Diseño de edificios de elevada eficiencia energetica en Construcción sostenible
Wikilibro: Construcción sostenible > Capítulo 4: Eficiencia energética en edificación |
Sección 3
El objetivo último de la eficiencia energética en la edificación es, como se ha dicho, reducir el consumo de energía primaria, y consecuentemente las emisiones de CO2 a la atmósfera debido a la actividad constructiva y sobre todo, al uso y explotación de los edificios. Para conseguir este objetivo de reducción de consumo energético, es necesario entender una concepción en la que el edificio supera su papel de consumidor de energía para convertirse en una infraestructura energética urbana, capaz de generar, recibir, almacenar y distribuir energía térmica y eléctrica de forma inteligente, reduciendo el impacto energético y ambiental provocado por el hecho de construir. Y ello sin renunciar a la estética, ni a la transparencia, ni a la ligereza, ni al resto de condicionantes técnicos, espaciales y formales propios de la Arquitectura.
Efectivamente, hoy en día la consecución de un adecuado nivel de confort en los edificios se suele confiar fundamentalmente, a los sistemas convencionales de climatización; en menor medida a los sistemas y soluciones pasivas; y apenas se presta importancia a la influencia de la forma arquitectónica. La eficiencia energética en la edificación exige alterar el orden de estas estrategias y proponer un esquema inverso, donde la mayor parte del confort se consiga gracias a la forma, la proporción, los materiales y la orientación elegidos; en menor medida, pero de forma decidida, a los sistemas pasivos, que aprovechan las condiciones climáticas del entorno; y, por último, a los sistemas activos de alta eficiencia alimentados con energías renovables. Basándose en estos principios, la metodología que debe llevar un diseño que quiera ser eficiente energéticamente deberá seguir la siguiente eco-lógica:
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Demanda Energética y Consumo EnergéticoLlamamos demanda energética de un sistema a la energía que necesita para realizar su función. En un edificio, por tanto, la demanda energética será la energía necesaria para que el edificio funcione con los estándares de confort (térmico, lumínico) adecuados, y cumpliendo con todos los requerimientos básicos de su función.
El objetivo final de la eficiencia energética es reducir el consumo de energía en los edificios, luego para ello podemos
El tipo de energía que se use para satisfacer estas demandas puede ser eléctrica o térmica, y la fuente de energía primaria puede ser fósil, nuclear o renovable.
La ubicación es clave en el comportamiento de un edificio, ya que determina las características climáticas que influyen en él, afectando a las demandas de calefacción, de refrigeración o de iluminación. Dichas condiciones climáticas se pueden dividir en macroclimáticas y microclimáticas.
El uso final de un edificio condiciona lógicamente la demanda energética de éste. Un edificio de oficinas tendrá necesidades muy diferentes en calidad y cantidad de energía que una vivienda, un hotel o un hospital. La demanda variará asimismo de forma diferente a lo largo del día.
El diseño del edificio tiene una enorme repercusión en su demanda energética. Es determinante buscar soluciones que garanticen unas demandas energéticas mínimas cubiertas mediante climatización artificial y que se aproveche al máximo la radiación solar y la iluminación natural. La forma y proporción del edificio influye determinantemente sobre:
Es evidente que la calidad constructiva afectará directamente al consumo energético. El nivel de aislamiento térmico, la estanqueidad al aire, el tipo de vidrio empleado, los detalles constructivos que eviten los puentes térmicos, etc., determinarán la transferencia de energía entre el edificio y el entorno, y por lo tanto, su demanda energética. En este punto es fundamental hacer un comentario sobre la importancia de la puesta en obra de los elementos y materiales constructivos, ya que unos materiales muy buenos y costosos pueden, si están defectuosamente colocados, tener un comportamiento térmico muy malo, penalizando a todo el edificio en su consumo energético.
Es uno de los aspectos críticos, y en el cual también podemos actuar. Los hábitos que tengan los diferentes usuarios pueden conllevar diferencias en los consumos energéticos enormes. Hábitos como la temperatura a la que tengan el edificio, la ventilación que realicen, la utilización correcta de los sistemas de protección solar, etc., tienen un impacto enorme. La optimización de la operación del edificio es un factor crítico para la consecución de ahorros de energía, por lo que es especialmente importante actuar en acciones de formación y sensibilización en este sentido.
