La rehabilitación energética de los edificios en Construcción sostenible
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 Wikilibro: Construcción sostenible > Capítulo 3: Rehabilitación |
Sección 3
Características del parque edificado existenteLa envolvente térmica tiene un papel fundamental en la demanda energética para la climatización de las edificaciones. Para conocer sus características en edificaciones existentes es preciso tener en cuenta algunas cuestiones que, a su vez, permitirán establecer actuaciones que alcancen un elevado grado de eficiencia de las soluciones de rehabilitación: la época de construcción, los materiales y sistemas constructivos y el tipo edificatorio. Estas características están ligadas a su vez a los siguientes parámetros: Normativa técnica de aplicación Si no tenemos datos sobre la composición de la envolvente, se puede obtener información de la misma a partir de las normativas de aplicación en el momento de la redacción del proyecto o de la ejecución de la obra. La primera legislación, de aplicación general, encaminada a la consecución de ahorro energético fue el Real Decreto 1490/1975, adoptado como medida frente a los problemas derivados del encarecimiento de la energía tras la crisis del año 1973. Posteriormente se transpondría a la Norma Básica de la Edificación relativa a Condiciones Térmicas: NBE-CT-79, de obligado cumplimiento a partir de 1979, y que fue mantenida hasta el año 2006. A partir de septiembre de 2006 es de aplicación el actual Código Técnico de la Edificación, en su documento básico de Ahorro de Energía: CTE-DBHE1. Sólo las viviendas anteriores a 1975, acogidas a algún tipo de protección oficial, debían tener en cuenta un reglamento técnico en el que se limitaba la transmitancia de ciertos elementos de la envolvente térmica (muros y cubiertas fundamentalmente). Estas normas técnicas se inician en 1939 y se fueron sucediendo hasta el año 1975. En la siguiente tabla se recoge la evolución de los límites de transmitancia mínimos y máximos exigidos por los distintos reglamentos y para la totalidad de las áreas climáticas de España. En ella se incluyen normativas de viviendas protegidas previas a la entrada en vigor de la NBE-CT-79 (una del año 1939 y la otra de 1969). A modo de referencia también se incluyen los valores mínimos exigidos actualmente en el CTE. Si se relaciona dicho cuadro con la época de construcción de las edificaciones, según los datos del Censo de Población y Vivienda de 2001 (INE, 2001), las construcciones históricas y/o artísticas, así como la mayor parte de las viviendas construidas en las dos décadas del desarrollismo (años 60 y 70) presentan unas elevadas transmitancias térmicas. Del mismo modo, se desprende que el 71% de los edificios existentes destinados a vivienda son ineficientes en términos energéticos.
El comportamiento de la envolvente varía en función del tipo de materiales que la conforman, tanto por su naturaleza (metales, cerámicos, pétreos, plásticos y materiales compuestos) como por sus propiedades específicas derivadas, como la densidad aparente, conductividad térmica y el calor específico, entre otras. Además es preciso distinguir los materiales en función de su proceso de fabricación: artesanal o industrializado, y de las temperaturas a las que tiene lugar. Por otro lado, las condiciones económicas y sociales asociadas a cada periodo, como por ejemplo la disponibilidad de materiales o la forma de construcción, influyen directamente en la caracterización de la envolvente térmica. Hasta la industrialización, los sistemas constructivos que se utilizaban se basaban en materiales baratos y poco elaborados, y llevaban mucha mano de obra asociada a su puesta en obra. Esta forma de construcción prácticamente ha desaparecido por su elevado coste económico. La aparición de nuevos materiales, durante la segunda mitad del s. XX, ha posibilitado el desarrollo de otros sistemas constructivos. Por ejemplo, los avances en materiales bituminosos y plásticos determinaron el uso extendido de la cubierta plana, y actualmente son numerosos los materiales aislantes que permiten realizar o mejorar cerramientos con menor espesor eficaces desde el punto de vista térmico. Su incorporación al proceso constructivo propició edificios más ligeros y menos masivos que los existentes en épocas anteriores, y en los que se distinguía claramente estructura y cerramiento. Esto posibilitó también el incremento del número de plantas de las construcciones y de su superficie útil. Sin embargo este modelo implica escasa inercia térmica en los cerramientos de los