Comunicación presentada al V Congreso Edificios Energía Casi Nula
Autores
- Santiago Muelas, Director General, American Building System (ABS)
- Álvaro Martínez, Técnico Designer, American Building System (ABS)
- Nicolás Bermejo Presa, Resp. Concept Sales e Innovación, SAINT-GOBAIN/Marketing SAINT-GOBAIN ISOVER
Resumen
En este documento se presentarán las conclusiones de un estudio llevado a cabo para analizar el comportamiento de una vivienda unifamiliar certificada passivhaus (y que genera más energía que la consumida gracias a su instalación fotovoltaica), desde su modelización energética (para lo cual se compararán los datos derivados de la modelización con Energy Plus, HULC Y PHPP), pasando por su rendimiento prestacional Real (se compararán los resultados derivados de la simulación energética con los datos de monitorización en tiempo Real que dispone la vivienda 24h/365d) y su relación con el confort de los usuarios (se propone que el usuario final de la vivienda, exponga de primera mano su punto de vista y experiencia).
Palabras clave
Passivhaus, Construcción Industrializada, Casas Pasivas, LCA, ACV, Análisis de Ciclo de Vida, Sostenibilidad, Energy Plus, SketchUp, OpenStudio
Características de la vivienda analizada
En el presente documento, se analiza el comportamiento de una vivienda industrializada por ABS (American Building System) que ha sido pionera en la realización de un análisis de ciclo de vida completo (desde la cuna a la tumba) y ha obtenido la certificación passivhaus. El ciclo de vida de esta vivienda Pasiva de ABS, presenta un impacto hasta un 96% menor que una vivienda tradicional debido principalmente al menor uso de materias primas y baja demanda energética. A lo largo del ciclo de vida se produce un ahorro de 125.900 Kg de CO2-eq, equivalentes al impacto de 9,47 habitantes de la UE durante un año y recorrer 26,62 vueltas a la Tierra. En referencia a la Salud humana, se produce un ahorro de 72 días de vida perdidos por muerte o enfermedad (DALY).
A grandes rasgos, podríamos decir que el modelo de construcción convencional es un sistema de construcción cuyo diseño de producción se singulariza para cada proyecto, en el que todos los subsistemas y componentes requieren de una transformación y puesta en obra in situ.
El modelo de construcción industrializada por su parte, es un sistema de construcción cuyo diseño de producción es mecanizado, en el que todos los subsistemas y componentes se han integrado en un proceso global de montaje y ejecución para acelerar su construcción.
Se trata así de una organización del proceso productivo que implica la aplicación de tecnologías avanzadas al proceso integral de diseño, producción, fabricación y gestión.
El presente proyecto es de una vivienda industrializada, con una superficie de 96m2 constituida por dos módulos y un porche. La vivienda consta de tres dormitorios, dos baños completos, un salón comedor, una cocina y el cuarto de instalaciones que alberga el sistema de ventilación con recuperación de calor.
Modelizaciones energéticas
Desde la publicación de la modificación del CTE – HE en el año 2013 para la verificación del cumplimiento de los requisitos normativos establecidos en los documentos del CTE DB-HE, se puede utilizar cualquier método de simulación energética, siempre y cuando se respeten las condiciones indicadas en el Apartado 5.1 Características de los procedimientos de cálculo del consumo/demanda energética y los documentos oficiales (documento condiciones técnicas de los procedimientos para la evaluación de la eficiencia energética de los edificios del Ministerio de Industria, Energía y Turismo).
La exactitud de la simulación energética, dependerá en gran medida de la correcta representación geométrica del edificio, de la correcta introducción de las propiedades térmicas de los materiales y elementos constructivos del modelo, de la correcta definición de las distintas zonas térmicas del edificio, etc.
Para realizar un correcto análisis entre los datos derivados de la modelización energética y los datos de consumo real, se exponen a continuación los datos derivados de la realización de la modelización energética siguientes derivados de proyecto:
- PHPP v9.3 El cálculo de balance energético se ha realizado partiendo de las condiciones de confort establecidas
- Herramienta unificada LIDER-CALENER versión 1.0.1558.1124 utilizada para la verificación de los requisitos derivados del Código técnico de la edificación la certificación energética del edifico
- SGSAVE: herramienta de elevadas prestaciones para el diseño de edificios, que incorpora EnergyPlus, el motor de cálculo energético más avanzado que existe.
