva la necesidad de contar con varios especialistas para poder dar respuesta adecuada y en tiempo y forma a un proyecto de cierta entidad. Por lo que se refiere a eficiencia energética, se requieren especialistas que a nivel de proyecto se enfrenten a una de las disciplinas que mayor peso específico y calado tienen, puesto que su aplicación puede cuestionar e influir en aspectos concernientes a estructuras, habitabilidad, salubridad, etc. A continuación, se mencionan las competencias con las que deberían contar estos profesionales, especialistas en eficiencia energética integrados en el equipo redactor del proyecto, para la elaboración de la documentación específica que corresponde a su especialidad: • Conocimientos suficientes en todas las disciplinas reguladas por la normativa de obligado cumplimiento. • Dominio de las herramientas informáticas comunes para el equipo de proyecto y específicas para su área de desempeño. • Suficiente grado de conocimiento técnico en construcción, instalaciones, legislación, valoración y gestión de proyectos. • Dominio de competencias transversales como la seguridad y salud, el control de calidad, la coordinación y colaboración práctica entre los diferentes integrantes del equipo. 2.2 - Técnico consultor para la generación de soluciones singulares Actualmente es tal la variedad disponible de sistemas de instalaciones y soluciones constructivas, que los proyectistas se ven obligados a tomar en consideración aquellas que puedan dar respuesta óptima al mayor porcentaje posible de sus trabajos ordinarios. Estos sistemas e instalaciones, con el uso continuado, llegan a parametrizarse y automatizarse de forma tal que no necesitan de mayor esfuerzo al normal desempeño para su adecuada justificación e incorporación a los proyectos. 25 PARTE 1.ª INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL CAPÍTULO 2.º PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
Llegado el momento de proponer soluciones y sistemas alternativos, por la causa que sea (incremento del grado de exigencia normativo, racionalización de costes, etc.), puede darse el caso de que su naturaleza específica haga necesaria la participación de un profesional con conocimientos avanzados y probada solvencia para justificar la elección, tanto en el plano técnico como en el económico y legal. Así pues, esta figura se hace necesaria, de manera paralela al ejercicio de innovación de cualquier despacho de proyectos, en el momento en que se tratan de introducir cambios sustanciales en las soluciones constructivas o cuando se carece de ellas para dar respuesta a nuevas necesidades de diseño. El desempeño de esta figura profesional no tiene tanto que ver con la justificación de los documentos básicos específicos en eficiencia energética como con un trabajo más multidisciplinar y profundo, por lo que se requerirá un alto grado de conocimientos en todas las áreas transversales del proyecto además de las propias de su especialidad, ya que sus propias decisiones pueden incluso llegar a condicionar de partida cualquier proyecto en todas sus dimensiones. La exigencia normativa en materia de eficiencia energética es tal hoy día, que no es de extrañar que esta intervención profesional participe ya en los primeros pasos del proceso de diseño pues será necesario aportar la máxima seguridad en cuanto a las consecuencias de una u otra decisión proyectual. Imagen 2.1: Primeros análisis energéticos conceptuales (fuente: los autores). Software: SG SAVE – Efinovatic. Hoy día se cuenta con las herramientas de software que nos pueden aproximar de una forma ágil al resultado energético final en un estadio muy preliminar y, quizá lo más importante, reaccionar con la necesaria agilidad a las más que habituales y necesarias versiones y cambios con mayor o menor calado en esta fase del proyecto. 26
Imagen 2.2: Análisis bidimensional de puente térmico (fuente: los autores). Software: THERM. Este técnico contará con toda una serie de herramientas especializadas destinadas a la evaluación preliminar también de los puntos singulares que empezarán a hilvanar la concepción constructiva del proyecto final. Y ya por último, este profesional colaborará con el resto del equipo de proyecto en la definición constructiva al detalle, que hasta ese momento quizá únicamente haya necesitado de valores referenciales (Valores de U, K , ؆, etc), y es ahora cuando deberá quedar justificado el cumplimiento de la normativa vigente. A continuación, relacionamos las competencias con las que deberían contar estos profesionales para un correcto desempeño profesional: • Conocimientos profundos en todas las disciplinas reguladas por la normativa de obligado