edificios. En España, con climas con importantes oscilaciones térmicas en muchas zonas, este tipo de construcción no optimiza la relación del edificio con su entorno en términos energéticos. Tipología edificatoria Este parámetro está asociado en gran medida a la época de construcción. Por ejemplo, muchos edificios de periferias urbanas españolas tienen estructura vista, lo que implica la existencia de puentes térmicos en el cerramiento. Por el contario, en edificaciones tradicionales de los centros de ciudades españolas, la estructura suele ser de madera, por lo que los puentes térmicos pueden considerarse despreciables debido a la reducida conductividad térmica de este material. En el comportamiento térmico de la envolvente también es fundamental las características de los huecos, tanto el diseño de éstos, en cuanto a orientación, dimensiones y protecciones, como a los elementos que los componen, como tipo de acristalamiento y los materiales de carpintería. La disposición de los huecos también suele estar relacionada con el periodo de construcción y la tipología arquitectónica. Por ejemplo, la diferenciación entre estructura y cerramiento de ciertos sistemas constructivos modernos y la incorporación de los sistemas de climatización permitieron en su momento aumentar la superficie acristalada frente a las construcciones tradicionales. Como hemos visto, las variables que pueden ayudar a caracterizar la envolvente de una edificación son muy diversas y por ello, de cara a una posible actuación para la mejora del comportamiento energético, es necesario hacer un análisis específico y pormenorizado, no siendo posible generalizar absolutamente su comportamiento térmico en función de la época de construcción u otras simplificaciones. Junto a las descritas anteriormente, también hay que tener en cuenta la compacidad, la orientación y la configuración urbana, que determinan las posibilidades y necesidades de utilizar o protegerse de las condiciones climáticas y que son cuestiones de difícil valoración de una forma unificada. Para abordar esta complejidad, el arquitecto, por su conocimiento integral de la edificación, que incluye aspectos técnicos y energéticos y, además, los ligados al uso del edificio, el confort, el diseño arquitectónico y urbano, es un técnico muy adecuado para coordinar e intervenir en estas cuestiones. Para ello sería preciso tener en cuenta que la arquitectura es un “medio de transformación y cualificación de la energía” y por ello es posible “hacer emerger los recursos energéticos y económicos desperdiciados en procesos deficientes de interacción y transformación de la energía en el urbanismo y la edificación” (Pereda, 2011) |
Imágenes y recursos Imágenes Error al crear miniatura: Falta archivo Número de viviendas según el periodo de construcción Elaboración propia a partir de los datos del Censo de Viviendas 2001 (Instituto Nacional de Estadística, Enero de 2012)  Tipología de edificios. Edificio en Santander  Tipología de edificios. Edificio en el centro de Madrid  Tipología de edificios. Edificio en la periferia de Madrid |
Estimaciones de ahorro de energía de la rehabilitación frente a la nueva construcción.Habitualmente, cuando se habla de rehabilitación con criterios de sostenibilidad, se utilizan parámetros referentes a consumos, ahorros energéticos y económicos, referidos a la amortización de las actuaciones, obviándose en numerosas ocasiones un factor fundamental, relacionado directamente con el bienestar y la calidad de vida del usuario, como lo es el confort. En todas las definiciones que explican dicho concepto se hace referencia a las sensaciones que producen bienestar y satisfacción en el individuo en un ambiente determinado:
El Código Técnico de la Edificación, como se ha mencionado anteriormente, utiliza la palabra confort para establecer los objetivos de la reducción de la demanda energética, también hace referencia en sus objetivos al parámetro bienestar térmico, definido como las «condiciones interiores de temperatura, humedad y velocidad del aire establecidas reglamentariamente que se considera que producen una sensación de bienestar adecuada y suficiente a sus ocupantes» (CTE DB HE1) El ser humano vive inmerso en ambientes diferentes y su capacidad de adaptación le permite subsistir a los cambios, alcanzando el equilibrio térmico: «El cuerpo humano se encuentra en las mejores condiciones en un ambiente en el que el gasto de energía sea mínimo y el esfuerzo de adaptación que realice sea el menor posible» (Fariña 2001) La evaluación del confort térmico en el interior de un edificio es una tarea