Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Resumen Proyecto:
Se ha proyectado una intervención sobre un edificio protegido como patrimonio arquitectónico, contemplando el carácter y escala de infraestructura urbana del edificio en la ciudad de Madrid. Se ha dotado al edifico de una instalación de paneles fotovoltaicos incorporados a la cubierta, que abastecen la demanda de energía eléctrica en su consumo base. La demanda de frío y calor para la refrigeración del edificio se resuelve inicialmente con una instalación de bombas de calor condensadas por agua asociadas a la geotermia de baja entalpía, y se complementa con la conexión a la red general del anillo energético del Matadero. Se ha previsto que se pueda ceder energía al anillo de agua para refrigeración del Matadero en los casos en los que la demanda del edificio sea menor a la generada.
Memoria descriptiva
Agentes del Proyecto
– Promotor: Ayuntamiento de Madrid, Área de Economía y Hacienda, D. G. de Patrimonio
– Proyectistas: PesqueraUlarguiarquitectos
– Dirección Obra: Cleto Barreiro y Jimena Robles (D.G. Patrimonio) y PesqueraUlarguiarquitectos
– Otros Agentes: JG Ingenieros, Eutecaproyectos y estructuras, JoaquínAntuña (UPM), B&V aparejadores, Local4 Paisajismo y CGM telecomunicaciones
Antecedentes
El proyecto es una Adaptación del proyecto de rehabilitación desarrollado entre los años 2009-11, fruto del proyecto ganador del concurso de ideas convocado por el Ayuntamiento de Madrid en 2007. Dicho proyecto de rehabilitación para uso administrativo municipal se retoma en 2015-6 para recuperar este patrimonio municipal que combine el uso administrativo previsto con nuevas demandas dotacionales. Como consecuencia de ello se redacta esta Adaptación del Proyecto de rehabilitación en 2016-17.
Descripción del Proyecto
El proyecto se estructura en torno a las siguientes ideas principales:
El mercado abierto a la ciudad: el proyecto trata de mediar entre las diferentes partes de la ciudad que surgen al norte, sur, este y oeste con seis entradas que se abren a las tres orientaciones del edificio y se suman a la principal, sobre la Plaza de Legazpi.
Una única construcción para siete edificios: sobre el antiguo mercado se concentra la totalidad del nuevo programa solicitado. Fruto de la estrategia de creación de los seis nuevos pasos que atraviesan el antiguo edificio, el mercado queda dividido en siete partes que distribuyen el programa.
El patio como espacio de encuentro: se propone crear un espacio verde público que se convierta en cruce de todos los recorridos que se generan de uno a otro pasaje y que permiten atravesar el edificio en recorridos que unen una con otra parte de la ciudad. El espacio es concebido como un jardín, con zonas estanciales de diferentes tamaños para el descanso y el encuentro. Las fachadas del patio se disponen continuas y sin ningún tipo de interrupción. El patio se entiende así como un espacio libre e independiente de los usos que se generan en sus tres lados.
Diseño de las fachadas: aceptando la composición del mercado desde su origen, se propone sustituir los muros de ladrillos ciegos, por una nueva fachada que se adecue las necesidades como espacio de trabajo. La calidad ambiental de un espacio de oficinas moderno requiere del uso de luz natural, filtrada y difusa. Dada la geometría del mercado, con fachadas se separan 35m, esta necesidad de aprovechamiento de las fachadas exteriores se hace todavía más necesaria. A su vez, el diseño de estos nuevos cerramientos facilita un elevado nivel de aislamiento térmico al edificio, con soluciones que cumplen los estándares más exigentes. Así, se disminuyen al máximo las superficies transparentes, convertidas en unos huecos apaisados profundos. El resto de la fachada está compuesto por un tramo ciego en la parte inferior y lamas cerámicas en la parte superior. La primera permite alojar una red de ventiloconvectores. La segunda introduce luz difusa al plano interior. El uso de elementos cerámicos, tanto en la parte superior como en la inferior, pretende respetar la memoria del pasado del edificio, manteniéndose tanto el color como la esencia del material que sigue predominando en la mayor parte de la superficie del mercado.