cumplimiento en su área de desempeño, dado el amplio alcance de sus decisiones y justificaciones. • Dominio de las herramientas informáticas comunes para el equipo de proyecto y específicas para su área de desempeño. • Dominio de la técnica y de aquellas herramientas informáticas específicas para el cálculo y justificación de parámetros concretos, (transmitancias térmicas, puentes térmicos, cálculo de condensaciones, cálculos de valores de demanda energética, eficiencia de las instalaciones, cálculo de emisiones, etc.). • Conocimientos avanzados en construcción, instalaciones, legislación, valoración y gestión de proyectos. • Dominio de competencias transversales como la seguridad y salud, el control de calidad, la coordinación y colaboración práctica entre los diferentes integrantes del equipo. 27 PARTE 1.ª INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL CAPÍTULO 2.º PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
2.3.- La figura técnica independiente, consultor para la certificación de estándares de alta eficiencia energética Nos referimos ahora a los profesionales especializados en el diseño y justificación de los estándares constructivos y certificaciones medioambientales, todos ellos especializados en eficiencia energética y de carácter voluntario (Passivhaus, Breeam, Minergie, Leed, Verde, etc.). Estos técnicos deben incorporarse al desarrollo del proyecto desde los primeros estadios del mismo. Imagen 2.3: Software del cálculo especializado (fuente: los autores) Software: PHPP – Passivhaus Institut. Esta figura técnica se caracteriza por trabajar en base a un protocolo definido por una entidad con el rango de certificadora del proceso que trace el alcance de la misión técnica, el para qué y sobre todo el cómo. Cuenta con valores de referencia a alcanzar y, sobre todo, con procedimientos formales estandarizados (documentación a presentar y justificar en tiempo y forma) y con herramientas específicas y de obligado cumplimiento para alcanzar la certificación. Esta faceta profesional se deriva de una autoexigencia voluntaria ya que va más allá de lo exigido por la normativa de obligado cumplimiento en nuestro país. Estos estándares medio ambientales podrían definirse como el más alto objetivo de la eficiencia energética, ya que el grado de exigencia y de control sobre el resultado final es máximo. A continuación, se mencionan las competencias con las que deberían contar estos profesionales para un correcto desempeño profesional: • Conocimientos profundos en todas las disciplinas reguladas por la normativa de obligado cumplimiento en su área de desempeño, dado el amplio alcance de sus decisiones y justificaciones. • Dominio de las herramientas informáticas comunes para el equipo de proyecto y específicas para su área de desempeño. • Dominio exhaustivo de las herramientas informáticas específicas para dar cumplimiento al estándar de construcción o certificación que se esté tratando. 28
2.4.- La figura técnica para la ejecución de ensayos especializados (Termografía y Blower Door Test) Los progresivos avances en eficiencia energética hacen necesaria una figura especializada y totalmente independiente para la adecuada y progresiva implantación en nuestro país de estas técnicas de ensayo, tan necesarias como novedosas para la gran mayoría de profesionales del sector. Estas técnicas de ensayo deberán llevarse a cabo por especialistas en la materia para que el mercado valore adecuadamente su utilidad. En el momento en que se redactan estas líneas, estos ensayos tienen un carácter optativo y no son de obligado cumplimiento. Sin embargo, la recomendación e incluso la necesidad de incluirlos en la práctica cotidiana está sobradamente probada en los países con tradición y especialización en materia de alta eficiencia energética. A continuación, pasamos a relacionar las competencias con las que deberían contar estos profesionales para un correcto desempeño profesional: • Conocimientos suficientes en todas las disciplinas reguladas por la normativa de obligado cumplimiento en su área de desempeño. • Conocimientos suficientes de las herramientas informáticas específicas para dar cumplimiento al estándar de construcción o certificación que se esté tratando. • Conocimientos muy profundos y experimentados en lo referente a la puesta en práctica e interpretación de los ensayos específicos exigidos por el estándar o certificación en cuestión. 29 PARTE 1.ª INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL CAPÍTULO 2.º PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN
INTRODUCCIÓN A LAS COMPETENCIAS GENERALES Y ESPECÍFICAS A DOMINAR POR EL PROFESIONAL EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARTE I CAPÍTULO 3.º