compleja, para la que existen diversos métodos, pues además de las variables cuantificables que influyen directamente sobre esta sensación, como son la temperatura y humedad del aire, la velocidad del aire, la actividad física y el arropamiento, existe una componente subjetiva, que en muchos casos es función de las costumbres y características metabólicas y físicas de las personas. No obstante, lo que sí es cierto es que a través de la intervención en la envolvente térmica del edificio podremos mejorar las condiciones higrotérmicas del interior de la edificación, independientemente del uso complementario de los sistemas activos para poder alcanzar el confort. En un estudio realizado en el año 2004 por el Instituto Nacional de Estadística (INE), a partir de los datos de consumo energético, se ponía de manifiesto que el 50% de los hogares españoles no disponen de sistemas de calefacción, así como que el número de instalaciones eléctricas de refrigeración en las viviendas había sufrido un incremento notable entre el periodo 1991 y 2001. Otro factor de gran interés que puede llevar a situaciones equívocas relacionadas con el confort y consumo es la llamada “pobreza energética”. Este concepto fue definido en Gran Bretaña en 1988 y comprende a los consumidores que destinan más del 10% de sus ingresos familiares a pagar las facturas de energía de su vivienda, si destinan más del 20% se denomina “pobreza energética severa”. A pesar de que podría considerarse intrascendente, a esta situación actualmente, en Europa, se enfrentan unos 50 millones de personas. Para el caso concreto de España, el informe “Evaluación de la pobreza energética en Bélgica, España, Francia, Italia y Reino Unido”, llevado a cabo dentro del marco del proyecto Europeo EPEE (European Fuel Poverty and Energy Efficiency) pone de manifiesto datos muy relevadores: «En el año 2005, de acuerdo con el sondeo SILC , el 9%, es decir 1,36 millones de hogares, contestaron que no podían hacer frente a los costes para mantener su hogar en condiciones óptimas de confort. El único sondeo comparativo a nivel nacional fue el sondeo realizado sobre condiciones de vida de los hogares llevado a cabo por el Instituto Nacional de Estadística (www.ine.es) en el 2004. El sondeo especificó que el 9% de los hogares españoles había tenido dificultades para mantener su hogar a temperatura óptima de confort» (UE, 2011) «De acuerdo con el sondeo SILC, el 3,3 %, es decir 0,5 millones de hogares contestaron que se encontraban en deuda con las facturas de energía, agua y gas de los últimos meses» En este sentido, es muy probable que se hayan agravado significativamente desde 2004 las condiciones recogidas en dicho informe, teniendo en cuenta la situación actual de crisis económica de nuestro el país. Y, ello implicaría un considerable aumento del porcentaje de hogares españoles que no pueden hacer frente a las facturas de energía y que, por tanto, no alcanzan las condiciones de confort adecuadas. Por ello, se reafirma el papel relevante de la rehabilitación de la envolvente térmica del edificio frente al resto de actuaciones, pues un buen diseño de los sistemas constructivos que la caracterizan reduce, e incluso, en algunas zonas climáticas, elimina el consumo energético y, con ello, el gasto correspondiente a la energía consumida en climatización a lo largo del año. |
Imágenes y recursos Imágenes  Porcentaje de pérdidas por actuación en la envolvente  Pared medianera en el centro de Madrid  Termografía de pared medianera en el centro de Madrid  Reducción de perdidas por actuación en la envolvente |
Aspectos bioclimáticos ligados a la rehabilitaciónDesde un un planteamiento de reducir la insostenibilidad en las edificaciones existentes, sería preciso analizar las posibilidades de incorporar estrategias pasivas que mejoran las condiciones de confort sin incrementar el consumo de energía y, posteriormente, plantear otro tipo de instalaciones para cubrir los periodos en que los sistemas pasivos no son suficientes para garantizar la habitabilidad. La descripción completa de las herramientas para el análisis que permita evaluar la incoporación de estas estrategias en la edificación así como recomendaciones para la obtención de los datos climáticos puede encontrarse en la sección 02. |