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Estrategias de reducción de demanda de calefacciónCuando el objetivo es reducir las demandas de calefacción en los edificios, la estrategia consiste en captar la mayor energía solar posible, almacenarla y distribuirla en el edificio, y finalmente conservarla durante las horas en las que no existe esa ganancia solar. Dicho en otras palabras, el arquitecto debe diseñar un edificio que permita que la radiación solar penetre en su interior, y por otra parte la envolvente térmica debe garantizar, a través del aislamiento de fachadas, vidrios adecuados y estanqueidad en carpinterías, que las pérdidas de energía a través de la envolvente sean las menores posibles. Todos los componentes poseen una parte masiva que almacena la energía solar captada, emitiendo esta energía en forma de radiación térmica con un desfase temporal (mas tarde) que depende de las características de los materiales empleados. Básicamente existen dos tipos de sistemas: el que exclusivamente tiene un muro masivo, tras un vidrio (el cual produce el efecto invernadero, favoreciendo la absorción de energía del muro) y los que, además, combinan el almacenamiento con la convección introduciendo el aire caliente en el espacio que queremos calentar. El aislamiento térmico La influencia del aislamiento térmico es decisiva para obtener edificios energéticamente eficientes. Con unos niveles de aislamiento mayores a los normativos actualmente, podríamos ahorrar mucha energía en los edificios, sobre todo en los que tengan importantes demandas de calefacción. La diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de un edificio genera un flujo de aire constante a través de grietas, juntas entre materiales, etc. El volumen de aire infiltrado dentro del edificio dependerá de la superficie total de estas pequeñas aberturas o juntas, así como el gradiente térmico, y el grado de exposición al viento de la fachada. Las infiltraciones tienen un impacto muy importante tanto en el nivel de eficiencia energética del edificio, como en el confort de sus usuarios. Resulta evidente que cuando la temperatura exterior es baja, tener un ingreso de aire frío dentro del edificio aumentará las cargas de calefacción, así como a la sensación del confort de los usuarios que se sitúen cerca de dichas infiltraciones. Hemos visto como las superficies de vidrio permiten las ganancias solares, permitiendo a la radiación solar atravesarlas calentando el edificio. Sin embargo, en ausencia de radiación solar directa, y cuando las temperaturas exteriores son bajas, los huecos son un elemento delicado, porque a través suyo se producen una gran cantidad de pérdidas de energía hacia el exterior, al tener, lógicamente una mayor constante de conductividad térmica (λ)que un cerramiento opaco masivo. Una medida que puede tener un gran impacto en el ahorro energético sobre todo en climas fríos, pero también en climas cálidos es la instalación de un sistema de recuperación de calor. Los recuperadores de calor permiten la renovación del aire interior de un local conservando y recuperando la energía utilizada para climatizar este aire. |
Estrategias de reducción de demanda de refrigeraciónEn los climas continentales como en el que nos encontramos en España, lo habitual es tener demandas de energía térmica tanto para calefacción como para refrigeración. Hemos visto como la estrategia en invierno es captar el máximo de energía, almacenarla y conservarla. En verano, la estrategia fundamental es evitar el sobrecalentamiento del edificio minimizando la radiación solar sobre los vidrios de fachada, ventilando y refrigerando el edificio cuando la temperatura exterior descienda, y reduciendo las cargas internas, sobre todo en el sector terciario.
Las protecciones solares del hueco acristalado son sin duda la medida más eficaz y rentable económicamente para reducir las demandas energéticas de refrigeración, especialmente en edificio de oficinas con un ratio vidrio/opaco elevado. El dimensionado de las protecciones solares fijas depende de la orientación de la ventana considerada (y también de la latitud). Estrategias de Ventilación y refrigeración Una de las estrategias más interesantes a la hora de reducir las cargas de refrigeración es el uso de la ventilación de los edificios. La entrada de aire a temperatura inferior a la de confort favorece la disipación del calor acumulado en la masa térmica, “descargando” térmicamente el edificio y actuando también sobre la sensación de confort de los ocupantes, aumentando la evapotranspiración. El Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, RITE, obliga a incorporar un sistema de enfriamiento gratuito (también conocido por su denominación en inglés, free cooling), basado en la inyección de aire exterior en aquellos sistemas todo aire cuyo régimen de funcionamiento exceda de 1000 horas/año. El ahorro de energía que comportan es considerable en grandes instalaciones gracias al aprovechamiento de las energías del entorno siempre que esto sea posible. |
Estrategias de eficiencia energética en iluminaciónIluminación Natural El Código Técnico de la Edificación hace obligatorio el aprovechamiento de la luz natural, mediante la instalación y utilización de sistemas de control y regulación, en aquellas zonas en las que la aportación de luz natural así lo permita. Por esta razón, lo que antes era exclusivamente una elección del proyectista es ahora obligación normativa. Un sistema de alumbrado energéticamente eficiente permite obtener una importante reducción del consumo, sin necesidad de disminuir sus prestaciones de calidad, confort y nivel de iluminación.
Los valores exigidos están dentro de los estándares actuales en oficina, con iluminación fluorescente y alta frecuencia, pero supone un gran avance en otras instalaciones hoy en día menos eficientes como escuelas, hoteles, etc.
Con este punto se hace imprescindible contar con un sistema de gestión de alumbrado en el edificio. En el caso de edificios pequeños será muy interesante la utilización de sistemas de control incorporados a las luminarias.
En función de las necesidades del local a iluminar, se eligen las fuentes de luz, equipos auxiliares y luminarias.
El equipo auxiliar influye de forma determinante en la eficiencia energética del conjunto. Los balastos electrónicos ofrecen numerosas ventajas respecto a los electromagnéticos, tanto en confort de iluminación como en lo que a ahorro energético se refiere:
La distribución de la luz puede tener dos funciones diferenciadas, una funcional donde lo importante es dirigir la luz de forma eficiente, y otra decorativa para crear un determinado ambiente y resaltar ciertos elementos. Una iluminación adecuada y eficiente conseguirá un compromiso entre ambas funciones.
Los sistemas de regulación y control apagan, encienden y regulan la luz según interruptores, detectores de movimiento y presencia, células fotosensibles o calendarios y horarios preestablecidos. Permiten un mejor aprovechamiento de la energía consumida, reduciendo los costes energéticos y de mantenimiento, además de dotar de flexibilidad al sistema de iluminación. El ahorro energético conseguido al instalar este tipo de sistemas puede ser muy relevante.
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