Prestaciones del Edificio
El Proyecto se adapta a las exigencias básicas del Código Técnico de la Edificación. Son requisitos básicos conforme a la CTE, los relativos a la funcionalidad, seguridad, salubridad, ruidos, y ahorro de energía. Se establecen estos requisitos con el fin de garantizar la seguridad de las personas, el bienestar de los usuarios y la protección del medio ambiente. El proyecto, la construcción y la adecuada conservación del edificio deben satisfacer estos requisitos básicos.
Memoria constructiva
El edificio se ha diseñado con el objetivo de que se reduzca la demanda energética del mismo y la producción de energía sea la más eficiente, entorno a los siguientes conceptos:
- Estudio de la envolvente térmica del edificio de forma que se reduzcan las demandas de calefacción y de refrigeración.
- Conexión alanillo energético existente en Matadero de Madrid de forma que la producción complementaria de frío y calor se realice mediante máquinas que proporcionan el máximo rendimiento.
- Estudio de los vidrios utilizados de forma que, reduciendo las demandas de calefacción y de refrigeración, se logre la máximacantidad de iluminación natural y se minimice la demanda energética de iluminación.
- Uso de luminarias de diodos (“LED” en inglés) que permiten grandes reducciones en el consumo energético de iluminación.
De esta forma se han conseguido reducir al mínimo posible (teniendo en cuenta las limitaciones que impone el que se trate de la rehabilitación de un edificio existente) los consumos energéticos del edificio.
Sustentación del Edificio y Sistema Estructural
Justificación de las características del suelo y parámetros a considerar para el cálculo de la parte del sistema estructural correspondiente a la cimentación.
Para el análisis de las solicitaciones producidas en la estructura se ha seguido el método de la generación de modelos combinados de barras y elementos superficiales, formulados estos últimos mediante el Método de los Elementos finitos. De este modo, en análisis elástico, se ha comprobado el dimensionado con consideración de agotamiento en rotura de las secciones de hormigón armado y de variación lineal de las tensiones normales en las secciones de acero, con el efecto de la inestabilidad por pandeo de los elementos comprimidos. Para las cimentaciones, se han tomado las reacciones de las estructuras sobre los elementos de apoyo, que se han dimensionado en rotura para la resistencia y por comprobación de la tensión admisible en el terreno.
Las verificaciones seguidas son las habituales de ELU y ELS de la instrucción EHE para los elementos de hormigón armado. Para los elementos metálicos se han seguido las prescripciones de NBE EA 95, en régimen elástico. Para los elementos de madera se ha seguido lo prescrito en la parte EM del CTE, a falta de otra normativa. Además, en todos los casos se han considerado las prescripciones del CTE y las recomendaciones de los Eurocódigos, si bien éstos últimos no son de obligado cumplimiento. Se ha considerado las acciones que actúan sobre el edificio soportado según la norma NBE-AE-88 y la parte de acciones del CTE.
Sistemas de Envolventes y Acabados
El programa Herramienta Unificada Lider-Calener demanda la creación de una base de datos para crear los cerramientos de los mismos materiales que el proyecto en estudio. Por ello se han usado los materiales ya presentes en la base del programa, completados con el panel aislante de 25 cm empleado en la cubierta.
Sistemas de Acondicionamiento e Instalaciones
El sistema de climatización consiste en unidades de tratamiento de aire mediante circuito de agua a cuatro tubos, ya que puede proporcionar frío y calor de forma simultánea a los distintos espacios.
De forma general, la selección del nivel de confort en cada estancia se realiza de forma centralizada para las zonas comunes, y con controles locales en los espacios cerrados con ocupación habitual (despachos, salas de reuniones, etc.).
Mediante el sistema de climatización se cumplen las exigencias de bienestar e higiene según se indica en el RITE: Los requerimientos de calidad térmica del ambiente (IT 1.1.4.1), de calidad de aire interior (IT 1.1.4.2.), de calidad acústica (IT 1.1.4.3.), y de exigencia de higiene (IT 1.1.4.4.).