Criterios generales de intervención en la edificaciónA continuación se señalan las estrategias generales a la hora de abordar un proyecto de rehabilitación en las edificaciones existentes teniendo en cuenta criterios de sostenibilidad, y que se irán concretando en medidas más concretas en función de todos los condicionantes que intervienen en el proyecto: técnicos, sociales, económicos. Este listado de recomendaciones es la versión ampliada de la que aparece en el libro A Green Vitruvius. Principles and practice of sustainable architectural design (EU, 1999), en la que se han incluido algunos aspectos específicos de los barrios incluidos en este estudio. En relación a éstas, hay que señalar la importancia de las medidas que afecten al uso y mantenimiento de las edificaciones, ya que son a las que normalmente se presta menor atención y porque son las que finalmente producirán mayores mejoras ambientales a corto, medio y largo plazo. CALEFACCIÓN Reducir la demanda de energía
Mejorar la eficiencia energética
Reducir la demanda de energía
Mejorar la eficiencia energética
ILUMINACIÓN Reducir la demanda de energía
Mejorar la eficiencia energética
. AGUA Reducir la demanda de energía
Mejorar la eficiencia
MATERIALES Reducir la demanda de energía
GESTIÓN DEL EDIFICIO Reducir la demanda de recursos del edificio
Mejorar la eficiencia del edificio
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Actuaciones en la envolvente de las edificacionesComo conclusión hemos establecido que las estrategias de mejora de la envolvente en una edificación existente han de ser valoradas en función de todas las variables descritas y de su relación con el medio próximo. Las medidas de tipo pasivo, como es la mejora de la capacidad aislante del cerramiento, aunque pueden suponer una mayor inversión inicial, tienen un periodo de amortización más largo que medidas destinadas a sustituir los aparatos de climatización, y se rentabilizan tanto más cuanto mayor sea la severidad del clima en invierno y el precio del combustible empleado, y por supuesto cuanto peor sea la situación inicial del inmueble. En la siguiente tabla se muestra un resumen de los posibles ahorros en la demanda energética a través de la envolvente térmica de algunos tipos genéricos de edificaciones después de una actuación de rehabilitación energética que contempla transmitancias menores a las exigidas en el actual DB-HE1. Tabla. Porcentaje de reducción de demanda en diversos tipos de edificios por mejora de la envolvente térmica para cumplir las exigencias del CTE-DB-HE1. Estudio de casos reales extraída de Luxán, 2008 Estos datos se han obtenido para el estudio de casos reales en el municipio de Madrid, aunque son extrapolables a numerosas localidades españolas. De estos datos se desprende que la mejora de la eficiencia energética de los edificios que se encuentren en peores condiciones revierte un efecto mayor en términos de ahorro energético, con costes idénticos o similares. Teniendo en cuenta estos datos es recomendable que las intervenciones sobre la envolvente térmica contemplen mejoras superiores a los valores exigidos actualmente en el Código Técnico de la Edificación (CTE DB-HE1). El motivo es que esto implica un pequeño incremento en la inversión y supone una importante reducción de la demanda de energía. En la siguiente tabla se pueden apreciar las diferencias de reducción de pérdidas en relación al coste de inversión de colocación de un aislamiento por el exterior en distintos tipos de edificios, con características diferentes. No obstante, teniendo en cuenta que las previsiones de cambio climático para España estimadas por diversos estudios de la Agencia Española de Meteorología indican un incremento considerable de las temperaturas, habrá que tener en cuenta que las condiciones en verano a largo plazo serán más cálidas y buscar estrategias para evitar el sobrecalentamiento, creando elementos adecuados y eficaces para la protección solar en verano, que además pueden tener una gran repercusión no sólo en la actualidad, sino también en el futuro. Otra cuestión que puede también tener relevancia es la elección de acabados exteriores de color claro en los materiales, como es el caso de la cubierta, que tiene mayor exposición solar y menor repercusión sobre edificios colindantes. A modo de ejemplo, en una trama urbana: con una temperatura exterior de 36 ºC, un tejado de teja cerámica clara alcanzaría una temperatura de 38 ºC. Con la misma teja, pero de color marrón, alcanzaría los 48 ºC y si la teja fuera negra llegaría a 76 ºC, con una influencia inmediata en las condiciones de los espacios inferiores y sus necesidades de confort. Si a esto añadimos que el número de aparatos de aire acondicionado se está incrementando continuamente, instalándose cada año aproximadamente en un 2% de las viviendas españolas existentes. Esto se puede atribuir no sólo a la búsqueda de una imagen de