Los resultados derivados de la modelización con cada uno de estos softwares de simulación computacional han sido los siguientes:
En el caso del indicador de energía primaria no renovable según PHPP, ha sido teniendo en cuenta la demanda específica de energía primaria para calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria, electricidad doméstica y auxiliar. En el caso de la herramienta unificada LIDER CALENER y SGSAVe con Energy Plus se ha tenido en cuenta lo especificado en el código técnico y, por lo tanto, no ha sido modelizada en este caso la electricidad doméstica y auxiliar. En PHPP, todos los cálculos, tanto de superficies como de puentes térmicos, se realizan teniendo en cuenta las dimensiones exteriores de los elementos. La herramienta Unificada LIDER-CALENER y SGSAVE con energy plus, tienen en cuenta lo especificado por el código técnico (según las dimensiones interiores).
La definición original de un edificio Passivhaus dice que es aquel en el cual el confort térmico (según la ISO 7730) se consigue mediante el calentamiento o enfriamiento del flujo de aire necesario para alcanzar la ventilación higiénica de sus ocupantes. La ventilación es, un parámetro que influye muy significativamente tanto en el cálculo de la demanda energética como en el del consumo. En todos los casos, se ha utilizado el mismo valor para la ventilación según lo especificado en el estándar passivhaus.
Resultados derivados de las mediciones en tiempo real
La vivienda dispone de un sistema de monitorización de consumos energéticos en tiempo real, parámetros operacionales como temperaturas, humedad, etc., así como de la calidad del aire interior (concentración de CO2).
Estos valores, han permitido y permiten comparar los mismos con los derivados de las modelizaciones iniciales, así como intentar alinear los mismos con la sensación de confort de los usuarios y cuyos resultados se resumen en el siguiente apartado de conclusiones.
Conclusiones
La modelización energética y de otros parámetros en los edificios, es un aspecto fundamental e inherente a la propia actividad de concepción y creación de edificios, no solo para establecer rangos de comportamiento del edificio y compararlo con los requisitos legales, sino fundamentalmente para ser capaces de prever su funcionamiento y el impacto sobre el confort en los usuarios. En ese sentido, existen numerosas herramientas computacionales como las aquí presentadas, que devuelven unos resultados predictivos que son necesarios verificar posteriormente en la etapa de uso ya que dichos valores van a depender de multitud de factores:
- La modelización energética realizada por todos los programas, se encuentra en los mismos órdenes de magnitud, si bien existen diferencias de cálculo debidas a lo especificado en el texto y a los modelos matemáticos empleados.
- Los resultados medidos, en las horas con las condiciones de contorno similares a las consignas establecidas en los programas de modelización, arrojan resultados que difieren entre un 2% y un 8% (diferencias debidas a factores no contemplados en los programas de modelización o los valores reales en cada instante (cargas internas, perfiles de uso, etc).
- Las mayores desviaciones entre lo proyectado y el comportamiento real, se observan debido a variaciones en los perfiles de uso. En este caso, se han observado discrepancias de hasta el 80% en determinados días (no coincidentes entre los perfiles de uso definidos con los perfiles de uso reales: tasas de ocupación, ventilación, condiciones climáticas, etc).
- La ventilación nocturna durante el verano, es un parámetro fundamental para el confort de los usuarios. En este caso, la aereogeotermina ha conseguido reducir una media del 38% la energía real necesaria para obtener la temperatura de confort para determinados días. Este sistema, no ha sido integrado en los programas.
- Cuando comparamos la temperatura operativa derivada de las modelizaciones, con los valores medidos y las encuestas realizadas a los usuarios, se observa una correlación directa de las mismas en los intervalos definidos.
- Los edificios deben proporcionarnos un hábitat confortable y saludable en el que desarrollemos, de manera satisfactoria, eficiente y segura, nuestra vida diaria.
Referencias
- Documento de Condiciones técnicas de los procedimientos para la evaluación de la eficiencia energética de los edificios. Ministerio de Fomento. Ministerio de Industria, Energía y Turismo
- Real Decreto 235/2013, de 5 de abril, por el que se aprueba el procedimiento básico para la certificación de la eficiencia energética de los edificios
- Energy Design Plugin: An EnergyPlus Plugin for SketchUp. U.S. Department of Energy
- Comparison of Building Energy Modeling Programs: Building Loads. Lawrence Berkeley National Laboratory
- 2008. EnergyPlus Example File Generator. U.S. Department of Energy
- Google 2008. SketchUp Ruby API Developer’s Guide