CAPÍTULO 3.º Introducción a las competencias generales y específicas a dominar por el profesional en materia de eficiencia energética En este capítulo desarrollaremos una serie de conceptos básicos que hay que conocer para poder enfrentarse a un modelado/cálculo en eficiencia energética en edificación. Para iniciar este desarrollo de conceptos básicos se realizará una breve interpretación de la normativa específica y se expondrán una serie de fundamentos básicos para poder conocer el comportamiento del calor en cada uno de los elementos de la envolvente térmica, así como la influencia de los elementos de sombra. Se continuará con unas breves explicaciones del cálculo y comprobación de humedades de condensación y el cálculo y comprobaciones de puentes térmicos. Por último, se ofrecerán unas breves aclaraciones sobre la modelización y la certificación energética y el desarrollo de medidas de mejora. Estos fundamentos básicos son los siguientes: • Interpretación y desarrollo de la normativa especializada en proyectos y otras intervenciones técnicas. • Cálculo de parámetros característicos de la envolvente (fundamentos tratados en el DA DBHE/1). En este punto se estudiarán los diferentes procedimientos de cálculo de la transmitancia térmica de los elementos que conforman la envolvente térmica de una edificación. • Estudio y análisis del riesgo de condensaciones superficiales e intersticiales (fundamentos tratados en el DA DB-HE/2). • Cálculo y comprobación analítica de puentes térmicos (fundamentos tratados en el DA DB-HE/3). • Modelización energética. • Certificación energética. • Desarrollo y defensa de medidas de mejora. 3.1.- Interpretación y desarrollo de la normativa especializada en proyectos y otras intervenciones técnicas Las estrategias para una edificación sostenible y más eficiente consisten principalmente en desarrollar los siguientes puntos: • Optimización de los recursos naturales. • Disminución del consumo energético y usos de energías renovables. • Disminución de residuos, emisiones y ruido generados. • Disminución del mantenimiento, explotación y uso de los edificios. La normativa española en materia de eficiencia energética de los edificios únicamente desarrolla los procedimientos de disminución de consumo energético y usos de energías renovables. Estos son: • Aumento de eficiencia energética de las instalaciones. • Reducción de la demanda energética de los edificios. • Utilización de fuentes de energías renovables. 33 PARTE 1.ª INTRODUCCIÓN A LA SITUACIÓN ACTUAL PRINCIPIOS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN CAPÍTULO 3.º
El CTE – HE indica en sus exigencias básicas la normativa que regula los procedimientos anteriores. Normativa aplicada Estrategias de disminución del consumo y usos de energías renovables HE – 0 Aumento de eficiencia energética de las instalaciones. HE – 1 Reducción de la demanda energética de los edificios. HE – 4 y 5 Utilización de fuentes de energías renovables. Por lo que se refiere a los edificios de consumo casi nulo, desde el 28 de diciembre de 2019 está en vigor la normativa CTE-DB-HE-2019, que viene a regular su ejecución. CLASE D Viv. plurifamiliar Vivienda plurifamiliar DB HE 2006 DB HE 2013 propuesta DB HE 2019 CLASE C Viv. plurifamiliar CLASE B Viv. plurifamiliar CLASE D Viv. plurifamiliar A B C D E 140 120 100 80 60 40 20 0 Zona climática de invierno Edificios nuevos o ampliaciones edificios existentes Edificios de viviendas Climas peninsulares Consumo energía primaria no renovable Cep,nren (kWh/m2·año) Imagen 3.1. En el gráfico anterior (imagen 3.1), podemos observar la evolución de la limitación de consumo energético de energía primaria no renovable desde antes de la entrada en vigor del HE-2006 hasta la actualidad. Como hemos comentado anteriormente, la normativa aplicable a la eficiencia energética de edificios es el CTE-DB-HE 2019. Sin embargo no hay que olvidar la existencia de otra normativa que es fundamental para la eficiencia energética de los edificios que es el CTE-DB-HS 3. Hay que tener en cuenta que al aumentar la eficiencia energética de los edificios también estamos aumentando la estanqueidad de la envolvente térmica, ya que se está disminuyendo la permeabilidad de los huecos y se está limitando la relación de cambio de aire entre el exterior e interior de la envolvente. Por tanto, si no se dispone de un sistema artificial de ventilación, se producirá un aumento excesivo de CO2 lo que ocasionará un ambiente insalubre, un aumento de la humedad relativa del ambiente y problemas de humedades de condensación superficial. 34
fundacionmusaat.musaat.esRkJQdWJsaXNoZXIy MjE1NjQwNw==