prestigio, sino también a que las normativas basadas sólo en mejoras para calefacción no tienen en cuenta el sobrecalentamiento en verano y priman los aislamientos, sin valorar también la masa térmica de las construcciones. Por eso, complementariamente al análisis de las transmitancias térmicas de los sistemas constructivos que caracterizan la envolvente de un edificio determinado, se ha de tener en cuenta la conveniencia o no de buscar inercia térmica en la construcción. Como hemos indicado, en los climas más habituales en España, con elevadas oscilaciones térmicas entre el día y la noche y las estaciones del año, en edificaciones con un uso permanente, disponer de sistemas de acumulación térmica pasivos, puede suponer importantes ahorros energéticos. Por ejemplo, en aquéllos casos en los que sea conveniente el empleo de inercia térmica, es conveniente aislar los edificios por el exterior de tal forma que la masa térmica útil de los sistemas constructivos en contacto directo con los espacios habitables sea mayor y éstos participen en la mayor estabilidad térmica de la construcción. En resumen, todas las medidas destinadas a la mejora de la capacidad térmica de la envolvente de los edificios deben adecuarse a cada caso concreto y tener en cuenta no sólo los aspectos técnicos señalados, sino otras cuestiones como el nivel de protección de la construcción, el impacto acústico, la posibilidad de colocar andamios para la ejecución de las obras o la accesibilidad y, además, otros más subjetivos, como la modificación de la estética de los edificios o la calidad urbana resultantes de los espacios rehabilitados. |
Reflexiones sobre la inversión económica en la rehabilitaciónDe cara a proponer las posibles actuaciones de rehabilitación energética, es de interés la estimación de la relación entre la inversión necesaria para llevar a cabo las obras necesarias y la cantidad de energía ahorrada como resultado de la misma. La estimación de la inversión en aislamiento puede determinarse mediante distintos métodos desarrollados por distintas instituciones, entre los simplificados cabe mencionar el desarrollado por la Asociación Nacional de Fabricantes de Materiales Aislantes (disponible en su página web: www.andimat.es) en el que tan sólo es preciso elegir el periodo de construcción de la edificación (antes de 1979 o entre 1979-2006), la superficie de los sistemas que conforman la envolvente constructiva y el tipo de actuación a realizar (sin rehabilitación, rehabilitación CTE y rehabilitación mejorada). No obstante, dada la elevada variedad de sistemas y de materiales utilizados en los distintos periodos constructivos, para la obtención de estimaciones más precisas es preciso recurrir a métodos detallados como algunos de los que señalaremos a continuación. Previamente a su utilización, será necesario estimar el cálculo de la demanda energética necesaria para alcanzar unas condiciones de confort interiores en función de las condiciones ambientales de la localidad en donde se ubique el edificio objeto de estudio. El cálculo puede realizarse así, teniendo en cuenta las temperaturas horarias medias para cada mes, de tal forma que la demanda de energía a lo largo del año, en kWh/m², sería el producto de la transmitancia térmica del elemento, en W/m².K, sobre el que intervenir por el resultado de la suma de la diferencia de las temperaturas interiores y exteriores, en grados centígrados, durante las horas de funcionamiento de la instalación en cada mes: Emes = Σhoras [U x ((tº confort interior – tº horaria exterior) x número de días del mes)] / 1.000 De forma simplificada, el consumo de energía para alcanzar las condiciones de confort también puede determinarse mediante el uso del parámetro de grados día 20/20 que nos señala los grados centígrados que es necesario aportar, durante un periodo de tiempo, para alcanzar la temperatura base de 20ºC. De tal forma que, cuanto menores sean dichos grados día, menor será la diferencia de temperatura entre la de base y la exterior, llegando a anularse cuando la última sea superior a la anterior. El Ministerio de Industria, Energía y Turismo, a partir del Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía, ha publicado una guía técnica que bajo el nombre de “Condiciones climáticas exteriores de proyecto” recoge los grados día de calefacción así como los de refrigeración de distintas localidades españolas (disponible en la página web del Ministerio así como en la del IDAE). La energía consumida mediante este método será la resultante del producto de la transmitancia térmica del sistema constructivo de