Equipos de producción
La producción de agua fría y caliente consiste en la conexión de la instalación a un servicio externo de climatización urbana (“districtheating + cooling” en inglés) existente en Matadero por el trazado señalado en la imagen 1; con apoyo de unidades bomba de calor con condensación sobre pozos de geotermia, y funcionamiento con inversión de ciclo. El sistema de producción de agua fría y caliente para climatización se ha seleccionado atendiendo a los siguientes criterios:
- El sistema proyectado externaliza el servicio de climatización, lo cual supone un ahorro en mantenimiento y reduce las emisiones de CO2debido a la gran eficiencia energética de la central de producción urbana. Las necesidades térmicas globales del edificio son 4.035 kW para refrigeración y 3.743kW para calefacción.
- El apoyo de geotermia proyectado ofrece una gran eficiencia energética del equipo de producción, combinado con la sostenibilidad para el medioambiente que supone la condensación sobre agua freática/subsuelo. Se equiparán dos bombas de calor de 230 kW de potencia frigorífica, y 47 kW de consumo eléctrico.
Equipos de distribución
La distribución de agua consiste en varios circuitos a cuatro tubos (fría y caliente) que permite un suministro simultáneo a todas las unidades terminales de tratamiento de aire. Las válvulas de control de los equipos son de dos vías de acción proporcional o todo-nada (según el equipo), y por tanto el caudal de agua será variable. De esta manera se logra el máximo ahorro de energía debido a la simultaneidad de la carga.
Se ha diseñado un sistema desacoplado entre primario (caudal constante) y secundario (caudal variable), dado que los equipos de producción pueden modular la carga. Los equipos de distribución de agua (electrobombas, colectores, depósitos de inercia y de expansión) se instalan en un recinto propio situado en la planta sótano 2 del edificio.
Ventilación
Los sistemas de tratamiento de aire están constituidos por el conjunto de climatizadores y ventiloconvectores, así como las redes de conductos y tuberías que conectan estos equipos al sistema de generación de frío y calor. Para climatizar la Sala Multiusos del sótano se utilizarán unidades de tratamiento de aire específicas (climatizadores) con capacidad de todo aire exterior, o recirculación.
Para climatizar los edificios se utilizarán unidades terminales de tratamiento de aire tipo ventiloconvector (“fan coil” en inglés), o climatizadores compactos, con aportación de aire exterior centralizado mediante equipo de aire primario.Todas las unidades de tratamiento de aire exterior dispondrán de un módulo de humidificación para regular la humedad relativa el aire primario.
Iluminación
Se prevé la instalación de un sistema de control de iluminación específico basado en protocolo abierto. Para el control de las zonas generales de trabajo se prevé un accionamiento desde el sistema central y por horarios. En los frentes de ventana se prevé la instalación de sondas de luminosidad para la regulación de las luminarias (regulables con tecnología DALI) en función del aporte de luz natural.
Se prevé la instalación de detectores de movimiento/presencia en estos espacios para la creación de pasillos virtuales de alumbrado en caso de circulación fuera del horario de trabajo establecido.
Para los despachos se ha optado por la colocación de detectores de presencia en techo. La detección de presencia en estos espacios realizará una doble función. Por un lado servirá para accionar la iluminación del espacio. Por otro, desde los detectores, se dará una señal al sistema de gestión de instalaciones del edificio (SGC) que actuará sobre la instalación de climatización apagándola o dejándola en temperatura de mantenimiento en caso de no detectarse presencia en los despachos.
Para las salas de reuniones se prevé la colocación de teclados que permitan la elaboración de distintas escenas de iluminación (presentación, reunión, proyección, etc). Las zonas de aparcamiento se prevén se controlen por horario, estableciéndose desde el sistema horarios de funcionamiento.
El resto de espacios como salas técnicas, almacenes, etc. se controlarán por medio de pulsadores. Se podrá establecer, dependiendo del espacio, una temporización de modo que se evite dejar iluminación encendida de forma accidental especialmente en zonas de uso esporádico.
Automatización y Control
Se ha proyectado un sistema de gestión de instalaciones para monitorizar y controlar de forma automática las instalaciones del edificio.