estudio, en W/m².K, por los grados día y el número de horas de funcionamiento del sistema, para cada mes objeto de estudio. Por otra parte, hay que tener en cuenta que dicho consumo de energía está determinado por el rendimiento de la caldera o sistema de producción, por lo que, a la energía consumida inicial y final se le repercutirá el rendimiento de la instalación que, en el caso de las de gas natural y gasóleo se considera un 85%. De tal forma que, el ahorro de energía, en kWh/m², entre la situación inicial y final del sistema constructivo será la diferencia de los valores obtenidos a partir de los métodos señalados con anterioridad, repercutidos por el rendimiento del sistema. Con este ahorro de energía, se puede, a su vez, estimar el ahorro de emisiones de kg CO2 por metro cuadrado, según las bases de datos del Ministerio de Medio Ambiente. Complementariamente a la cantidad de energía que previsiblemente se consume en función de la transmitancia inicia y final del sistema constructivo objeto de estudio, se ha de disponer del espesor de aislamiento necesario así como el coste de su instalación, estimable de acuerdo con bases de datos de presupuestos. Basándonos en lo anteriormente mencionado, la estimación de inversión-amortización puede aportar el número de años necesario para que la inversión se amortice, suponiendo unas variables constantes a lo largo de los años, o determinar el espesor de aislamiento más rentable en función de un horizonte económico y de unas tasas de inflación previstas. En cuanto al primero, esto es, el método para la estimación de los años en los que se amortiza una intervención. Será necesario conocer el coste del material necesario y la puesta en obra de la intervención planteada. Conocido éste, la relación entre inversión/amortización será la existente entre el coste estimado de la actuación y el ahorro de energía, en €/m², siendo ésta el producto de dicho ahorro energético por el precio de la energía empleada en la climatización de la vivienda, local o edificio (consultar base de datos disponibles en www.energuia.com/es). El otro método es aquél que proporciona el espesor óptimo de aislante para su máxima amortización teniendo en cuenta un horizonte económico así como otras variables tales como los porcentajes de la tasa de revisión de energía, interés menos impuestos e inflación prevista. En base a dichos factores se determina un coeficiente, denominado VAN, que se le aplicará al ahorro de energía para cada espesor de aislamiento térmico en comparación con el inicial, y que se calcula según la expresión: Coeficiente VAN = t (tn – 1) / t –1 Donde t = (1 + 0.01x b) / (1+ 0.01 x r); b = aumento previsible del coste de la energía en %; r = tasa de actualización neta en % (equivalente al interés bancario deducidos los impuestos y la inflación); n = número de años a que se efectúe el estudio (horizonte económico). El valor actual neto será, por lo tanto, la diferencia entre el ahorro de energía repercutido por el coeficiente VAN para cada espesor de aislamiento en comparación con el inicial, y el coste del material necesario con su puesta en obra, en €/m². Con los valores actuales netos determinados para los distintos espesores de aislamiento, se dibuja una curva en la que el espesor de aislamiento óptimo será aquél en el que se produzca un punto de inflexión tal que el valor actual neto disminuya. Si éste no se produjese, cualquiera de los espesores estudiados son amortizables en el horizonte económico propuesto, siendo de mayor interés el último espesor de los tramos de mayor pendiente. A tal respecto, es interesante observar las curvas dibujadas por los distintos sistemas, no sólo en función de los espesores sino también del combustible empleado, observándose que la amortización más rentable es aquélla que se produce con el uso de gasóleo doméstico como combustible. |
Información sobre programas y ayudas para la rehabilitación energética de edificiosInformación sobre ayudas a la rehabilitación energética en España Base de datos de IDAE de ayudas a la eficiencia energética publicadas por Comunidades Autónomas
Plan de renovación de la envolvente de las edificaciones Plan de ahorro de energía en edificios de vivienda Castilla y León Ayudas para fachadas y cubiertas 2012
Plan de Renovación de ventanas, huecos y protecciones solares Extremadura Ayudas para la rehabilitación de viviendas (incluye mejora de la eficiencia energética)
Plan Renove de Ventanas en Viviendas Mejora de la Sostenibilidad y Eficiencia Energética de las Edificaciones |
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