Su finalidad es la automatización de las instalaciones, integradas en una única plataforma y la mejora de su eficiencia energética. Para ello, el sistema de gestión facilita al operador el análisis de los datos de comportamiento de las instalaciones y diversas opciones de control automático y manual.
El sistema se compone de elementos de campo, controladores y puesto de operador. Los elementos de campo (sondas de temperatura, válvulas motorizadas, contactores, etc.) se conectan a los controladores donde residen los programas de automatización, regulación y monitorización.
Estos controladores, que disponen de funcionamiento autónomo, se conectan en lazo entre ellos y con el puesto de operador para posibilitar interacciones y la operación centralizada.
- Regulación y estados de los circuitosprimarios y secundarios de los sistemas de AF/AC en función de los valores de consigna.
- Regulación y estados de climatizadores en función de los valores de consigna.
- Estados y Marcha/Paro de los equipos de producción de AF/AC.
- Regulación y estado de los ventiloconvectores.
- Marcha/paro y estado de ventiladores.
- Integración/Alarmas de lasbombas de calorgeotérmicas
- Integraciónde los cuadros de bombas.
- Registro de consumos de los equipos de producción.
- Registro de energíatérmicageneradapor los equipos de producción.
- Alarmas de centrales de CO
Energías Renovables in situ o en el entorno
Con el fin de reducir al mínimo el consumo de energía final no renovable, se han incluido en el edificio dos fuentes de energía renovable no obligatorias según el Código Técnico de la Edificación:
Energía Geotérmica
La inclusión de producción de energía térmica (junto con el cuidado diseño de la envolvente térmica que reduce la demanda energética de calefacción y de refrigeración) permite reducir el consumo de energía final y energía primaria no renovables, así como reducir significativamente las emisiones de CO2 del edificio. Con los datos de las demandas energéticas mensuales del edificio y la parte cubierta por la instalación de energía geotérmica, el resultado anual es el siguiente:
Energía Solar Fotovoltaica
Como medida para la reducción del consumo de energía final y primaria no renovable y reducción de las emisiones de CO2 asociadas se han incluido en el edificio tres campos de paneles solares fotovoltaicos de 75 kilowatios pico de potencia. Estos paneles solares fotovoltaicos tienen una producción de:
Teniendo en cuenta que, gracias al estudio realizado para la selección de vidrios que ha permitido maximizar la entrada de luz natural limitando la demanda de energía térmica para calefacción y refrigeración y según los datos recogidos de la calificación energética del edificio, el consumo eléctrico estimado para la iluminación es de 360.155,6 kWh la producción fotovoltaica in situ supondría el 70,2% del consumo energético de iluminación.
Presupuesto y viabilidad económica
El presupuesto de ejecución material de este proyecto asciende a la cantidad de 46.765.661,66.- euros, que añadidos los gastos generales (13%), beneficio industrial (6%) y el IVA vigente (21%) suma una inversión total de 67.337.876,23.-euros.
Cumplimeinto DB-HE Ahorro de Energía
Se ha realizado una evaluación directa de la demanda energética mediante la comparación de esta demanda del edificio (edificio objeto con una renovación de más del 25% de la envolvente térmica) con la demanda correspondiente a un edificio de referencia que define la propia opción de la herramienta unificada Lider-Calener:
- El edificio objeto es el edificio tal cual ha sido proyectado en geometría (forma y tamaño), construcción y operación.
- El edificio de referencia tiene las mismas características que el objeto pero con unas calidades constructivas que garantizan el cumplimiento estricto de las exigencias de la demanda energética establecidas en la normativa.
Paralelamente se ha comprobado la ausencia de condensaciones en la envolvente térmica y se han limitado las infiltraciones de aire para mantener las condiciones establecidas por el Documento Básico.
Debido al tamaño del edificio y a las limitaciones de la herramienta de cálculo, ha sido necesario dividir el modelo del edificio por tipología y orientación, dando lugar a cinco unidades separadas nombradas E1, E2, E3, E4 y E5, respectivamente. La distribución del modelo se ilustra en las figuras 2 y 3.
Según la escala de valores a la que hace referencia el Real Decreto 235/2013, se considera que este edificio obtendría el Certificado de Eficiencia Energética con calificación.
Imágenes proyecto
